堆芯热电偶密封结构失效机理分析及对策研究

浙江工业大学

硕士学位论文

堆芯热电偶密封结构失效机理分析及对策研究

姓名：李涛

申请学位级别：硕士

专业：机械工程

指导教师：彭旭东

2012-11

橡胶轮挡阻挡功效和失效模式分析与计算

橡胶轮挡阻挡功效和失效模式分析与计算 李福海 姚红宇 中国民用航空总局航空安全技术中心 北京朝阳区西坝河北里甲24号，100028 摘 要：飞机轮挡是常用的地面安全设备，当飞机长期停放、过站或航后时，通常是利用轮挡阻挡飞机发生移动，从而避免引发航空地面事故。目前国内常用的轮挡有橡胶轮挡、金属轮挡、塑料轮挡和木质轮挡。 本文以B737-300/800飞机为例，详细介绍了飞机停放时地面风载估算方法；以B737-300/800飞机轮胎外形轮廓实测数据和W92橡胶轮挡为例，讨论了轮挡阻挡功效及其可能失效形式，并在飞机依靠轮挡所能克服的最大风速条件下对W92橡胶轮挡的阻挡功效和可能失效形式进行了分析计算。 关键词：地面安全；地面风载；轮挡；阻挡功效；失效模式 The Analysis and Calculation about the Restraint Efficacy and Failure Forms of Rubber Chocks Li Fuhai, Yao Hongyu Center of Aviation Safety and Technology, CAAC No.24A, Xibahe Beili, Chaoyang District, Beijing 100028 Abstract：Wheel chocks are the most common ground devices used to restrain an airplane from movement due to normal wind, when the airplane is parked, transiting or after flight. There are rubber chocks, metal chocks, urethane chocks and wooden chocks used in China. This paper introduces the method of calculating the thrust and lift forces on airplanes on the ground. It also studies the restraint efficacy and the failure forms of W92 chock during extreme high wind conditions. Key words: ground safety; the wind load upon the airplane; wheel chock; restraint efficacy; failure form 一、引 言 我国民航飞机多数是从国外引进而来，目前从欧美进口使用的飞机，其有关各种地面保障设备多需单独购买，为了节约资金、降低费用，因此一些机场和维修单位参照国外的轮挡进行仿制，从而使得国内在用轮挡五花八门、难以管理。近年来，由于这些仿制轮挡本身阻挡功能失效，或者由于轮挡使用不规范等原因，导致飞机移动或受损，造成的地面事故或不安全事件有所增多。据了解，目前国内有关轮挡的设计和生产资料基本没有，而有关轮挡的使用也只是在民用航空器维修手册等资料中有一些简单说明和要求；国内虽有厂商生产轮挡，但由于生产的轮挡未经试验和鉴定，生产的轮挡是否满足实际使用要求，是否对轮胎有腐蚀作用或其它影响都有待证明。 因此，研究轮挡的使用条件、使用中反映出来的问题和失效模式，研究轮挡的阻挡功效，对于确保飞机的地面安全是非常重要和有意义的。

机械密封失效分析与故障分析正式版

Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal. 机械密封失效分析与故障 分析正式版

机械密封失效分析与故障分析正式版 下载提示：此安全管理资料适用于生产计划、生产组织以及生产控制环境中，通过合理组织生产过程，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到预期的生产目标和实现管理工作结果的把控。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 1.腐蚀失效 机械密封因腐蚀引起的失效为数不少，常见的腐蚀类型有如下几种。 （1）表面腐蚀 由于腐蚀介质的侵蚀作用，机械密封件会发生表面腐蚀，严重时也可发生腐蚀穿孔，弹簧件更为明显，采用不锈钢材料，可减轻表面腐蚀。

（2）点腐蚀 弹簧套常出现大面积点蚀或区域性点蚀，有的导致穿孔，此类局部腐蚀对密封使用尚不会造成很严重的后果，不过大修时也应予更换。 （3）晶间腐蚀 碳化钨环不锈钢环座以铜焊连接，使用中不锈钢座易发生晶间腐蚀，为克服敏化的影响，不锈钢应进行固溶处理。 （4）应力腐蚀破裂

金属焊接波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下，往往会发生断裂，由于弹簧的突然断裂而使密封失效，一般采用加大弹簧丝径加以解决。 （5）缝隙腐蚀 动环的内孔与轴套表面之间、螺钉与螺孔之间，O形环与轴套之间，由于间隙内外介质浓度之差而导致缝隙腐蚀，此外陶瓷镶环与金属环座间也会发生缝隙腐蚀，一般在轴套表面喷涂陶瓷，镶环处表面涂以黏结剂以减轻缝隙腐蚀。 （6）电化学腐蚀

各类材料失效分析方法

各类材料失效分析方法 Via 常州精密钢管博客 失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及，它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。 失效分析流程 图1 失效分析流程 各种材料失效分析检测方法 1 PCB/PCBA失效分析 PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。

图2 PCB/PCBA 失效模爆板、分层、短路、起泡，焊接不良，腐蚀迁移等。 常用手段· 无损检测： 外观检查，X射线透视检测，三维CT检测，C-SAM检测，红外热成像表面元素分析： 扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) 显微红外分析(FTIR) 俄歇电子能谱分析(AES) X射线光电子能谱分析(X PS) 二次离子质谱分析(TOF-SIMS)· 热分析：· 差示扫描量热法(DSC) 热机械分析(TMA) 热重分析(TGA) 动态热机械分析(DMA) 导热系数(稳态热流法、激光散射法) 电性能测试：　· 击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移· 破坏性能测试： 染色及渗透检测

2 电子元器件失效分析 电子元器件技术的快速发展和可靠性的提高奠定了现代电子装备的基础，元器件可靠性工作的根本任务是提高元器件的可靠性。 图3 电子元器件 失效模式 开路，短路，漏电，功能失效，电参数漂移，非稳定失效等 常用手段· 电测：连接性测试电参数测试功能测试 无损检测： 开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) 去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) 微区分析技术(FIB、CP) 制样技术： 开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) 去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) 微区分析技术(FIB、CP) 显微形貌分析： 光学显微分析技术 扫描电子显微镜二次电子像技术 表面元素分析： 扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) 俄歇电子能谱分析(AES)

橡胶密封件的失效分析

橡胶密封件的失效分析 橡胶密封件广泛地应用於各行各业。密封件一旦失效，轻则使设备不能正常工作、造成经济损失；重则会造成人身伤亡事故，如1986年1月28日，由於挑战者号航天飞机右侧固体火箭助推器的O型密封圈失效，造成其在升空73秒後解体，机上7名宇航员全部遇难。 橡胶密封件的失效分析不仅可以帮助找出问题所在，便於以後采取相应的预防措施，还可帮助客户和密封件生产商改进现有技术，取得双赢。 四大失效原因 常见的失效原因主要有4种：设计错误、选材错误、密封件质量问题和使用不当。 1. 设计错误 设计错误通常是由於设计人员对产品认识不足造成的。比如对密封件承受的压力估计不足、对密封面上接触应力分布的认识有误、安放密封件的沟槽设计不合理等。 有限元分析（FEA）常常被用来辅助密封件的设计和失效分析。我们曾为某美国客户做过一个密封件，该密封件以塑料为主体，局部包上橡胶。客户在检测零件的过程中发现，塑料部分在测试时容易破裂，从而得出结论是：塑料件在二次成型时（即将橡胶包覆在塑料件上）被损坏了。经我们分析後发现，塑料件都是在一个地方破裂的。通过有限元分析，我们发现，塑料件的破损部位实际上是密封件受到最大应力的地方，此处应力已经远远超过塑料所能承受的。 如果在设计的时候客户就用有限元方法分析过该产品，不但可以避免类似的错误，还可以节省其时间和金钱。当然，想要成功的分析预测橡胶密封件的性能，不但要有合适的有限元分析软件，还要有丰富的材料经验、建模经验和长期的数据积累。 2. 选材错误 常用的橡胶密封材料有三元乙丙橡胶（EPDM）、丁腈橡胶（NBR）、硅橡胶（VMQ）、氟橡胶（FKM或者FPM）和氯丁橡胶（CR）等。这些橡胶的特性各不相同，应用也不同。选择材料要从多方面考虑，比如使用温度、材料是否耐受介质、材料的硬度、压缩永久变形和耐磨性等各种因素。 选材错误常常是因为设计人员对各种材料的性能不熟悉。一个经验丰富的橡胶密封件供应商能一开始就指出选材的问题。 我们有个国内客户不喜欢正在使用的O圈，因为这个O圈很容易坏。我们检查了更换下来的样品，发现样品表面有龟裂，纹路很像臭氧老化。我们又询问了O圈的使用环境，发现周围有很多机械设备和电动马达。这下答案就有了：电动马达的火花能产生臭氧，造成了局

冰机机械密封失效原因分析和处理实用版

YF-ED-J9346 可按资料类型定义编号 冰机机械密封失效原因分析和处理实用版 Management Of Personal, Equipment And Product Safety In Daily Work, So The Labor Process Can Be Carried Out Under Material Conditions And Work Order That Meet Safety Requirements. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日

冰机机械密封失效原因分析和处 理实用版 提示：该安全管理文档适合使用于日常工作中人身安全、设备和产品安全，以及交通运输安全等方面的管理，使劳动过程在符合安全要求的物质条件和工作秩序下进行，防止伤亡事故、设备事故及各种灾害的发生。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 1 简介 我厂冰机是由意大利辛比隆公司设计制造 的多级离心式压缩机型号为2MCL528／1，轴端 密封采用德国伯格曼公司生产的H-D1／142-Kbl 型机械密封。 整个机械密封由一套双端面主机械密封和 一套单端面辅助机械封组成，如图19所示。 图19 机械密封结构简图 1一灯笼环，2--0形环，3一主机械密封动

环，4--0形环，5一定位套， 6一机械密封套，7一防松螺丝，8一锁紧套，9一锁紧套 双端面主机械密封动环3，由锁紧套8压紧在机械密封套6上，动环下面装有O形密封环4。动环和轴套间无驱动销，依靠两端面压紧产生的摩擦力，使其随轴套一起转动。为防止动环锁紧套8松动退出，锁紧套后部还设有四个周向均布的防松螺丝7。单端面辅助机械密封环也装在机械密封轴套上，靠锁紧套9压紧。 密封油以比A腔参考密封气体压力高约0．6MPa的压力进入机械密封，之后分两路，一路通到灯笼环1与壳体形成的环形槽中，将灯笼环连同辅助机械密封静环一起推到左面位置，使动、静环工作面分开(如图中位置)，这

金属力学性能与失效分析

五，金属的断裂韧性 传统的机械设计是建立在一个基本假设的基础上，即认为材料是连续的、均匀的、各项同性的可变形体。设计构件时不仅要满足强度、刚度和稳定性这三点要求，同时还要满足成本低、重量轻、耗能小、容量大的要求。而原来的传统设计方法已不能合理的解决以上问题，断裂力学则是为适应这一要求而发展起来的学科，是现代强度学科的重要组成部分。 断裂力学是从实际材料中存在缺陷和裂纹出发，把构建看成是连续和间断的统一体。研究带裂纹材料中裂纹拓展的规律，分析裂纹尖端应力、应变分布，并建立断裂判据，用以解决工程构建中的低应力脆性断裂问题。这一整套计算方法和设计原则，使工程中低应力脆断得到合理的说明和解决，使灾难性事故减少发生。宏观断裂理论包括线弹性断裂理论和弹塑性断裂理论。线弹性断裂理论主要研究脆性断裂。而脆性断裂主要以格里菲斯（Griffith）理论为基础。格里菲斯关系式是根据弹性材料和非常尖锐裂纹的应力分布推导出来的。平面应力下的格里菲斯公式为： σ= （5-1） 平面应变下的格里菲斯公式： σ= 5-2） 式中σ—工作应力； E—弹性模量； a—裂纹半长； r s ——比表面能； 图5-1 裂纹扩展三种类型 a-张开型；b-滑开型；c-撕开型 5.1.1应力强度因子 5.1.1.1 裂纹扩展方式 根据裂纹面的位移方式，将裂纹分为三种类型：Ⅰ型或张开型（拉伸型）；Ⅱ型

或滑开型（面内剪切型）；Ⅲ型或撕开型（面外剪切型）；如图5-1所示。 5.1.1.2裂纹尖端的应力场和位移场 （1）Ⅰ型裂纹尖端的应力分量，如图5-2所示。 ) 23 s i n 2s i n 1(2c o s 2y θ θθπσ+=r K I 23c o s 2s i n 2c o s 2θ θθπτr K I xy = 图5-2 双向拉伸作用下的格里菲斯裂纹 图5-3 Ⅱ型Griffithlith 裂纹 Ⅰ型裂纹中y σ是引起断裂的关键性的应力。当0=θ时，则 r K I y πσ2= ) 23sin 2sin 1(2cos 2x θ θθπσ-= r K I

机械密封的密封失效原因分析

机械密封的密封失效原因分析 泵用机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有五处： （l）轴套与轴间的密封； （2）动环与轴套间的密封； （3）动、静环间密封； （4）对静环与静环座间的密封； （5）密封端盖与泵体间的密封。 1．安装静试时泄漏 机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断。 2．试运转时出现的泄漏。泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：

（l）操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离； （2）对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤； （3）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量； （4）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座； （5）工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副，探伤动、静环密封端面； （6）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。 上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。 由于两密封端面失去润滑膜而造成的失效： a）因端面密封载荷的存在，在密封腔缺乏液体时启动泵而发生干摩擦； b）介质的低于饱和蒸汽压力，使得端面液膜发生闪蒸，丧失润滑； c）如介质为易挥发性产品，在机械密封冷却系统出现结垢或阻塞时，由于端面摩擦及旋转元件搅拌液体产生热量而使介质的饱和蒸汽压上升，也造成介质压力低于其饱和蒸汽压的状况。 由于腐蚀而引起的机械密封失效： a）密封面点蚀，甚至穿透。 b）由于碳化钨环与不锈钢座等焊接，使用中不锈钢座易产生晶间腐蚀；

材料断裂理论与失效分析知识点

作业：（8）航空发动机涡轮盘-叶片结构 ◆材料为镍基高温合金，为什么？ ◆服役环境的要素有哪些？ ◆有可能发生的失效类型是什么？ ◆如何设计实验确定失效的类型？ ◆改进的建议和措施 一．涡轮叶片的材料 涡轮叶片处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位，是一种特殊的零件，它的数量多，形状复杂，要求高，加工难度大，而且是故障多发的零件，一直以来各发动机厂的生产的关键。所以对涡轮叶片材料就有更高的要求。 涡轮叶片的材料一般选择镍基高温合金。镍基合金就是以镍为基础，加入其他的金属，比如钨、钴、钛、铁等金属，做成以镍为基础的合金。有的镍基高温合金含镍量达到70%左右，其次Cr含量也比较高。其性能主要有： 1.物理性能。具有较高的熔点和弹性模量；各温度下均有较低的热膨胀系数，且随温度变化不大；没有磁性。 2.耐腐蚀性。镍基合金由于含Cr，在氧化性的腐蚀环境中的耐腐蚀性优于纯镍。同时，由于Ni含量高，在还原性腐蚀环境下也能维持良好的耐腐蚀性能。还具有良好的耐应力腐蚀开裂性能，也能抵抗氨气和渗氮、渗碳气氛。 3.机械性能。镍基高温合金在零下、室温及高温时都具有很好的机械性能。 4.高温特性。高温下耐氧化性极佳，对氮、氢以及渗碳也具有极佳的耐受性。 5.热处理及加工、焊接性。高温镍基合金不能通过热处理进行失效硬化，但可以进行固溶热处理和退火处理等。高温镍基合金比较容易进行热加工，冷加工性能比奥氏体不锈钢好。焊接性能与标准奥氏体钢一样，可采用TIG焊接、MIG焊接以及手工电弧焊。 总的来说，镍基合金具有优良的热强热硬性能、热稳定性能及热疲劳性能，可以承受复杂应力，组织稳定，有害相少，高温时抗氧化热腐蚀性好，蠕变特性出色，能够在相当苛刻的高温环境下进行服役。所以涡轮叶片的材料选择高温镍基合金。 二.涡轮叶片的服役环境 涡轮处于燃烧室后面的一个高温部件，而涡轮叶片处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位，即涡轮叶片的服役环境特别的复杂与恶劣。总得来说，涡轮叶片服役环境的要素主要有： 1.不均匀的高温条件下工作。涡轮处于燃烧室后面的一个高温部件，涡轮工作叶片的工作温度大约在720℃～1120℃，其在工作时已达到红热状态，并且其温度场不均匀，随着飞行状态的变化而承受不同的温度，而且还存在高温氧化，这些都使得涡轮叶片的服役环境非常恶劣。 2.高转速条件下工作。涡轮发动机靠涡轮叶片快速旋转将燃气压缩排出，装化为机械能，为航天器提供动力。 3.高应力和复杂应力条件下工作。涡轮工作叶片承受很大的离心力及其弯矩，还要承受燃气施加的很高的弯曲载荷、热应力，还有振动应力和气动力等复杂的应力作用。 4.受到燃气高频脉动及燃气腐蚀的影响。涡轮工作叶片直接接触高温高压燃气，燃烧产生的燃气含有大量的Na，V，S等热腐蚀性元素，使得涡轮工作叶片的工作环境更为苛刻。 三．可能发生的失效类型 根据涡轮叶片的服役环境，可以推断出涡轮叶片的失效方式大概分为正常失效和非正常失效两种。 1.正常失效中的叶片损伤包括由磨损、掉块、内裂等构成的表观损伤和内部冶金组织损伤两类。其中，内部冶金组织损伤是指叶片在低于规定使用温度和应力的服役环境下发生的诸如γ＇相粗化，晶界及晶界碳化物形貌的变化，脆性相生成等显微组织的变化。导致的主要失效形式是蠕变失效，但同时还有高温腐蚀、热疲劳和低周疲劳及其交互作用等。蠕变损伤主要表现为蠕变孔洞和蠕变裂纹的产生。 大多数涡轮叶片的失效方式为正常失效方式，即蠕变失效、蠕变－疲劳交互作用导致的失效和腐蚀失效。 2.非正常失效是由于叶片设计不当、制备缺陷或人员操作不当引起的失效行为，主要表现为高周疲劳、超温服役引起的过热甚至过烧等失效形式。 总的来说，涡轮叶片可能的失效类型主要为：疲劳失效、蠕变失效和过载断裂等。 四．设计实验确定失效的类型 1.疲劳失效。金属零件再使用中发生的疲劳断裂具有突发性、高度局部性及对各种缺陷的敏感性等特点；引起疲劳断裂的应力一般很低，端口上经常可观察到特殊的、反映断裂各阶段宏观及微观过程的特殊花样。典型的疲劳端口的宏观形貌结构可分为疲劳核心、疲劳源区、疲劳裂纹的选择发展区、裂纹的快速扩展区及瞬时断裂区等五个区域。 2.蠕变失效。蠕变断裂是材料在恒定应力（应力水平低于材料的断裂强度）作用下应变时间逐渐增加，最后发生断裂。明显的塑性变形是蠕变断裂的主要特征，在端口附近产生许多裂纹，使断裂件的表面呈现龟裂现象。

水泵机械密封常见故障及解决办法

水泵机械密封常见故障及解决办法 一、常见的渗漏现象机械密封渗漏的比例占全部维修泵的50%以上,机械密封的运行好坏直接影响到水泵的正常运行,现总结分析如下 1、周期性渗漏 (1)泵转子轴向窜动量大,辅助密封与轴的过盈量大,动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转,动、静环磨损后,得不到补偿位移。 对策:在装配机械密封时,轴的轴向窜动量应小于0、1mm,辅助密封与轴的过盈量应适中,在保证径向密封的同时,动环装配后保证能在轴上灵活移动(把动环压向弹簧能自由地弹回来)。 (2)密封面润滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。 对策:油室腔内润滑油面高度应加到高于动、静环密封面。 (3)转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡,汽蚀或轴承损坏(磨损),这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。 对策:可根据维修标准来纠正上述问题。2、小型潜污泵机封渗漏引起的磨轴现象 (1)715kW以下小泵机封失效常常产生磨轴,磨轴位置主要有以下几个:动环辅助密封圈处、静环位置、少数弹簧有磨轴现象。 (2)磨轴的主要原因:①BIA型双端面机械密封,反压状态是不良的工作状态,介质中的颗粒、杂质很容易进入密封面,使密封失

效。②磨轴的主要件为橡胶波纹管,且是由于上端密封面处于不良润滑状态,动静环之间的摩擦力矩大于橡胶波纹管与轴之间的传递转矩,发生相对转动。③动、静环辅助密封由于受到污水中的弱酸、弱碱的腐蚀,橡胶件已无弹性。有的已腐烂,失去了应有的功能,产生了磨轴的现象。 (3)为解决以上问题,现采取如下措施:①保证下端盖、油室的清洁度,对不清洁的润滑油禁止装配。②机封油室腔内油面线应高于动静环密封面。③根据不同的使用介质选用不同结构的机封。对高扬程泵应重新设计机封结构,对腐蚀性介质橡胶应选用耐弱酸、弱碱的氟橡胶。机封静环应加防转销。 二、由于压力产生的渗漏 (1)高压和压力波造成的机械密封渗漏由于弹簧比压力及总比压设计过大和密封腔内压力超过3MPa时,会使密封端面比压过大,液膜难以形成,密封端面磨损严重,发热量增多,造成密封面热变形。对策:在装配机封时,弹簧压缩量一定要按规定进行,不允许有过大或过小的现象,高压条件下的机械密封应采取措施。为使端面受力合理,尽量减小变形,可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料,并加强冷却的润滑措施,选用可*的传动方式,如键、销等。 (2)真空状态运行造成的机械密封渗漏泵在起动、停机过程中,由于泵进口堵塞,抽送介质中含有气体等原因,有可能使密封腔出现负压,密封腔内若是负压,会引起密封端面干摩擦,内装式机械

冰机机械密封失效原因分析和处理(2021新版)

冰机机械密封失效原因分析和处理(2021新版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0651

冰机机械密封失效原因分析和处理(2021 新版) 1简介 我厂冰机是由意大利辛比隆公司设计制造的多级离心式压缩机型号为2MCL528／1，轴端密封采用德国伯格曼公司生产的H-D1／142-Kbl型机械密封。 整个机械密封由一套双端面主机械密封和一套单端面辅助机械封组成，如图19所示。 图19机械密封结构简图 1一灯笼环，2--0形环，3一主机械密封动环，4--0形环，5一定位套， 6一机械密封套，7一防松螺丝，8一锁紧套，9一锁紧套 双端面主机械密封动环3，由锁紧套8压紧在机械密封套6上，

动环下面装有O形密封环4。动环和轴套间无驱动销，依靠两端面压紧产生的摩擦力，使其随轴套一起转动。为防止动环锁紧套8松动退出，锁紧套后部还设有四个周向均布的防松螺丝7。单端面辅助机械密封环也装在机械密封轴套上，靠锁紧套9压紧。 密封油以比A腔参考密封气体压力高约0．6MPa的压力进入机械密封，之后分两路，一路通到灯笼环1与壳体形成的环形槽中，将灯笼环连同辅助机械密封静环一起推到左面位置，使动、静环工作面分开(如图中位置)，这时A、B腔就直接连通。 另一路进入主机械密封腔至。这路油绝大郡分直接从腔至顶郡流出，作为主机械密封的冲洗和冷却用油，一小部分油由外侧静环和动环密封面流出，进入轴承箱中，而极少量油穿过内侧静环和动环密封面流入B腔；同工艺气体混合，这部分油又流入A腔，从A 腔下部排出，经油气分离器后排入污油脱气槽，在脱气槽中被加热，脱除氨气，再流回主油箱循环使用。 辅助机械密封仅在停密封油时才投入正常工作。这时灯笼环在左面气体压力和静环弹簧推力作用下，克服O形环阻力，被推到右

橡胶密封件的失效分析(油封 O型圈等等)

橡胶密封件的失效分析 作者：明尼苏达橡塑高级化学师周海英 橡胶密封件广泛地应用於各行各业。密封件一旦失效，轻则使设备不能正常工作、造成经济损失；重则会造成人身伤亡事故，如1986年1月28日，由於挑战者号航天飞机右侧固体火箭助推器的O型密封圈失效，造成其在升空73秒後解体，机上7名宇航员全部遇难。 橡胶密封件的失效分析不仅可以帮助找出问题所在，便於以後采取相应的预防措施，还可帮助客户和密封件生产商改进现有技术，取得双赢。 四大失效原因 常见的失效原因主要有4种：设计错误、选材错误、密封件质量问题和使用不当。 1. 设计错误 设计错误通常是由於设计人员对产品认识不足造成的。比如对密封件承受的压力估计不足、对密封面上接触应力分布的认识有误、安放密封件的沟槽设计不合理等。 有限元分析（FEA）常常被用来辅助密封件的设计和失效分析。我们曾为某美国客户做过一个密封件，该密封件以塑料为主体，局部包上橡胶。客户在检测零件的过程中发现，塑料部分在测试时容易破裂，从而得出结论是：塑料件在二次成型时（即将橡胶包覆在塑料件上）被损坏了。经我们分析後发现，塑料件都是在一个地方破裂的。通过有限元分析，我们发现，塑料件的破损部位实际上是密封件受到最大应力的地方，此处应力已经远远超过塑料所能承受的。 如果在设计的时候客户就用有限元方法分析过该产品，不但可以避免类似的错误，还可以节省其时间和金钱。当然，想要成功的分析预测橡胶密封件的性能，不但要有合适的有限元分析软件，还要有丰富的材料经验、建模经验和长期的数据积累。 2. 选材错误 常用的橡胶密封材料有三元乙丙橡胶（EPDM）、丁腈橡胶（NBR）、硅橡胶（VMQ）、氟橡胶（FKM或者FPM）和氯丁橡胶（CR）等。这些橡胶的特性各不相同，应用也不同。选择材料要从多方面考虑，比如使用温度、材料是否耐受介质、材料的硬度、压缩永久变形和耐磨性等各种因素。 选材错误常常是因为设计人员对各种材料的性能不熟悉。一个经验丰富的橡胶密封件供应商能一开始就指出选材的问题。 我们有个国内客户不喜欢正在使用的O圈，因为这个O圈很容易坏。我们检查了更换下来的样品，发现样品表面有龟裂，纹路很像臭氧老化。我们又询问了O圈的使用环境，发现

机械密封失效分析与故障分析(2021年)

( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 机械密封失效分析与故障分析 (2021年) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes

机械密封失效分析与故障分析(2021年) 1.腐蚀失效 机械密封因腐蚀引起的失效为数不少，常见的腐蚀类型有如下几种。 （1）表面腐蚀 由于腐蚀介质的侵蚀作用，机械密封件会发生表面腐蚀，严重时也可发生腐蚀穿孔，弹簧件更为明显，采用不锈钢材料，可减轻表面腐蚀。 （2）点腐蚀 弹簧套常出现大面积点蚀或区域性点蚀，有的导致穿孔，此类局部腐蚀对密封使用尚不会造成很严重的后果，不过大修时也应予更换。 （3）晶间腐蚀

碳化钨环不锈钢环座以铜焊连接，使用中不锈钢座易发生晶间腐蚀，为克服敏化的影响，不锈钢应进行固溶处理。 （4）应力腐蚀破裂 金属焊接波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下，往往会发生断裂，由于弹簧的突然断裂而使密封失效，一般采用加大弹簧丝径加以解决。 （5）缝隙腐蚀 动环的内孔与轴套表面之间、螺钉与螺孔之间，O形环与轴套之间，由于间隙内外介质浓度之差而导致缝隙腐蚀，此外陶瓷镶环与金属环座间也会发生缝隙腐蚀，一般在轴套表面喷涂陶瓷，镶环处表面涂以黏结剂以减轻缝隙腐蚀。 （6）电化学腐蚀 异种金属在介质中往往引起电化学腐蚀，它使镶环松动，影响密封，一般亦采取在镶接处涂黏结剂的办法予以克服。 2.热损失效 （1）热裂

材料失效分析

1.零件失效即失去其原有功能的含义包括三种情况:(1)零件由于断裂、腐蚀、磨损、变形等，从而完全丧失其功能。(2)零件在外部环境作用下，部分的失去其原有功能，虽然能够工作，但不能完成规定功能，如由于磨损导致尺寸超差等。(3)零件虽然能够工作，也能完成规定功能，但继续使用时，不能确保安可靠性。如经过长期高温运行的压力容器及其管道，其内部组织已经发生变化当达到一定的运行时间，继续使用就存在开裂的可能。 2.首先制定一个科学的分析程序，是保证失效分析工作顺利而有效进行的前提条件. 3.断口分析的任务（l）确定断裂的宏观性质。塑性断裂/脆住断裂/疲劳断裂等（2）确定断口的宏观形貌。纤维状断口/结晶状断口；有无放射线花样及有无剪切唇等；（3）查找裂纹源区的位置及数量.裂纹源区的所在位置是在表面、次表面还是在内部，裂纹源区的数目，在存在多个裂纹源区的情况下，它们产生的先后顺序是怎样的等；（4）确定断口的形成过程。裂纹是从何处产生的，裂纹向何处扩展，扩展的速度如何等（5）确定断裂的微观机制. 解理型/准解理型/微孔型，沿晶型/穿晶型等；（6）确定断口表面产物的性质。断口上有无腐蚀产物或其他产物，何种产物，该产物是否参与了断裂过程等 4. 查找断裂源区是宏观分析的最重要环节 5.断口分析（1）利用碎片拼凑法确定主断面. 密合程度好的为后断的，密合最差的断面为最先开裂的断面，即主断面。（2）按照“T”型汇合法确定主断面或主裂纹. 如果在最初断裂件上分成几块或是存在两条以上的相互连接的裂纹，此时可以按照“T”形汇合法的原则加以判断.（3）按照裂纹的河流花样确定主裂纹. 通常的情况是，主裂纹较宽、较深、较长，即河流花样的主流。 6. （1）利用断口上的“三要素”特征确定裂纹源（静载断裂或过载断裂）a.纤维区：位于断裂的起始部位；b放射区：是裂纹的快速扩展区；c剪切唇：最后断裂区。（2）利用断口上的“人”字纹特征确定裂纹源区.板装试件或矩形截面----静载断裂----一组人字纹指向末端------裂纹源区（3）根据断口上的放射花样确定裂纹源区.圆形试件、缺口冲击试件的静载断裂（或应力腐蚀及氢脆断裂）其撕裂棱线通常呈放射线状，其放射线中心----裂纹源（4）根据断口上的“贝纹”线确定裂纹源区.疲劳断裂----贝纹花样特征条---贝纹线形似一组同心圆---该圆心即为裂纹源（5）将断开的零件的两部分相匹配，则裂缝的最宽处为裂纹源（6）根据断口上的色彩程度确定裂纹源区——氧化色（程度），锈蚀情况，油污等（7）断口表面的损伤情况碰撞，摩擦等（8）断口的边缘情况剪切唇，毛刺等 7. 断裂源区的位置一般应与最大应力所在平面相对应。 8. 导致金属零件发生脆性的解理断裂的原因（l）通常只有冷脆金属才能发生解理断裂。面心立方金属一般不会发生解理断裂。仅在腐蚀介质存在的特殊条件下，奥氏体钢、铜及铝等才可能发生此种断裂。（2）构件的工作温度较低，即处在脆性转折温度以下。（3）只有在平面应变状态（三向拉应力状态）/几何尺寸属于厚板情况。（4）晶粒尺寸粗大。因为解理断裂单元为一个晶粒尺寸，粗晶使解理断裂应力显著降低，粗晶使脆性转折温度向高温方向推移，故易促使解理断裂。（5）宏观裂纹的存在。裂纹顶端应力集中并使构件的脆性转折温度移向高温，均促使冷脆金属发生解理断裂。（6）加载速度大及活性介质的吸附作用都促进解理断裂的发生 9. 微孔型断裂（1）微孔型断裂的微观形貌微孔型断裂，又叫微孔聚集型断裂，它是指塑性变形起主导作用的一种延性断裂。微孔型断裂的微观电子形貌呈孔坑、塑坑、韧窝、迭波花样。在孔坑的内部通常可以看到第二相质点或其脱落后留下的痕迹，这是区别断裂的主要微观特征。（2）宏观脆性微孔型断裂的特点其微观电子形貌为细小、均匀分布的等轴型微孔，微孔的形成和连接时的塑性变量很小。这种断裂的特点是由高强度材料的组织特点决定的，----在固溶强化的基础上弥散分布着细小的第二相质点，质点的平均间距很小。----这种组织对于裂纹的敏感性非常大；裂纹顶端的应力集中现象很严重，其断裂的名义应力低于材料的

橡胶密封件的失效分析.

橡胶密封件的失效分析 橡胶密封件常见的失效原因主要有4种：设计错误、选材错误、密封件质量问题和使用不当。 1. 设计错误 设计错误通常是由於设计人员对产品认识不足造成的。比如对密封件承受的压力估计不足、对密封面上接触应力分布的认识有误、安放密封件的沟槽设计不合理等。 有限元分析(FEA)常常被用来辅助密封件的设计和失效分析。我们曾为某美国客户做过一个密封件，该密封件以塑料为主体，局部包上橡胶。客户在检测零件的过程中发现，塑料部分在测试时容易破裂，从而得出结论是：塑料件在二次成型时(即将橡胶包覆在塑料件上)被损坏了。经我们分析後发现，塑料件都是在一个地方破裂的。通过有限元分析，我们发现，塑料件的破损部位实际上是密封件受到最大应力的地方，此处应力已经远远超过塑料所能承受的。 如果在设计的时候客户就用有限元方法分析过该产品，不但可以避免类似的错误，还可以节省其时间和金钱。当然，想要成功的分析预测橡胶密封件的性能，不但要有合适的有限元分析软件，还要有丰富的材料经验、建模经验和长期的数据积累。 2. 选材错误 常用的橡胶密封材料有三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、硅橡胶(VMQ)、氟橡胶(FKM或者FPM)和氯丁橡胶(CR)等。这些橡胶的特性各不相同，应用也不同。选择材料要从多方面考虑，比如使用温度、材料是否耐受介质、材料的硬度、压缩永久变形和耐磨性等各种因素。 选材错误常常是因为设计人员对各种材料的性能不熟悉。一个经验丰富的橡胶密封件供应商能一开始就指出选材的问题。 我们有个国内客户不喜欢正在使用的O圈，因为这个O圈很容易坏。我们检查了更换下来的样品，发现样品表面有龟裂，纹路很像臭氧老化。我们又询问了O 圈的使用环境，发现周围有很多机械设备和电动马达。这下答案就有了：电动马达的火花能产生臭氧，造成了局部小环境臭氧浓度较高；而客户所选材料为丁腈

机械密封的失效原因分析

机械密封的失效原因分析 泵用机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有五处： （l）轴套与轴间的密封； （2）动环与轴套间的密封； （3）动、静环间密封； （4）对静环与静环座间的密封； （5）密封端盖与泵体间的密封。 1．安装静试时泄漏 机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断。 2．试运转时出现的泄漏。泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有： （l）操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离； （2）对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤； （3）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量； （4）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座； （5）工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副，探伤动、静环密封端面； （6）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。 由于两密封端面失去润滑膜而造成的失效： a）因端面密封载荷的存在，在密封腔缺乏液体时启动泵而发生干摩擦； b）介质的低于饱和蒸汽压力，使得端面液膜发生闪蒸，丧失润滑； c）如介质为易挥发性产品，在机械密封冷却系统出现结垢或阻塞时，由于端面摩擦及旋转元件搅拌液体产生热量而使介质的饱和蒸汽压上升，也造成介质压力低于其饱和蒸汽压的状况。 由于腐蚀而引起的机械密封失效：

FMEA(失效模式与影响分析)

FMEA（失效模式与影响分析） Failure Mode and Effects Analysis 潜在失效模式与后果分析 在设计和制造产品时，通常有三道控制缺陷的防线：避免或消除故障起因、预先确定或检测故障、减少故障的影响和后果。FMEA正是帮助我们从第一道防线就将缺陷消灭在摇篮之中的有效工具。 FMEA是一种可靠性设计的重要方法。它实际上是FMA（故障模式分析）和FEA（故障影响分析）的组合。它对各种可能的风险进行评价、分析，以便在现有技术的基础上消除这些风险或将这些风险减小到可接受的水平。及时性是成功实施FMEA的最重要因素之一，它是一个“事前的行为”，而不是“事后的行为”。为达到最佳效益，FMEA必须在故障模式被纳入产品之前进行。 FMEA实际是一组系列化的活动，其过程包括：找出产品/过程中潜在的故障模式；根据相应的评价体系对找出的潜在故障模式进行风险量化评估；列出故障起因/机理，寻找预防或改进措施。 由于产品故障可能与设计、制造过程、使用、承包商/供应商以及服务有关，因此FMEA又细分为设计FMEA、过程FMEA、使用FMEA和服务FMEA四类。其中设计FMEA和过程FMEA最为常用。 设计FMEA（也记为d-FMEA）应在一个设计概念形成之时或之前开始，并且在产品开发各阶段中，当设计有变化或得到其他信息时及时不断地修改，并在图样加工完成之前结束。其评价与分析的对象是最终的产品以及每个与之相关的系统、子系统和零部件。需要注意的是，d-FMEA在体现设计意图的同时还应保证制造或装配能够实现设计意图。因此，虽然d-FMEA不是靠过程控制来克服设计中的缺陷，但其可以考虑制造/装配过程中技术的/客观的限制，从而为过程控制提供了良好的基础。进行d-FMEA有助于： ·设计要求与设计方案的相互权衡； ·制造与装配要求的最初设计； ·提高在设计/开发过程中考虑潜在故障模式及其对系统和产品影响的可能性； ·为制定全面、有效的设计试验计划和开发项目提供更多的信息； ·建立一套改进设计和开发试验的优先控制系统； ·为将来分析研究现场情况、评价设计的更改以及开发更先进的设计提供参考。 过程FMEA（也记为p-FMEA）应在生产工装准备之前、在过程可行性分析阶段或之前开始，而且要考虑从单个零件到总成的所有制造过程。其评价与分析的对象是所有新的部件/过程、更改过的部件/过程及应用或环境有变化的原有部件/过程。需要注意的是，虽然p-FMEA不是靠改变产品设计来克服过程缺陷，但它要考虑与计划的装配过程有关的产品设计特性参数，以便最大限度地保证产品满足用户的要求和期望。 p-FMEA一般包括下述内容： ·确定与产品相关的过程潜在故障模式； ·评价故障对用户的潜在影响； ·确定潜在制造或装配过程的故障起因，确定减少故障发生或找出故障条件的过程控制变量； ·编制潜在故障模式分级表，建立纠正措施的优选体系； ·将制造或装配过程文件化。 FMEA技术的应用发展十分迅速。50年代初，美国第一次将FMEA思想用于一种战斗机操作系统的设计分析，到了60年代中期，FMEA技术正式用于航天工业（Apollo计划）。1976年，美国国防部颁布了FMEA的军用标准，但仅限于设计方面。70年代末，FMEA技术开始进入汽车工业和医疗设备工业。80年代初，进入微电子工业。80年代中期，汽车工业开始应用过程FMEA确认其制造过程。到了1988年，美国联邦航空局发布咨询通报要求所有航空系统的设计及分析都必须使用FMEA。1991年，ISO-9000推荐使用FMEA提高产

机械密封失效分析与故障分析参考文本

机械密封失效分析与故障分析参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

机械密封失效分析与故障分析参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1.腐蚀失效 机械密封因腐蚀引起的失效为数不少，常见的腐蚀类 型有如下几种。 （1）表面腐蚀 由于腐蚀介质的侵蚀作用，机械密封件会发生表面腐 蚀，严重时也可发生腐蚀穿孔，弹簧件更为明显，采用不 锈钢材料，可减轻表面腐蚀。 （2）点腐蚀

弹簧套常出现大面积点蚀或区域性点蚀，有的导致穿孔，此类局部腐蚀对密封使用尚不会造成很严重的后果，不过大修时也应予更换。 （3）晶间腐蚀 碳化钨环不锈钢环座以铜焊连接，使用中不锈钢座易发生晶间腐蚀，为克服敏化的影响，不锈钢应进行固溶处理。 （4）应力腐蚀破裂 金属焊接波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下，往往会发生断裂，由于弹簧的突然断裂而使密封失

效，一般采用加大弹簧丝径加以解决。 （5）缝隙腐蚀 动环的内孔与轴套表面之间、螺钉与螺孔之间，O形环与轴套之间，由于间隙内外介质浓度之差而导致缝隙腐蚀，此外陶瓷镶环与金属环座间也会发生缝隙腐蚀，一般在轴套表面喷涂陶瓷，镶环处表面涂以黏结剂以减轻缝隙腐蚀。 （6）电化学腐蚀 异种金属在介质中往往引起电化学腐蚀，它使镶环松动，影响密封，一般亦采取在镶接处涂黏结剂的办法予以克服。