1. 對(duì)機(jī)械密封的沖突副材質(zhì)有哪些要求?

　　機(jī)械密封的材質(zhì)是其賴以存在和開展的基礎(chǔ)。沖突副在高速旋轉(zhuǎn)中要反抗介質(zhì)的腐蝕，接受一定的壓力，進(jìn)行熱交換。在相對(duì)運(yùn)動(dòng)和沖突的情況下完結(jié)密封的使命，因而對(duì)材質(zhì)提出了以下一些要求：

　　1)在防腐蝕方面要有杰出的化學(xué)安穩(wěn)性，能反抗介質(zhì)的腐蝕、磨蝕、溶解和溶脹;

　　2)在物理機(jī)械功能方面要有較高的彈性模量、強(qiáng)度及許用PV值，低的沖突系數(shù)和線膨脹系數(shù)，優(yōu)秀的耐磨性和自光滑性以及杰出的不滲透性等;

　　3)在熱力功能方面要有很好的導(dǎo)熱性，耐熱，耐寒性和耐溫度的急變性;

　　4)材質(zhì)來源方便，加工制作簡(jiǎn)單，本錢低廉。

　　2.制作沖突副的材質(zhì)有哪幾類?

　　現(xiàn)在制作沖突副的材質(zhì)很多。常用的非金屬材質(zhì)有碳-石墨、陶瓷、聚四氟乙烯和塑料等;常用的金屬材質(zhì)有硬質(zhì)合金、鎳鉻鋼、鉻鋼、青銅、碳鋼和鑄鐵等;此外還用堆焊、燒結(jié)、噴涂等外表處理及復(fù)合工藝改變或改善沖突副的外表功能。各種材質(zhì)都具有一定的特性，在挑選沖突副材質(zhì)時(shí)，應(yīng)揚(yáng)長(zhǎng)避短，依據(jù)具體條件合理選用。

　　3.為什么常用碳-石墨來做沖突副?

　　碳-石墨(以下簡(jiǎn)稱石墨)是沖突副中經(jīng)常選用的材質(zhì)，這是因?yàn)樗性S多優(yōu)秀功能，如下：

　　1)較高的導(dǎo)熱性。碳的導(dǎo)熱系數(shù)20~40W/(m.K)，石墨的導(dǎo)熱系數(shù)40~128w/(m.K)，僅次于銀、銅和鋁，是非金屬材質(zhì)中唯一具有高導(dǎo)熱率的材質(zhì)，比某些金屬(例如司太利硬質(zhì)合金和哈氏合金等)的導(dǎo)熱率高得多。因而能及時(shí)將發(fā)生的沖突熱散失，然后降低密封端面的溫度，這對(duì)進(jìn)步其可靠性和運(yùn)用壽命都是非常必要的。

　　2)較低的線膨脹系數(shù)。石墨的線膨脹系數(shù)為2×10ˉ6～6×10ˉ8/℃，大約是金屬的1/2～1/4。在溫度升高時(shí)，其熱變形較小，對(duì)堅(jiān)持密封端面的平行是有利的。低的膨脹系數(shù)加上高的導(dǎo)熱率，使其具有杰出的熱安穩(wěn)性，耐熱、耐寒和耐熱沖擊功能好，在接受溫度劇變的時(shí)候不發(fā)生裂紋。

　　3)杰出的耐腐蝕性。石墨的化學(xué)安穩(wěn)性很好，在空氣中400℃以下安穩(wěn)，除強(qiáng)氧化性介質(zhì)如王水、鉻酸、濃硫酸及鹵族元素外，可耐其它酸、堿、鹽及全部有機(jī)化合物的腐蝕。需要說明的是其耐蝕程度隨石墨的品種和浸漬劑的不同而異。

　　4)極好的自光滑性。這是因?yàn)槭c金屬或其它材質(zhì)相對(duì)沖突時(shí)，石墨轉(zhuǎn)移到金屬外表，構(gòu)成石墨與石墨的相對(duì)沖突。此外石墨還有低的沖突系數(shù)，石墨與金屬對(duì)磨時(shí)沖突系數(shù)為0.04～0.05，在全液光滑條件下，沖突系數(shù)僅為0.008～0.01。

　　5)石墨的抗拉強(qiáng)度較低，抗壓強(qiáng)度較高，歸于一種脆性材質(zhì)。因?yàn)橛捕容^低，常用做沖突副中的軟環(huán)。能夠很方便地進(jìn)行各種加工。 其杰出的缺陷是氣孔率較大，一般在18%～22%。為補(bǔ)償此缺陷，實(shí)踐運(yùn)用的石墨都是浸漬過的，以阻塞氣孔，提升密封性。

　　4.石墨有幾種?各有何特色?

　　石墨是用焦炭粉和石墨粉(或炭黑)，用瀝青做粘結(jié)劑，經(jīng)模壓成型在高溫下燒結(jié)而成。依據(jù)所用原料和燒結(jié)溫度與時(shí)間的不同，能夠制成具有不同物理機(jī)械功能的石墨。一種稱高強(qiáng)石墨，又稱碳素石墨，其特色是質(zhì)硬而脆，導(dǎo)熱系數(shù)低，加工困難;另一種為石墨化石墨，又稱電化石墨，其特色是質(zhì)軟、強(qiáng)度低，自光滑性好。

　　因?yàn)槭谱鬟^程中，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，其間的瀝青蒸發(fā)掉，構(gòu)成氣孔，必經(jīng)浸漬方可運(yùn)用。浸漬后的石墨對(duì)導(dǎo)熱性無顯著的影響，而強(qiáng)度和硬度卻有顯著進(jìn)步。

　　除上述石墨外，還有樹脂石墨，它是用合成樹脂做粘結(jié)劑，與石墨粉混合均勻，限制成形，升溫到樹脂固化溫度而成。這種石墨允許運(yùn)用的PV值不高，石化行業(yè)較少選用，其長(zhǎng)處是價(jià)格便宜。

　　5.石墨浸漬劑有哪些?各有何特色?

　　石墨浸漬劑的性質(zhì)決議了浸漬石墨的化學(xué)安穩(wěn)性、熱安穩(wěn)性、機(jī)械強(qiáng)度和運(yùn)用溫度等?，F(xiàn)在常用的浸漬劑可分為兩大類:合成樹脂和金屬。一般情況下，大都浸漬合成樹脂，而浸漬金屬的石墨運(yùn)用較少。這是因?yàn)楹铣蓸渲瑳]有熔融傾向，當(dāng)超越答應(yīng)的溫度運(yùn)用極限時(shí)，也不會(huì)像金屬浸漬的石墨那樣，很快地失效;浸漬石墨的金屬熔化時(shí)，常常和與其對(duì)磨的金屬粘連在一起。合成樹脂浸漬的石墨在耐蝕性方面還優(yōu)于金屬浸漬的石墨。挑選金屬做浸漬劑時(shí)要注意兩個(gè)問題:金屬的熔點(diǎn)不可過低，實(shí)踐證明，鉛、錫以及巴氏合金等低熔點(diǎn)金屬，不能用做浸漬劑;另一個(gè)問題是浸漬的金屬要耐介質(zhì)的腐蝕。在化學(xué)性質(zhì)不非常清楚，或化學(xué)成分變化較大的介質(zhì)中，不可貿(mào)然選用浸金屬的石墨。例如在原油泵和常減壓塔底泵的密封中，不能選用巴氏合金和銅(包括銅合金)浸漬的石墨，能夠選用浸銻的石墨。

　　現(xiàn)在國內(nèi)外廣泛運(yùn)用各種合成樹脂浸漬劑。其間有酚醛樹脂、呋喃樹脂和環(huán)氧樹脂等，依據(jù)不同的介質(zhì)性質(zhì)選用不同的浸漬劉。酚醛樹脂耐酸性較好，環(huán)氧樹脂耐堿性介質(zhì)的腐蝕，呋喃樹脂耐酸堿功能都較好，因而，呋喃樹脂用得較遍及。此外，還有選用浸漬聚四氟乙烯懸浮液的，耐蝕性更佳，因?yàn)槠涔に嚥惶卜€(wěn)，故未能推廣運(yùn)用。工作溫度升高時(shí)，尤其是溫度超越200℃以后，合成樹脂分化和碳化，導(dǎo)致石墨硬度和強(qiáng)度下降，使磨損加劇。

　　為了戰(zhàn)勝上述缺陷，呈現(xiàn)了浸漬瀝青的石墨。它是將瀝青加熱到一定的溫度，加壓浸漬后，再將石墨升溫，使瀝青蒸發(fā)，分化和碳化，以填塞石墨中的氣孔，這樣重復(fù)進(jìn)行多次，終究得到合格的石墨。

　　6.制作密封環(huán)用哪些金屬材質(zhì)

　　如果說沖突副中的軟環(huán)大都用石墨制作，那么制作硬環(huán)則大都用金屬。依據(jù)工況(壓力、溫度、速度等)和介質(zhì)的性質(zhì)不同，則選用不同的金屬。其間有鑄鐵和碳鈉、高硅鐵、合金鋼、青銅、耐蝕金屬和硬質(zhì)合金等。這些材質(zhì)在價(jià)格和加工制作的難易程度上有很大的差別，有必要把握它們的功能，以最低的本錢，挑選適用的材質(zhì)。

　　7.鑄鐵和碳鋼有何特色?適用什么介質(zhì)?

　　我國煉油行業(yè)最早的機(jī)械密封沖突副材質(zhì)便是鑄鐵對(duì)石墨。鑄鐵具有價(jià)格低，加工制作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。硬度盡管不高，但耐磨性不亞于堆焊硬質(zhì)合金，運(yùn)用中不會(huì)呈現(xiàn)裂紋等。其原因是導(dǎo)熱系數(shù)大，為堆焊硬質(zhì)合金的3~4倍。鑄鐵安排比較疏松，可吸附微量液體，構(gòu)成含油沖突面，改善了光滑狀況。其缺陷是耐蝕性差，因而只能用于中性介質(zhì)和PV值不高的場(chǎng)合。為進(jìn)步其耐蝕性，選用了合金鑄鐵，在其間參加適量元素(如鋁、鎳和鉻等)，可顯著延長(zhǎng)運(yùn)用壽命，而價(jià)格卻很低。約翰克蘭密封公司就選用合金鑄鐵做靜環(huán)，運(yùn)用作用較好。

　　常用的碳鋼有45、50號(hào)鋼，經(jīng)淬火后進(jìn)步了硬度和耐磨性，可用于中性介質(zhì)的密封環(huán)。

　　8.高硅鐵有何特色?

　　高硅鑄鐵是含硅10%~17%及含碳甲0.5%~1.2%的硅鐵合金。常用的高硅鐵中含硅量約14.5%，是一種優(yōu)秀的耐酸材質(zhì)。因?yàn)椴馁|(zhì)外表有一層保護(hù)性很強(qiáng)的氧化硅膜，故它對(duì)各種濃度的硫酸、硝酸、有機(jī)酸、酸性鹽等介質(zhì)有杰出的耐腐蝕性。但在氫氟酸中卻很快腐蝕，也不耐強(qiáng)堿、鹽酸和熱的三氯化鐵溶液的腐蝕。

　　其缺陷是質(zhì)脆，耐溫度劇變性差，驟冷驟熱會(huì)炸裂。因而，在安裝過程中不能用力敲打。此外硬度較高(HRc45~50)，加工困難。

　　9.哪些合金鋼可制做密封環(huán)?

　　合金鋼經(jīng)熱處理后，硬度和耐磨性大大進(jìn)步，加工制作比較簡(jiǎn)單，本錢較低，有些場(chǎng)合能夠運(yùn)用。常用的鉻鋼材質(zhì)有3Cr13、4Cr13、9Cr18，耐腐蝕性比碳鋼好，適用于弱腐蝕性介質(zhì)。也有用1Crl8Ni9、1Crl8Ni9Ti、Crl8Ni12Me2Ti制做密封環(huán)的耐腐蝕性很好，但硬度低，耐磨性差。還有用高速工具鋼和軸承鋼制做密封環(huán)的，如W18Cr4V和Gcrg等。勝利煉油廠在石油氣離心壓縮機(jī)的高速機(jī)械密封上就用W18Cr4V制作動(dòng)環(huán)，接連運(yùn)傳達(dá)兩年。

　　10.哪些青銅材質(zhì)可做密封環(huán)?

　　青銅種類很多，可用做密封環(huán)的青銅有:ZQSn6-6-3和ZQSn1G-1等，其彈性模量大，具有杰出的導(dǎo)熱性、耐磨性，加工性以及對(duì)硬質(zhì)材質(zhì)的相溶性。但質(zhì)軟、耐腐蝕性較差，適用于海水，油等介質(zhì)中。

　　11.在強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中選用什么材質(zhì)的密封環(huán)?

　　跟著生產(chǎn)的開展，強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)逐步增多，對(duì)材質(zhì)提出了更高的要求。例如氫氟酸、各種濃度和溫度下的硫酸和鹽酸等。材質(zhì)問題不解決，生產(chǎn)就無法進(jìn)行。這兒介紹兩種耐腐蝕合金，鎳鋁合金0Ni65Mo28Fe5V和鎳鉻鋁合金00Cr16Ni-60Mo17W4，它們別離適當(dāng)于國外的哈氏合金(Has.B)和哈氏合金C(Has.C)。前者對(duì)鹽酸、硫酸和磷酸有很好的耐腐蝕性，高溫下仍有較高的強(qiáng)度和尺寸安穩(wěn)性，切削加工功能好;而哈氏合金C在氧化(或還原)性強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中是最耐蝕的合金之一，在600℃以下各種濃度的氟化氫氣體中仍很耐蝕，在高溫氫氟酸氣體中也很耐蝕，在各種濃度的硝酸中(除沸點(diǎn)外)都有很好的耐蝕性，可鑄造、鑄造和焊接，唯獨(dú)加工較困難。以上兩種耐蝕合金的最大缺陷是價(jià)格昂貴。

　　12.什么是硬質(zhì)合金?常用的硬質(zhì)合金有哪些?

　　金屬的碳化物(如碳化鎢等)，有許多優(yōu)秀功能，制做密封環(huán)是非常合適的?？墒?，因?yàn)檫@些碳化物的熔點(diǎn)非常高，用一般的鍛煉方法是行不通的。通常用粉末冶金的方法，它是將碳化物制成很細(xì)的粉末，混以熔點(diǎn)較低的金屬，限制成型，高溫下燒結(jié)，較低熔點(diǎn)的金屬熔化，將金屬碳化物粘結(jié)成一個(gè)全體，便可得到硬質(zhì)合金。常用的硬質(zhì)合金有以鈷做粘結(jié)劑的碳化鎢硬質(zhì)合金;以鎳和鉻為粘結(jié)劑的耐腐蝕硬質(zhì)合金;以鋼鐵為粘結(jié)劑的鋼結(jié)硬質(zhì)合金以及各種堆焊用的硬質(zhì)合金焊條等。

　　13.硬質(zhì)合金有哪些優(yōu)秀功能?

　　1)硬度高。碳化鎢硬質(zhì)合金的硬度一般在HRA87~94之間，在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，硬度根本不變。因?yàn)槟チＤp的磨損率與硬度成反比，所以高硬度的硬質(zhì)合金材質(zhì)，是密封含有懸浮性顆粒介質(zhì)的機(jī)械密封的抱負(fù)沖突副材質(zhì)。

　　2)抗彎強(qiáng)度高。硬質(zhì)合金的坑彎強(qiáng)度一般都在1400MPa以上，抗彎強(qiáng)度的巨細(xì)與WC晶粒的巨細(xì)有關(guān)。

　　3)導(dǎo)熱系數(shù)高而線膨脹系數(shù)小。WC-Co系硬質(zhì)合金的導(dǎo)熱系數(shù)比高速鋼高1~2倍，而線膨脹系數(shù)則比高速鋼和碳鋼小得多。因而用硬質(zhì)合金做沖突副環(huán)材質(zhì)的機(jī)械密封有較強(qiáng)的耐熱沖擊功能和承載功能。

　　4)有一定的耐腐蝕才能。不同的硬質(zhì)合金商標(biāo)，在各種介質(zhì)中的耐腐蝕功能不同。因而，可依據(jù)具體的介質(zhì)性質(zhì)挑選不同的硬質(zhì)合金。