焊接金属波纹管机械密封在应用中存在哪些问题?-上海克兰机械密封百科分享

焊接金属波纹管机械密封失效都直接或间接地与波纹管有关，主要形式是波纹管失弹、波纹管破裂和波纹管组件封环松脱或变形。

1、波纹管失弹。

高温和载荷是造成波纹管失弹的主要原因。高温工况若压缩量较大，则波纹管在高温和高载荷的联合作用下发生失弹、温度越高，载荷越大，失弹越早。介质温度高并含有体颗粒，在波片的波谷处容易出现结焦和积炭现象，波纹管失去浮动性和弹性而不能补偿。Plan62冲洗方案用循环水做急冷水，高温下长期使用，在波纹之间会淤积水垢等杂物，也使波纹管补偿能力下降。

在单端面密封上采用Plan32冲洗方案，对于用户来讲工艺引冲洗管线困难或经济上不划算，当无冲洗油或冲洗油中断无法进入密封端面处，机械密封始终会处于高温的工作环境中，密封的可靠性也将大大减弱。采用Plan62冲洗方案在密封压盖处注入低压蒸汽，起到冷却密封的作用，同时泄漏出来的重油(或渣油)用蒸汽吹走，但密封端面泄漏出来的介质仍然沉积在波纹管的波谷内，时间久了，使波纹管失弹。

为解决波纹管失弹问题，选用旋转式机封可以减少波纹管外围沉积和内侧结焦。针对波纹管内侧结焦和积炭以及有固体颗粒等情况，摩擦副配对采用“硬对硬”即碳化钨对碳化钨形式。

波纹管材质、波片结构、焊接工艺及热处理等对波纹管的弹性性能也影响较大。以前波纹管波形较为简单，当较大流体压力作用于波纹管上时，波片变形很大，再因材料高温时失弹、焊接工艺、热处理性能不过关等因素，会导致撕裂，密封失效。

2、波纹管破裂。

由于波纹管本身要传递扭矩，在密封高黏度介质时，瞬间的启动，可能会造成波纹管疲劳或断裂（主要原因是焊接质量和热处理）。波纹管的断面应力状态复杂而不均匀，波片本身又很薄，在应力与介质腐蚀的共同作用下，也会产生破裂。

3、波纹管组件密封环变形或松脱。

大部分摩擦副材料的焊接性能差，不能与波纹管直接焊接，因此波纹管端的密封环和环座大都采用镶嵌结构。在镶嵌处一般采用过盈配合。这就要求环座和密封环材料的线膨胀系数接近，以防高温下密封环松脱。普通不锈钢的线膨胀系数为碳化钨的2~3倍，与碳化钨和石墨的线膨胀系数接近的只有低膨胀铁镍合金4J42，相当于国外的Carpenter42，价格昂贵，耐腐蚀性不好。

用户维修机泵时检查密封，有时环座光亮如初，没有腐蚀；有时甚至镶嵌的密封环直接脱落下来，由此可以判定环座材料不是4J42而是用普通不锈钢制造的。引起失效的主要原因是环座和密封环线膨胀系数不同。这种情况下，若镶嵌紧力太小，高温下密封环松动；若镶嵌紧力过大，容易造成密封面变形，这样势必导致高温下密封失效。

另外，摩擦副中石墨环的过度磨损引起密封失效。金属波纹管机封的端面比压受波纹管的有效直径的影响，而有效直径是随压力的变化而改变。由于压力过大，导致石墨环过度磨损引起泄漏。摩擦副中硬质合金环的表面热裂引起密封失效。硬质合金环出现由硬面中心向外发散的许多粗细不一的径向裂纹，这是热裂导致的密封失效，产生的主要原因是过高的局部热应力。

密封百科知识内容选自《实用机械密封技术问答》

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