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羰基合成反应器搅拌器机械密封失效原因分析 刘国辉1，杜立建2，张晏崧2，林 洋1，刘伟1 （大庆石化公司厂，黑龙江 大庆 163714，黑龙江 大庆 163714） 摘要：关键词：丁辛醇3401A/B/C是大乙烯改扩建配套新增设备。2012年10装置开工，操作压力：1.8 MPa。介质成分见表1。 表1 介质成分 介 质 摩尔含量/% 氢气7.7 甲烷6.9 水0.9 一氧化碳3.2 二氧化碳5.2 惰性气体 5.7 丙烯45.7 丙烷 16.1 异丁醛正丁醛 7.7 试样一 （Kalrez6375） 试样一 （氟橡胶） 试样二 （Kalrez6375） 试样二 （氟橡胶） 试样三 （Kalrez6375） 试样四 （Kalrez7090） 试样四 （氟橡胶） 均值/HA 83.4 81.4 78.4 79.2 76.4 91.1 77.3 标准值/HA 75±5 70±5 75±5 70±5 75±5 90±5 70±5 试样一福斯O型圈硬度值普遍偏高。试样四O型圈硬度值略偏高。7090全氟醚O型圈的硬度高于美国福斯6375全氟醚O型圈，两者均基本满足杜邦公司所声明的产品性能参数。 3.3 拉伸试验 对试件的拉伸结果表明，试样一和试样四O型圈，两者的抗拉强度和断后伸长率的实测值均低于杜邦公司所声明的O型圈性能参数，性能的下降与O型圈的安装空间、工作介质和载荷特性等关系密切[5]。 3.4 微观组织形貌分析 通过电镜试验观察试样的表面裂纹、裂纹剖面及O型圈自然断口。 试样一：辅助密封动静环O型圈材质为氟橡胶，表面呈腐蚀形貌，存在大量纤维状夹杂，以及细微裂纹。脆性裂纹和微孔贯穿期间，存在碾压的痕迹。主密封介质侧动静环O型圈材质为全氟醚6375，表面部分呈浅裂纹形貌，经放大发现，裂纹缝隙间存在块状夹杂物质。轴套O型圈材质为全氟醚6375，表面存在明显的周向裂纹，裂纹边缘有磨损的痕迹，磨损区裂纹呈树枝状，裂纹缝隙内存在粒状夹杂物。 试样三：轴套O型圈材质为全氟醚6375，表面的自然形貌为鼓包和凹坑。鼓包形状为椭球形，包顶并未有明显的磨损和裂纹等缺陷。凹坑细小，呈月牙状，凹坑附近粗超不平，存在磨损的痕迹。主密封动环O型圈材质为全氟醚6375自然断口呈典型的疲劳断口，从左至右依次为疲劳源区、裂纹扩展区和瞬断区。源区比较光滑，扩展区和瞬断区除高低不平外，均存在少量的颗粒物，瞬断区存在条状夹杂物。 试样四：辅助密封动环O型圈，材质为氟橡胶，表面形貌为腐蚀坑，呈周向分布。主密封动环O型圈材质为全氟醚7090，表面形貌为磨平条带。磨平区域贯穿整个O型圈，光滑平整，界限分明，经放大可发现磨平区域存在少量磨粒。 4 结束语 试样一：福斯O型圈进行宏观分析，发现不同位置的失效模式存在明显差别。与介质接触的轴套、底座、介质侧动静环O型圈，其材料为耐腐蚀的全氟醚6375，腐蚀特征并不明显，而裂纹、凹痕、突起较为普遍。例如，轴套O型圈存在较多周向裂纹以及分层等现象；动静环和底座O型圈存在较多凹痕以及刺棱。 但与介质未接触的大气侧动静环、轴承压盖O型圈，由于材料为不耐介质腐蚀的普通氟橡胶，在主密封失效、介质窜入的情况下，在载荷与腐蚀介质联合作用下快速失效。例如：辅助密封静环O型圈的断口，既有应力作用下的横向裂纹，又有腐蚀形成的麻点、蚀坑。 另外，福斯O型圈试样均未发生断裂。微观分析发现，与介质接触的轴套全氟醚6375 O型圈剖面存在疲劳特征，介质侧动静环处存在平直的压痕；而不与介质接触的大气侧动静环O型圈存在大量纤维夹杂。 试样四：与介质接触的7090全氟醚O型圈，除周向裂纹外，还存在斜口断口、缺肉、偏心等特征。与介质接触的O型圈有磨平的痕迹，而不与介质接触的O型圈存在较长的表面腐蚀条带，甚至出现缺肉现象，腐蚀区域均可发现细小的磨粒夹杂。 实验结果表明O型圈所受的腐蚀和载荷特性等有密切关联。介质侧O型圈主要受到大偏移量的机械损伤，非介质侧的O型圈主要受到介质腐蚀。 参考文献 [1] 李振环.全氟醚橡胶的性能及应用[J].流体机械，2006（12）：37-39. [2] 李振环，班玉红，孔建.机械密封用橡胶材料的技术进展[J].特种橡胶制品，2009（1）：51-53. [3] 顾永泉.机械密封使用技术[M].北京：工业出版社，. [4] 孙玉霞，李双喜，李继和，等.机械密封技术[M].北京：化学工业出版社2014：8-11. [5] 何玉杰.机械密封选用手册[M].北京：工业出版社，13-14. 收稿日期：2015-12-19 作者简介：刘国辉，工程师，1994年毕业于上海石油化工高等专科学校化工机械设备专业，现从事化工设备维护管理工作，已发表3篇论文。 3