機(jī)封失效的表現(xiàn)形式之熱損傷損壞

機(jī)械密封件因過熱而導(dǎo)致的失效，即為熱損傷失效，最常見的熱損傷失效有端面熱變形、熱裂、皰疤、炭化，彈性元件的失彈，橡膠件的老化、永久變形、龜裂等。
密封端面的熱變形有局部熱變形和整體熱變形。密封端面上有時會發(fā)現(xiàn)許多細(xì)小的熱斑點(diǎn)和孤立的變色區(qū)，這說明密封件在高壓和熱影響下，發(fā)生了局部變形扭曲；有時會發(fā)現(xiàn)密封端面上有對稱不連續(xù)的亮帶，這主要是由于不規(guī)則的冷卻，引起了端面局部熱變形。有時會發(fā)現(xiàn)密封端面內(nèi)側(cè)磨損很嚴(yán)重，半徑越大接觸痕跡越淺，直至不可分辨。密封環(huán)的內(nèi)側(cè)棱邊可能會出現(xiàn)掉屑和蹦邊觀象。軸旋轉(zhuǎn)時密封持續(xù)泄漏，而軸靜止時不泄漏。這是因?yàn)槊芊庠诠ぷ鲿r，外側(cè)冷卻充分而內(nèi)側(cè)摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，從而內(nèi)側(cè)熱變形大于外側(cè)熱變形，形成了熱變形引起的內(nèi)側(cè)接觸型(正錐角)端面。硬質(zhì)合金、工程陶瓷、碳石墨等脆性材料密封環(huán)，有時端面上會出現(xiàn)徑向熱裂紋，從而使密封面泄漏量迅速增加，對偶件急劇磨損。在過大熱應(yīng)力作用下，密封面出現(xiàn)徑向裂紋及材料粘接轉(zhuǎn)移而失效，主要由于干摩擦、冷卻系統(tǒng)中斷、密封面間隙、壓力、速度波動過大所致。結(jié)果：磨損加劇、泄漏量增大等。
在高溫環(huán)境下的機(jī)械密封，常會發(fā)現(xiàn)石墨環(huán)表面出現(xiàn)凹坑或皰疤,這是因?yàn)楫?dāng)浸漬樹脂石墨環(huán)超過其許用溫度時，樹脂會炭化分解形成硬粒和析出揮發(fā)物，形成疤痕，從而極大地增加摩擦力，并使表面損傷出現(xiàn)高泄漏。
高溫環(huán)境可能使彈性元件彈性降低，從而使密封端面的閉合力不足而導(dǎo)致密封端面泄漏嚴(yán)重。金屬波紋管的高溫失彈即是該類機(jī)械密封的一種普遍而典型的失效型式。避免出現(xiàn)該類失效的有效方法是選擇合理的波紋管材料及其進(jìn)行恰當(dāng)?shù)臒崽幚怼８邷厥窍鹉z密封件老化、龜裂和永久變形的個重要原因。橡膠老化，表現(xiàn)為橡膠變硬、強(qiáng)度和彈性降低，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)開裂和龜裂，致使密封性能喪失。過熱還會使橡膠組分分解，甚至炭化。在高溫流體中，橡膠圈有繼續(xù)硫化的危險，最終使其失去彈性而泄漏。橡膠密封件的永久變形通常比其他材料更為嚴(yán)重。密封圈長期處于高溫之中，會變成與溝槽一樣的形狀，當(dāng)溫度保持不變，還可起密封作用；但當(dāng)溫度降低后，密封圈便很快收縮，形成泄漏通道而產(chǎn)生泄漏。
因此，應(yīng)注意各種膠種的使用溫度，并應(yīng)避免長時間在極限溫度下的使用。