蔣超
（蘭州蘭石石（shí）油（yóu）裝備工程（chéng）有限公司）

　　摘　要：泵類（lèi）設（shè）備（bèi）在油田廣泛使用，其結構設計常采用機械密封。在使用（yòng）過程中，如果機械密封失（shī）效，輕則泄漏，重則設備的運轉率急劇下降（jiàng）或造成設備的運轉故障，嚴重的還會造成設備事故。分析了泵類設備機械密封腐蝕失效的原因和特征（zhēng），對密封件腐蝕失效進行了分類，並（bìng）列舉了一些（xiē）工程（chéng）腐蝕失效實（shí）例，提（tí）出（chū）了泵類設備機械密（mì）封抗腐蝕的具體技術措施。

　　關鍵詞：機械密封；腐蝕失效；技術措施
　　機械密封（Mechanical Seal）又（yòu）稱端麵（miàn）密（mì）封，是靠（kào）一對或幾對垂直於軸（zhóu）作相對滑動的（de）端麵在流體壓力和補償（cháng）機構的彈力（或磁力（lì））作用下保持接合並配以（yǐ）輔助密封而（ér）達到阻漏的軸封裝置^[1]。因（yīn）此近年來被廣泛應用於（yú）油田各種泵類設（shè）備（bèi）的軸封^[2]。但是，泵類（lèi）設備在使用過程中，如果機械密封失效，輕則泄漏，重則設備（bèi）的運轉率急劇下降或造成設備的運轉故障，嚴重（chóng）的還會造成設備事（shì）故。據統計，機械密封（fēng）引起的故障占所有泵類設備全（quán）部故障的40%，而腐蝕失效是機械密封失效的主要因素，因此正確分析泵類設備機械密封腐蝕失效原因，采取有效措施預（yù）防，對泵類設（shè）備機械密封的使用是非常重要的。

　　1　密封元件腐蝕失效的基本類（lèi）型（xíng）^[3]
　　1.1 縫隙腐蝕失效
　　當泵輸送介質處於金屬與金屬或金屬與非金屬表（biǎo）麵之間狹窄的縫隙時，由於介質長期滯留在縫隙（xì）內而產生的一種局部腐蝕，它會使（shǐ）縫（féng）隙內（nèi）金（jīn）屬的腐蝕加速（sù）。比如機械密封彈簧（huáng）座與軸之（zhī）間、補償環輔助密封圈與軸之間出現的溝槽或蝕點；動環的內孔與軸套表麵之間（jiān）、螺釘與（yǔ）螺孔之間、O形環與軸套之間、陶瓷鑲環與金屬環座間也（yě）會發生縫隙腐蝕。

　　1.2 磨耗腐蝕失效
　　由於密封件與流體介質間處於高（gāo）速（sù）運動中，零（líng）件密封接觸麵在摩擦力和腐蝕介質共同作用下產生腐蝕加速破壞的現象，磨損和腐蝕交替作用從而造成（chéng）機械密封材料的破壞。通常磨耗腐蝕對機械密封的彈簧座、推環、環（huán）座等危害較大（dà）。比如（rú）在密封端麵（miàn），由於摩擦使腐蝕生成物被破壞，其磨耗腐蝕速（sù）度為無摩擦作（zuò）用表麵（miàn）腐蝕率的10～50倍（bèi）。

　　1.3 應力腐蝕失效
　　由於泵類設備機械（xiè）密封零件處（chù）於高速運動中，這樣密封零件在工作時就會受（shòu）到應（yīng）力（lì）（殘餘應力、熱應力、工作應力等）的作用，同時由於腐蝕介質環境的影響，從而發生腐蝕破（pò）壞現象。

　　1.4 接觸腐蝕失效（xiào）
　　從理論上講，機械密封的（de）各種腐蝕形式（shì）或多或少都同（tóng）接觸腐蝕有關，因為發生接觸腐蝕的基本條件是兩種或兩種以上金屬在電解質（zhì）溶液中（zhōng）存在電位差。不同的金屬在電（diàn）解質溶（róng）液中（zhōng）接（jiē）觸時，由於各自的電位（wèi）不同，必然產生宏觀的電位差，同一金屬材料由於種種原因也可以（yǐ）出現不同的電極電位。因此，就機械密封摩擦副而言，接觸腐蝕是普遍存在（zài）的（de）。機械密封件（jiàn）在稀鹽酸、稀硫酸等電解質溶液中易產（chǎn）生接觸腐蝕。

　　1.5 晶間腐蝕失效
　　不鏽鋼的晶間（jiān）腐（fǔ）蝕曾是化工機械中（zhōng）的泵、閥及離心機等（děng）零（líng）部件Z嚴重的腐蝕形態。其發生機理（lǐ）是由於在某些腐蝕介質中，晶粒間界可能優先發生腐蝕，使晶粒間的結合力減弱，由（yóu）此而引起的局部破壞。比如不鏽鋼的晶粒間界，由於（yú）碳化鎢的析出，使附近地（dì）區的金屬中貧（pín）鉻而成為小陽極，而含（hán）鉻較高的晶（jīng）粒本（běn）體成為大陰極，在電解質溶液中構成了電化學腐蝕條件（jiàn），從而（ér）造成嚴重（chóng）的（de）晶間腐蝕現象（xiàng）。碳（tàn）化鎢環和不鏽鋼環座以銅焊連接，使用（yòng）中不（bú）鏽鋼座易發生晶間腐（fǔ）蝕。

　　2　提高機械密（mì）封抗腐蝕的（de）措（cuò）施
　　2.1 材料選擇
　　據統計，機械密封的（de）泄露大約有80%～95%是由於密封端麵和摩擦副造成的。除了要保持（chí）密封麵平行之外，主要是摩擦副的材料問題。因此，在腐蝕介質是工況所要求（qiú）的場合下（xià），正確地選擇金屬材（cái）料是十分重要的。摩擦副材料應具備機（jī）械強度高、具（jù）有耐幹磨性、配對材料耐磨性好、導熱性和散（sàn）熱性好、耐腐蝕性強、能耐熱變形和尺寸（cùn）穩定性好等優點。耐腐蝕金屬材料（liào）通常分（fèn）為耐（nài）蝕鑄鐵、不鏽鋼、鎳基（jī）合金、銅合金（jīn）、鋁合金及鈦合金等六大（dà）類，可以根據對金屬材（cái）料的耐蝕要求、使用經驗、工藝性能及經濟因素（sù）等進行選用。

　　2.2 結構設計^[4-5]
　　在結構設計方麵，減小應力集中及殘（cán）餘應力有助於防止或減輕應力腐蝕失效；避免異類金屬的（de）接觸或（huò）采用絕緣（yuán）材料將其隔（gé）開，有助於減輕或杜絕縫隙腐蝕失（shī）效和接觸腐蝕（shí）失效；降低流速（sù）、減少湍流（liú）及適當加厚易損部位的幾何尺寸可以減輕磨耗腐蝕失效；減小流體停滯和聚集現（xiàn）象可以降（jiàng）低多種類型（xíng）的腐蝕速度（dù）；比如避免形成縫隙或使縫隙盡可能（néng）地保持敞開；盡可能不采用金屬和非金（jīn）屬材料的連接件；輸送強腐蝕流體時，可（kě）采用外（wài）裝式或（huò）雙端麵密封（fēng）結構，從而減輕腐蝕對（duì）密封件的影響；對（duì）於毒性高、腐蝕性強的介質，可以引入（rù）隔離液進行保護，隔離流體起到安全屏蔽的作用。

　　2.3 去除腐蝕介質
　　查明（míng）外來腐蝕介質的性質並將其去除，常用的辦法是向介質中加入緩蝕（shí）劑和去除介質中的有害成分。比如鍋爐用水（shuǐ）中的氧氣導（dǎo）致的高溫（wēn）氧化，可以（yǐ）對其進行去氧處理予以解決；對於鍋爐加熱管壁向火側發生的煤灰腐蝕，可以利用提高煤（méi）的質量予以減少；加入適當的緩蝕劑，可使電化學腐蝕過程減慢。

　　2.4 隔離腐蝕介質
　　在零件表麵上塗覆防護層，用於隔絕介質的腐蝕作用是廣泛應用的防（fáng）腐措施。常用的（de）保護層有金屬保護層、化學保護層和非金屬保護層三種。如塗覆油脂（zhī）、油漆；通過電鍍、噴鍍、化學鍍、熱鍍和（hé）滲鍍等方法隔離金屬與輸送介質的接觸；利用電化（huà）學保（bǎo）護措（cuò）施防止金屬腐蝕等。

　　3　結語
　　對於各種輸（shū）送介質下（xià）密封件的腐蝕機理，要通（tōng）過腐蝕失效分析，正確地確定腐蝕發生的原因和腐蝕模式。在此基礎上，通過采取有針對性的措施來抑（yì）製（zhì）和（hé）緩解泵類設備的機械密（mì）封腐蝕。同時也要切記，腐蝕和防護是一個複雜的（de）係統工程，過分強調（diào）某一方麵的因（yīn）素是不（bú）恰當的，甚（shèn）至一些在其他場合被證明是行之有效的（de）腐蝕防護措（cuò）施，在某些環境下並不（bú）一（yī）定有效。

　　參考文獻
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來源：《科（kē）技資訊》