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Análisis de Causas de Falla de Sellos Mecánicos a partir de Modos de Falla
Al analizar las causas de falla, se puede mejorar el nivel técnico de los sellos mecánicos aplicados. Las mejoras en el diseño de la estructura son en gran medida el resultado del análisis de fallas. Ser lo más preciso posible en el análisis de fallas a veces lleva tiempo e incluso requiere el uso de técnicas de prueba especializadas.
1. Daños en los materiales de las terminaciones por cargas térmicas
Muescas en una o ambas caras de los extremos, un fenómeno que indica que las dos caras de los extremos están separadas por una distancia demasiado grande, y cuando las dos caras de los extremos se aprietan con fuerza, se crea un espacio. Una causa común de la separación de los extremos es la rápida evaporación del medio. Por ejemplo, en el agua, especialmente en sistemas de agua caliente o líquidos que contienen condensados, el agua se expande al evaporarse, separando así las dos caras de los extremos. La cavitación de la bomba combinada con el bloqueo del sello también puede ser la causa de un espacio en la cara del sello. En este caso, no es causado por la vibración o la desalineación del acoplamiento, ya que esto no es suficiente para que la cara del extremo se separe.
La reducción de la temperatura de la cara del extremo es un método común para evitar daños en la cara del extremo causados por la rápida evaporación del medio. Además, es ventajoso utilizar grupos de materiales con buena conductividad térmica, como el uso de carburo a base de níquel con grafito impregnado de cobre. Además, el uso de sellos mecánicos balanceados, o el uso de prensaestopas especiales de inyección externa de enfriamiento líquido, o enfriamiento directo del sello de la cavidad, etc., para reducir la temperatura de la cara del extremo del sello son muy efectivos.
Si falla el sello mecánico, el lado de fricción de la cara a menudo deja una grieta radial muy fina, o una grieta radial con marcas de ampollas, o incluso grietas. Esto es causado por el sobrecalentamiento del sello, especialmente la cerámica, la superficie de sellado de carburo es propensa a este tipo de daño. La lubricación deficiente, la sobrecarga, la alta temperatura de funcionamiento, la alta velocidad lineal, la combinación incorrecta de materiales emparejados, cualquiera de estos factores o la superposición de varios factores, pueden producir un calor por fricción excesivo, si el calor por fricción no se puede disipar de manera oportuna. , producirá craqueo térmico. Estas grietas finas son como bordes cortantes, corte de grafito de carbono u otros materiales de emparejamiento, lo que da como resultado un desgaste excesivo y fugas de Kor. Para resolver el problema de sobrecalentamiento del sello, además de cambiar el coeficiente de equilibrio de la cara del extremo y reducir la carga, también puede usar sellos estáticos y agregar un manguito guía para forzar el fluido del ciclo de enfriamiento a la superficie de sellado, o abrir una ranura hidrodinámica en la cara del extremo del sello para resolver.
Muchos puntos calientes diminutos y áreas decoloradas aisladas en la cara del extremo de fricción indican que el sello está distorsionado bajo alta presión e influencia térmica. Para la distorsión térmica de la cara del extremo, se debe usar el método de elementos finitos para calcular el análisis y mejorar el diseño del anillo de sello.
El anillo de sello con material duro rociado en la superficie, ya sea cerámica rociada o carburo, tiene la posibilidad de escalarse o despegarse de su cara bajo la carga térmica del material base. La ocurrencia de este fenómeno indica que el sello parece estar sobre fricción seca. Para eliminar
Para eliminar este fenómeno, en primer lugar, debemos verificar si la lubricación y el enfriamiento del sello son suficientes, si el sistema de enfriamiento está bloqueado, si la operación es adecuada y tomar las contramedidas correspondientes según la situación real.
2. Según las marcas de desgaste para analizar la causa de la falla
Las marcas de desgaste pueden reflejar el movimiento y el desgaste de las piezas móviles. Cada rastro de desgaste puede proporcionar pistas útiles para el análisis de fallas. Por ejemplo, las huellas de desgaste del par de fricción son uniformes y normales, y las piezas encajan bien, lo que significa que la máquina tiene una buena coaxialidad. Si aún se producen fugas en la cara del extremo del sello, es posible que no se deba a un problema con el sello en sí. Por ejemplo, las marcas de desgaste en la cara del extremo del sello mecánico de fuelle metálico son uniformes y normales, y la fuga es constante, lo que significa que la fuga no ocurre entre las dos caras del extremo, pero puede ocurrir en otras partes, como el sello estático de los fuelles fijos.
Cuando hay un desgaste demasiado amplio en la cara del extremo, indica una mala coaxialidad de la máquina. En cada revolución del eje giratorio el sello tiene que hacer desplazamiento axial y oscilación radial, obviamente en cada rotación la cara del extremo del sello tiende a producir ligeras separaciones y fugas. Tome la bomba centrífuga como ejemplo, las causas del desgaste excesivo son: desalineación del acoplamiento, flexión del eje de la bomba, desviación del eje de la bomba, baja precisión del eje, tensión excesiva de la tubería, vibración, etc.
Causas de vibración y cavitación, sibilancias, golpe de ariete, desequilibrio del flujo de medios, etc. Pero el acoplamiento está mal alineado, la precisión de funcionamiento del cojinete es causada por una vibración deficiente en la mayoría de los casos.
Al instalar el acoplamiento, se debe medir la precisión de la posición de la línea central de los dos ejes, generalmente con una tabla de porcentajes y un tope, y se debe controlar la desviación del círculo exterior de los dos acoplamientos y la desviación del espacio final dentro de el límite.
Para la vibración causada por las características hidráulicas, su remedio efectivo es controlar el desplazamiento de la bomba por debajo del valor de diseño y reducir el fenómeno de cavitación de la bomba.
Si el ancho de las marcas de desgaste es menor que el ancho de la superficie del anillo angosto, significa que el sello está bajo una presión excesiva y la superficie del sello está deformada. En este sentido, la estructura del sello debe configurarse desde el sello para resolver el problema, el uso de alta presión puede soportar la estructura del sello.
Después de un período de funcionamiento, si la superficie de fricción del sello mecánico no tiene marcas de desgaste, indica que el sello tiene fugas al comienzo del uso y el medio de fuga se oxida y se deposita en las proximidades del sello del anillo de compensación. lo que dificulta que el anillo de compensación compense el desplazamiento. Esta situación es la causa de la fuga. Los fluidos de alta temperatura con alta viscosidad son propensos a esta condición si tienen fugas constantes.
En el caso de los sellos de fuelle de goma, si no hay signos de desgaste en las superficies de los extremos del par de fricción, esto indica que las superficies de sellado pueden haber sido presionadas entre sí y no hay una rotación relativa entre los pares de fricción, sino que el caucho el fuelle gira en relación con el eje. Si esto sucede, el resorte se desgastará, así como las partes estacionarias y giratorias.
A veces, el anillo giratorio no gira con respecto al anillo estacionario, pero gira con respecto al casquillo del anillo estacionario y, en este caso, las superficies de los extremos del par de fricción no producen marcas de desgaste. La razón de esto puede ser que el pasador antirrotación esté roto o que el orificio del casquillo del anillo estático sea más pequeño que el diámetro exterior del sello y no esté instalado en su lugar.
Un punto claro en la cara del extremo del sello sin marcas de desgaste indica que la cara del extremo ha sido deformada por una gran deformación. Esto se debe a una presión de fluido excesiva, una rigidez deficiente del anillo de sellado y una instalación deficiente, etc. Sello mecánico montado externamente, si el anillo no compensador sujetado se fija con solo dos pernos y el casquillo del anillo estático no tiene suficiente espesor, o la cara del extremo de posicionamiento no es plana, este fenómeno también ocurrirá.
La superficie dura del extremo del anillo presenta surcos más profundos (patrón de anillo, con forma de disco de grano denso). La causa es principalmente una mala alineación del acoplamiento de la bomba o un mal seguimiento del sello. Cuando la vibración hace que la cara del extremo del sello se separe, hay más invasión de material particulado entre los dos, si las partículas están incrustadas en la cara del extremo del anillo del sello en grafito de carbono más blando, el anillo blando muele la cara del extremo con tanta fuerza como un piedra de afilar, causando un desgaste excesivo en el extremo duro. Si la separación de la cara del extremo es causada por la vibración, entonces las piezas impulsoras, como los pasadores impulsores, también mostrarán marcas de desgaste anormales.
El sello mecánico que trabaja en medios granulares, para los materiales que se utilizan en la cara del extremo duro, es una forma efectiva de resolver la cara del extremo del sello que aparece en la ranura profunda. Por ejemplo, el carburo y el carburo cementado o con un par de grupos de carburo de silicio son los mejores. Porque las partículas no se pueden incrustar en ninguna de las caras de los extremos, sino que se muelen y pasan entre las dos caras de los extremos.
Las marcas de abrasión en la superficie exterior del manguito de metal pueden ser causadas por partículas sólidas que ingresan al manguito, lo que interfiere con la capacidad de seguimiento del sello; también puede ser causado por la desviación del eje y una gran desviación de la coaxialidad entre el eje y la cavidad del sello.
3. Los principios y métodos de análisis de fallas de sellos
Para cada conjunto de sellos mecánicos, independientemente de la causa de la falla, se debe realizar un análisis detallado del estudio y registrar los datos pertinentes. Después de que el sello esté dañado, no se limita a las partes dañadas para encontrar la causa de la falla. El cierre mecánico desmontado también debe recogerse y limpiarse adecuadamente; colocados por separado de acuerdo con las partes estáticas y giratorias y etiquetados para su inspección y registro.
Los procedimientos de inspección son: primero, para aclarar el impacto de los sellos dañados en el rendimiento del sellado, y luego, los anillos de sello, las piezas de transmisión, los componentes elásticos de carga, los sellos auxiliares, el mecanismo antirrotación, los tornillos de fijación, etc., se revisan cuidadosamente para detectar signos de desgaste. Las piezas auxiliares, como el prensaestopas, los bujes, la cámara de sellado y el sistema de sellado también deben inspeccionarse minuciosamente. Además, se deben entender las condiciones de operación del equipo y las fallas anteriores del sello. En base a esto, un análisis integral identificará la causa raíz de la falla.
4. El peligro de corrosión en los sellos
La corrosión química y la corrosión electroquímica son una seria amenaza para la vida útil de los sellos mecánicos. Las causas de la corrosión son complejas, aquí solo en la forma de corrosión más común de los sellos mecánicos y los factores más influyentes para el análisis.
1). corrosión integral y corrosión local
Corrosión integral, es decir, la superficie de las piezas en contacto con los medios para producir una corrosión uniforme, caracterizada por una reducción en el peso de las piezas, e incluso todas se corroerán, perderán resistencia y reducirán la dureza. En este caso aparecerá como el acero inoxidable 1Cr18Ni9Ti hecho de resortes múltiples, usado en ácido sulfúrico diluido.
Corrosión local, simplemente puede usar las partes de los puntos grabados, agujeros grabados para determinar. La corrosión local es la capa superficial de la pieza que se vuelve suelta y porosa, fácil de despegar y pierde resistencia al desgaste. La corrosión local es una aleación multifásica en una fase o una solución sólida monofásica de un elemento, la forma de corrosión de disolución selectiva por el medio. Por ejemplo, cuando se usa carburo cementado a base de cobalto en álcali fuerte a alta temperatura, el cobalto metálico de la fase de unión se corroe fácilmente y el esqueleto de carburo de tungsteno de fase dura pierde fuerza y produce descamación del grano bajo la acción de la fuerza mecánica. Otro ejemplo es que la reacción del carburo de silicio sinterizado, porque el silicio libre se corroe y la superficie muestra marcas de viruela (cuando el pH>).
La corrosión tiene un impacto significativo en el desempeño de los sellos.
El impacto de la corrosión en el desempeño de los sellos es significativo. Dado que los sellos son más pequeños y más precisos que las piezas anfitrionas, generalmente están hechos de materiales más resistentes a la corrosión que el anfitrión. Para sellos en contacto directo con el medio, aunque se pueden consultar los datos en los manuales de corrosión pertinentes para seleccionar el material apropiado, pero estos datos pueden no ser consistentes con las condiciones de uso en el sistema de sello mecánico, porque en su mayoría son condiciones estáticas. de datos de corrosión de un solo medio, mientras que el medio en el proceso es una mezcla de una variedad de medios. La experiencia demuestra que la presión, la temperatura y la velocidad de deslizamiento pueden acelerar la corrosión. La tasa de corrosión del sello con el aumento de temperatura es una ley exponencial.
Cuando se manejan fluidos altamente corrosivos, el uso de sellos externos o de doble extremo minimiza el efecto de la corrosión en el sello porque tiene la menor cantidad de piezas en contacto con el fluido del proceso. Este es también uno de los principios más importantes en la selección de la estructura del sello en condiciones de fuerte corrosión.
2). Corrosión por tensión
La corrosión por tensión es la corrosión de materiales metálicos en un ambiente corrosivo bajo tensión. Ya sea que se trate de una carga externa o de una tensión residual, la corrosión aumentará. Los materiales propensos a la corrosión bajo tensión son el acero inoxidable austenítico, las aleaciones de cobre, etc. El proceso de corrosión bajo tensión es generalmente la formación de ranuras de corrosión selectiva en la superficie del metal, que continúan produciendo corrosión local y, finalmente, bajo la acción de la tensión, desde el fondo de la grieta de la ranura. Un ejemplo típico es el manguito impulsor del sello mecánico tipo 104, que está hecho de 1Cr18Ni9Ti. Cuando se usa en bombas de agua con amoníaco, el arete impulsor del manguito impulsor es más propenso a agrietarse por corrosión bajo tensión y dañar el arete. Por esta razón, el arete cóncavo se cambiará a una oreja convexa sólida, lo que puede evitar esta corrosión por tensión.
3).Abrasión
Movimiento de alta velocidad entre el sello y el fluido, lo que resulta en una microconvexidad en la superficie de contacto. Cuando el fluido es un medio corrosivo, acelerará la reacción química en la superficie de contacto del sello, lo que a veces es favorable ya veces perjudicial. Si la capa de óxido formada se destruye, es decir, se produce corrosión. La destrucción de materiales causada por la acción alterna de desgaste y abrasión se denomina abrasión. Por lo general, la abrasión en el sello mecánico de los componentes no principales, como el asiento del resorte, el anillo de empuje, el asiento del anillo y otros peligros, aún no refleja rápidamente el cambio en el rendimiento del sello, pero es una de las principales formas de falla por fricción. Por esta razón, en medios fuertemente corrosivos, la fricción debe usarse para materiales con buena resistencia a la corrosión, como el uso de 99.5% de cerámica de alúmina de alta pureza, o que no contengan carburo de silicio sinterizado prensado en caliente sin silicio, etc.
4). Corrosión de huecos
Cuando el medio está entre metal y metal o componentes no metálicos, hay una brecha muy pequeña, debido a que el medio está estancado, causará la brecha dentro de la aceleración de la corrosión del metal, esta forma de corrosión se llama corrosión por brecha. Por ejemplo, entre el asiento del resorte del sello mecánico y el eje, entre el sello auxiliar del anillo de compensación y el eje (por supuesto, también hay microdesgaste) fuera de la ranura o el punto de corrosión es un ejemplo típico. La razón de esto es porque los medios de la costura están estancados, lo que dificulta la participación en la reacción de corrosión del material a la costura, y la costura de los productos de corrosión es difícil de difundir hacia el exterior, lo que resulta en la costura de los medios. con el proceso de corrosión, en la composición de la concentración, pH, etc. y los medios generales para producir grandes diferencias, lo que resulta en la costura de la corrosión de la superficie metálica intensificada. La corrosión del espacio es muy dañina para el rendimiento del sellado, el sello y la ranura del eje de la esquina conducirán a que el anillo de compensación no pueda ser un desplazamiento axial, pérdida de seguimiento, por lo que la separación de la superficie final y la fuga. La corrosión por espacio libre, por lo general, se puede mitigar mediante la selección correcta de materiales y un diseño estructural razonable. Como el uso de materiales con buena resistencia a la corrosión por huecos, en el diseño estructural se debe evitar en la medida de lo posible la formación de huecos y la acumulación de zona muerta líquida; el uso del modo de circulación de autolavado, de modo que los medios en la cavidad del sello estén en un estado constante de reemplazo y flujo, para evitar cambios en la concentración de los componentes de los medios, el desuso a largo plazo de la bomba de la máquina, la acumulación de líquido debe vaciarse de manera oportuna, etc., en la estructura para eliminar completamente el espacio no es posible, por lo tanto, el uso general de la funda protectora, en sus piezas de instalación del sello se pueden rociar materiales resistentes a la corrosión para evitar.
5). Corrosión electroquímica
De hecho, los sellos mecánicos de diversas formas de corrosión, más o menos con corrosión electroquímica. En términos de vicio de fricción del sello mecánico, a menudo sujeto a los peligros de la corrosión electroquímica, debido a que el grupo de vicio de fricción se usa comúnmente en diferentes materiales, cuando están en la solución electrolítica, debido al potencial inherente del material es diferente, el contacto será Aparecerá entre los diferentes materiales del efecto de acoplamiento eléctrico, es decir, se promoverá la corrosión de un material, se inhibirá la corrosión de otro material. Por ejemplo, pares de acero de cobre y níquel-cromo, utilizados en medios oxidantes, descomposición por ionización de acero de níquel-cromo. Agua salada, agua de mar, ácido clorhídrico diluido, ácido sulfúrico diluido, etc. son soluciones electrolíticas típicas. Los sellos son susceptibles a la corrosión electroquímica, por lo que es mejor elegir materiales con un potencial similar o un grupo de PTFE de fibra de vidrio y cerámica.
5. Falla de los sellos de goma
Sellos mecánicos con sellos auxiliares, anillo en forma de 0 de caucho sintético más. Alrededor del 30 % de las fallas del sello mecánico se debe a la falla del anillo en forma de 0. Su forma de falla se manifiesta de la siguiente manera.
1). Envejecimiento
Las altas temperaturas y la corrosión química suelen ser la razón principal del endurecimiento y el agrietamiento de los productos de caucho. Envejecimiento del caucho
El envejecimiento del caucho se manifiesta por el endurecimiento del caucho, la reducción de la resistencia y la elasticidad y, en casos severos, el agrietamiento, lo que resulta en una pérdida del rendimiento del sellado.
El envejecimiento del caucho puede ocurrir durante el almacenamiento, la exposición prolongada a la luz solar, el contacto con el ozono o un tiempo de almacenamiento demasiado prolongado. El sobrecalentamiento puede provocar la descomposición de los componentes de caucho e incluso la carbonización, y en fluidos a alta temperatura, existe el riesgo de que el caucho continúe vulcanizándose y, finalmente, pierda su elasticidad y presente fugas. Por lo tanto, es necesario conocer la temperatura de uso segura de cada tipo de caucho sintético.
2). Deformación permanente
La deformación permanente de los sellos de goma suele ser más grave que la de otros materiales. Por ejemplo, las juntas tóricas de goma se vuelven cuadradas en uso. Cuando el sello se expone a altas temperaturas durante mucho tiempo, adquiere la misma forma de sección transversal que la ranura, y cuando la temperatura permanece constante, aún puede desempeñar un papel de sellado; sin embargo, cuando la temperatura desciende, el sello se contrae rápidamente, formando un canal de fuga y generando fugas. Por lo tanto, se debe prestar atención al uso de varios límites de temperatura de caucho, se debe evitar durante mucho tiempo en el límite de uso de la temperatura. Si no puede cambiar las condiciones de funcionamiento del sello, la estructura debe mejorarse para reducir la temperatura de los efectos adversos del material de caucho. Por ejemplo, en la medida de lo posible, el uso de una junta tórica de goma de sección transversal más grande, la junta tórica debe estar lejos del lado de fricción de la cara final, apropiada para mejorar la dureza de la junta tórica, el uso de la ranura estructura de ensamblaje (sin empujar la estructura del tipo de extrusión del anillo, no haga la fuerza del resorte para la junta tórica) y así sucesivamente.
3). Deformación de la solución.
El caucho sintético en algunos medios se hinchará, pegará o disolverá y otros fenómenos. Por lo tanto, de acuerdo con la naturaleza del medio de trabajo, el uso de información relevante en el gráfico para seleccionar el material apropiado. Si los componentes del medio de trabajo transportado no son muy claros, se debe realizar la prueba de impregnación para guiar la selección razonable de materiales. Algunas soluciones mixtas pueden enturbiarse con una variedad de caucho sintético, lo que requiere el uso de politetrafluoroetileno como sello.
4). Daños por torsión y extrusión.
Ranura rectangular del anillo de compensación en la junta tórica de goma, en el montaje o uso de torsión torcida. Las razones son: la dureza de la junta tórica y el diámetro de la sección transversal baja es demasiado pequeño, o el diámetro desigual de la sección transversal circular, las fluctuaciones en la presión de trabajo, la vibración de choque y la presión interna pequeña y la lubricación deficiente, etc. pueden hacer O- giro del anillo. La mayoría de las partes distorsionadas ocurren en el medio de la junta tórica. Cuando la distorsión es grave, la sección transversal se volverá delgada, mientras que habrá fugas y mayor fricción. Los métodos para evitar la distorsión de la junta tórica son los siguientes.
① La junta tórica debe engrasarse en la ranura antes de la instalación y el eje debe pulirse para garantizar que la junta tórica ruede libremente.
② La compresión debe tomarse tanto como sea posible para tomar el valor apropiado, apropiado para relajar el ancho de la ranura para que la junta tórica pueda enrollarse en la ranura.
③En el caso de varias opciones de sección transversal, se debe dar prioridad a la junta tórica de sección transversal más grande.
④ Cambie a otros sellos que no se deformen, como los sellos de sección transversal en forma de X.
La extrusión de la junta tórica, es decir, el papel de la junta tórica de alta presión en el espacio producirá una concentración de tensión, cuando la tensión alcance un cierto nivel, la junta tórica formará un borde volador incrustado en la brecha, lo que dará como resultado una junta tórica desgaste o roer, falla prematura del sello, lo que resulta en medios de la fuga del sello. Obviamente, la causa de la extrusión está relacionada principalmente con la presión y el espacio de la pieza de sellado y la dureza del material de la junta tórica. Reducir el espacio puede evitar la extrusión, pero reducirá las características de seguimiento flotante del anillo de sello. Por lo tanto, en condiciones de alta presión. La medida para evitar la extrusión de las juntas tóricas de goma es instalar anillos de retención en las ranuras de las juntas tóricas. Especialmente para secciones transversales pequeñas de la junta tórica, debe agregarse un anillo de retención de material de PTFE o poliimida.
6. Desgaste, fractura o corrosión de las piezas impulsoras del sello
Se pueden utilizar pasadores de accionamiento, tornillos de accionamiento, bridas, horquillas e incluso un único resorte grande para transmitir el par y accionar la rotación del sello. La vibración o la posición de instalación está sesgada, un centro diferente, etc., hará que las piezas de la transmisión se desgasten, se doblen o incluso se dañen. Los tornillos de fijación utilizados en los sellos mecánicos no deben estar hechos de materiales endurecidos. Al inspeccionar el desgaste, lo primero que debe hacer es inspeccionar el punto de conexión de la transmisión, puede buscar marcas de desgaste en el pasador, la ranura, la brida y la horquilla. El desgaste del pasador impulsor o de la ranura impulsora es causado por la acción de unión y deslizamiento. Si las dos superficies de los extremos se unen en poco tiempo, el pasador estará sujeto a mucha tensión porque el anillo giratorio no gira suavemente y la rotación producirá un descentramiento. Cuando la apertura y la parada son frecuentes o la fuerza es demasiado grande, el pasador de accionamiento también es fácil de romper, por lo que el sello falla repentinamente. Una mala lubricación también producirá una acción de unión y deslizamiento.
Otras razones para la rotura del pasador de la transmisión son: fuerza de resorte excesiva; alta presión media y el uso de un sello que no está en equilibrio o un rendimiento de lubricación del fluido del sello es muy pobre, y el par es grande; inclinación del conjunto del pasador de transmisión; sola fuerza; la elección de considerar solo la resistencia a la corrosión de los submateriales de fricción, sin considerar el desempeño del grupo; fenómeno de cavitación de la bomba, etc.
7. Daño por calor friccional
El daño por calor friccional anormal también es una de las razones de la falla del sello mecánico. El eje (o el manguito), el prensaestopas, la cavidad del sello y los sellos pueden dañarse por un sobrecalentamiento anormal. El daño térmico por fricción se puede determinar por las marcas de fricción y el color. Con el aumento de la temperatura, el metal cambia de color, por ejemplo, el color del acero inoxidable: amarillo claro alrededor de 370 ° C azul alrededor de 590 ° C tinta alrededor de 648 ° C En algunas bombas, la aparición de causas de sobrecalentamiento anormales son: la desviación del eje demasiado fricción grande en la garganta y el eje de la bomba, sin fricción en el casquillo guía de posicionamiento y en el eje (o manguito) de la bomba, tornillo de fijación suelto y fricción en la cámara del sello, deslizamiento de la junta del casquillo en el anillo de rotación del contacto, etc.
La fricción anormal genera mucho calor que puede derretir completamente el anillo en V de teflón o quemar el anillo en O de goma.
Causas de la fricción y el calor anormales: el casquillo guía de posicionamiento y el eje (o manguito) de la bomba no se tocan; rotación de anillo estacionario; acumulación de suciedad en la cavidad del sello; la cavidad del sello y el eje no están centrados, etc.
8. La falla del resorte o fuelle
En uso, la falla del resorte del sello mecánico o del fuelle metálico forma: deformación permanente, fractura, corrosión, fluencia o relajación, etc. Entre ellos, los fuelles metálicos para producir deformación permanente y falla por fractura de los factores más complejos. La mayoría de los elementos elásticos cargados de los sellos mecánicos utilizan resortes helicoidales de compresión cilíndricos. Por lo tanto, aquí está principalmente el análisis de la falla del resorte helicoidal de compresión cilíndrico, en principio, también se aplica a otros resortes o fuelles metálicos.
1). Deformación permanente
La deformación permanente del resorte es una de las principales razones de la falla del resorte, la deformación permanente del resorte, más del rango permitido afectará el trabajo normal del sello.
Deformación permanente del resorte, es decir, se reduce la altura libre del resorte, en el caso de una cierta altura de trabajo, se reducirá la carga de trabajo. La deformación permanente es la razón por la cual el resorte no está diseñado y el proceso de fabricación no es perfecto. Está relacionado con los siguientes factores.
① Bajo las condiciones dadas, el principal factor que afecta la deformación permanente del resorte es la tensión de trabajo. En diferentes condiciones de carga de trabajo, la deformación permanente del resorte es diferente. Información extranjera de que la tensión de trabajo del resorte no debe exceder 0.3δb (resistencia a la tracción) de su material.
② La deformación permanente del resorte está relacionada con su diámetro. Los diseñadores de sellos a menudo prestan atención para ajustar el diámetro del resorte para cumplir con los requisitos de carga, poca atención al impacto del diámetro del resorte en la deformación permanente, es probable que el resultado pierda ambos. La reducción del diámetro del resorte puede reducir la deformación permanente.
③Cuanto menor sea la altura libre del resorte de diseño, mayor será la deformación permanente relativa. Las pruebas han demostrado que al aumentar la altura libre del resorte, se puede reducir la deformación permanente del resorte. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que una altura libre demasiado grande también puede producir flexión e inestabilidad (muelles de pequeño diámetro).
④ La deformación permanente del resorte está relacionada con el paso. Cuando la altura libre del resorte es constante, aumentando el paso del resorte y reduciendo el número de vueltas, es fácil producir una deformación permanente del resorte.
⑤ Deformación permanente del resorte y propiedades del material del resorte, proceso de fabricación, elección del tratamiento térmico y otros factores. Para la planta de primavera, debe fortalecer la gestión de las propiedades del material y la calidad del procesamiento. El primero es fortalecer la calidad de las pruebas de materiales entrantes y la gestión adecuada, y prohibir estrictamente el ingreso de materiales no calificados al sitio de producción. Seleccione el proceso de procesamiento de resorte y tratamiento térmico, no solo para seguir los principios generales, sino también para considerar el impacto de la deformación permanente para mejorar la calidad de los resortes del sello mecánico.
Resorte y fuelles metálicos deformación permanente además de los factores anteriores, pero también con el uso de la temperatura, el uso de la temperatura debe estar dentro de la temperatura especificada en el material.
2). Fractura
La fractura del resorte es también una de las principales formas de falla del resorte. De acuerdo con la naturaleza de la carga del resorte, el entorno de trabajo, la forma de fractura de la fractura por fatiga, la fractura por corrosión bajo tensión y la fractura por sobrecarga.
Las causas de fractura por fatiga de resortes o fuelles metálicos, la mayoría de ellas pertenecen a un diseño inadecuado, defectos de materiales, mala fabricación y malas condiciones de trabajo y otros factores que conducen a la expansión de las grietas por fatiga causadas por. Las grietas por fatiga a menudo se originan en el área de alta tensión. Como la superficie interna de la fractura del resorte de compresión, a menudo con el eje del material del resorte en un ángulo de 45 ° en dirección a la superficie exterior y la fractura, la fractura del fuelle metálico a menudo aparece en el valle del fuelle.
Fuelle de metal soldado, si se debe a defectos de fabricación, como espaciado desigual, y por lo tanto habrá algunas ondas en la tensión más grande, de modo que estas ondas produzcan una ruptura temprana. Los llamados defectos de fabricación se refieren al espaciado desigual de la onda, la profundidad de la onda no es igual y el espesor de la película no es el mismo, etc. Al instalar el sello mecánico de fuelle de metal estático, puede haber defectos debido a que la conexión del casquillo y el punto de apoyo está inclinada. Este defecto también generará tensión en la placa ondulada, lo que provocará la fractura.
En muchos casos, la resonancia puede ocurrir cuando la frecuencia de la expansión y contracción periódicas del fuelle de metal soldado es igual a la frecuencia inherente del sello, lo que resulta en una gran tensión y una fractura por fatiga temprana. Hay dos formas de vibración que pueden ocurrir dentro de un sello de fuelle de metal soldado, vibración axial y vibración torsional. La vibración axial es generada por el descentramiento axial del eje, mientras que la vibración torsional generalmente es generada por las fuerzas de fricción entre los pares de fricción. La fuerza de fricción tiende a apretarse alrededor del fuelle hasta que la fuerza de fricción es menor que la fuerza de enrollamiento en el fuelle. A partir de entonces, la fuerza se libera. Este ciclo se repite. Esta vibración torsional se convierte en vibración axial por sí misma, y cuando las dos bolas soldadas adyacentes chocan entre sí, la vibración se debilita y la amplitud disminuye, y así sucesivamente.
Para evitar la resonancia, la frecuencia inherente del sello debe diseñarse para que sea mayor que la frecuencia de vibración principal (al cambiar el material, el grosor de la lámina, el número de láminas, el espaciado y la longitud de montaje), o mediante el uso de formas de onda y horquillas asimétricas para transmitir esfuerzo de torsión. Además, el uso de varios métodos de amortiguación también puede eliminar la vibración, como el uso de una lámina amortiguadora instalada alrededor del fuelle, lo que resulta en una ligera carga elástica, asegurando así el contacto con el fuelle, antes de la amplitud de la formación de la vibración. se atenúa, lámina de amortiguación en la energía cinética de la exportación de fuelles.
Bajo la acción de la erosión media y la tensión del material, el resorte y el fuelle metálico se fracturarán, lo que se denomina fractura por corrosión bajo tensión. Los resortes de acero austenítico son susceptibles a la corrosión bajo tensión por óxidos bajo el efecto de tensión alterna, por lo que se recomienda el uso de Hastelloy.
Resortes y fuelles que trabajan en medios corrosivos, en la región de tensión de su sección transversal, debido a la corrosión y la tensión juntos en algunos puntos débiles de los componentes, los primeros en corroerse, la formación de un núcleo de grieta, con la extensión de la tiempo de carga, la grieta lentamente a la expansión subcrítica. Cuando la grieta alcanza el tamaño crítico, su elemento elástico se fracturará repentinamente. La fractura por corrosión bajo tensión y el medio de trabajo tienen una estrecha relación, como que el medio contiene cloro, bromo o flúor, elementos metálicos elásticos propensos a la fractura por corrosión bajo tensión. La fractura por corrosión bajo tensión, mecánicamente hablando, es la reacción anódica, mientras que la fractura por fragilización por hidrógeno es principalmente una reacción catódica. En la mayoría de los casos, la fractura por fragilización por hidrógeno de los resortes, donde los átomos de hidrógeno penetran los límites de grano del material del resorte y se combinan para formar moléculas de hidrógeno, da como resultado una gran tensión, lo que resulta en una fractura frágil del resorte bajo una carga de tensión baja. La fractura por fragilización por hidrógeno generalmente ocurre en el rango de 45 ° a 90 ° de ángulo de flexión. Si el anillo del resorte se ha vuelto quebradizo sujetado en un tornillo de banco, sujetado con pinzas de extensión y fuerza de flexión, el resorte se puede romper fácilmente en dos o tres segmentos. Si la fractura es causada por otras razones, se encontrará que el material del resorte todavía mantiene suficiente tenacidad. En agua de mar, sulfuro, ácido sulfúrico, sulfato, soda cáustica, amoníaco líquido y medios que contienen hidrógeno, la fractura frágil causada por la reacción química del gas hidrógeno absorbido por el material del resorte.
Daño por fractura de resorte o fuelle Además de los factores anteriores, existen las siguientes razones.
① defectos del tratamiento térmico. Debido a un proceso de tratamiento térmico inadecuado y el material implica defectos internos. Como el tratamiento térmico causado por granos gruesos de material de resorte, aunque la necesidad de obtener la dureza, pero en uso pronto la deformación finalmente se fractura.
② herramienta causada por la cicatriz. El proceso de fabricación de resortes, especialmente con el gancho de flexión de resorte de gancho, a menudo debido a un proceso de fabricación inadecuado causado por cicatrices y áreas de concentración de tensión, lo que resulta en la fractura del gancho de flexión.
Se puede ver que las medidas para evitar daños por fractura, además del diseño del resorte de acuerdo con las condiciones de trabajo, seleccione el material apropiado, determine el valor de tensión apropiado, en el proceso de fabricación para tomar los métodos de procesamiento apropiados, también es muy necesario.