防止机械密封腐蚀失效的方法一般可以从以下三方面考虑。
a.选材化工生产中涉及的介质繁多,密封情况千差万别,密封零件最佳选材绝非易事。对腐蚀问题的深入了解,大量的试验,针对性的选材非常重要。
(a)环境不同,选材不同。既要照顾选材的一致性,又要照顾环境腐蚀的差异。
(b)温度、浓度、压力不同,选材不同。同一介质温度、浓度、压力不同,腐蚀情况各异,要对腐蚀性有所了解,酌情选材。
(c)腐蚀形态不同,选材不同。
①离心化工泵端面磨蚀环境的选材活化——钝化体系的金属,如不锈钢、钴、铬、钨合金等,在对该金属具有电化学腐蚀、电偶腐蚀和生成硬脆腐蚀产物的环境要慎用。磨蚀速率不仅取决于腐蚀,还取决于摩擦件的耐磨性,因此提高活化-钝化金属的硬度,往往使磨蚀速率下降。
②离心化工泵应力腐蚀环境的选材在应力腐蚀环境中,密封材料断裂韧性KIc比较高。但KIc高的材料硬度往往偏低,不能满足密封性要求。
要同时满足韧性和硬度的指标很困难。有些材质可通过表面热处理的方式来满足这两个要求。对于具体介质选用何种材质,才能抗应力腐蚀破裂,需进行大量的实验研究工作。
③离心化工泵电化学腐蚀环境的选材动静环接触,电化学腐蚀不可避免。为了减小腐蚀速率,应尽量选用电位差小的材料。铸铁与碳钢电位差小,在碱性溶液中使用较合适。选用硬对硬摩擦时,尽量选用同种金属。
非金属材料如陶瓷可以避免电化学腐蚀,在电解质中应首先选用,但应注意陶瓷不耐碱、氢氟酸和氟硅酸。
④缝隙腐蚀环境的选材适当提高缝隙部位的硬度,如表面镀硬铬、喷涂陶瓷等。
b.结构设计正确的结构设计,能使离心化工泵密封零件避免介质的腐蚀,减缓腐蚀速率,增强耐蚀能力。
(a)离心泵避免与介质接触的设计。如果介质腐蚀性很强,没有合适的耐蚀材料,则可从结构上想办法,使密封件不与介质接触。内装式、外装式、隔离液等机械密封,均属此类。另外,涂层、保护套,如聚四氟乙烯等,也可起到与介质隔离的作用。
(b)端面设计。电化学腐蚀速率与阴极和阳极的面积比有关,面积比大,阳极电流密度就大,腐蚀加快。所以作为阳极的金属环和石墨配对,金属环应是宽面的。另外,密封端面为堆焊形式,因存在堆焊残余拉应力,可产生应力腐蚀破裂。而镶嵌结构的端面是压应力,因而避免了应力腐蚀破裂。
(c)弹簧防腐设计。从结构上使弹簧不与介质接触是较好的方法,如外装机械密封;在弹簧上喷涂保护层、加保护套;采用波纹管结构等。另外,在应力腐蚀环境中,为了降低应力,可改小弹簧为大弹簧结构。在H2S-H2O系统中,大弹簧比小弹簧发生应力腐蚀破裂少,在低压力情况下,还可以采用隔离膜机械密封,如图2-所示。
(d)改旋转型为静止型结构。
(e)辅助密封圈。只要缝隙足够小,所有材料都可能产生缝隙腐蚀。波纹管与轴套接触面宽且取消了辅助密封圈,是一种比较好的密封结构
c.维护与使用
(a)建立封液及冷却液系统并经常更换封液及冷却液,加强对端面的冷却。
(b)检修与安装离心化工泵机械密封件时,严禁敲击密封件,以防止局部地区相变而为应力腐蚀提供条件。
(c)离心化工泵密封件安装前,应严格地清洗干净。
上文我们总结了离心化工泵机械密封失效的原因及解决方法,你如果还有其他磁力泵、立式泵或者电镀过滤机的问题,都可以咨询我们~