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摘要：本文从几方面简单阐述了密封损坏造成泄漏的主要原因，及损坏后的补救措施。
关键词：机械密封泄漏失效补救措施
机械密封是最主要的动密封形式之一，广泛应用在离心泵、压缩机等类机械上，虽然机械密封能在无需维护条件下有效地工作数年，但仍难免发生原因不明的“早期失效”和偶然损坏，其结果就是产生大量泄漏。
1 机械密封结构
机械密封是靠一对或几对垂直轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下，保持接合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。工业泵常用的机械密封结构如图1所示。防转销7固定在压盖9上以防止静止环转动。旋转环和静止环还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿环。
机械密封中流体可能泄漏的途径有4种，如图1中①②③D4个通道。其中③D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖于壳体之间的密封，二者均属静密封。B通道是旋转环与轴之间的密封。但端面磨损时，它仅能随补偿环沿轴向作微量的移动，实际上仍然是一个相对静密封。
因此，这些泄漏通道相对来说比较容易封堵。静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封，有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯材料及金属波纹管的结构。A通道则是旋转环与静止环的断面彼此结合作相对滑动的动密封。
2 正常情况下的泄漏
所有正常运转的机系密封都有一些泄漏，一般来讲，允许范围在5－10滴／分左右。泄漏量的大小取决于许多因素，其中主要的是密封运行时的润滑状态，机封多数是运行在边界润滑状态下。这时载荷的支承力是由液膜压力和端面凹凸不平点的直接接触共同提供的。液体的纯粘滞流动及相互配合的密封环凹凸不平的表面间相对运动产生的泵汲作用会引起密封泄漏。由于密封端面局部直接接触，因此泄漏间隙是密封元件表面粗糙度的函数。
由Mayer于1977年提出的泄漏量实验公式为：
Q1＝3.6＊πd0Phs2S/Pg2
式中Q1－泄漏量（mL/h）；d0－密封端面的进口直径（mm）；P－通过密封的压差（bar）；hs－端面间距（mm），对于磨合后的密封通常取0.38*10-3mm；S－间隙系数（bar／s）；Pg－密封端面压力（bar），Pg＝Ps＋BP。
上述公式及其所推导出的一些结论以多种密封的现场试验证明，泄漏量与密封尺寸、平衡系数及压差有关。
另外新安装的密封，泄漏率有时会大大超过预计值，但经过一段时间密封端面之间相互跑合后，泄漏量会减少。这是由于刚启动时动静环没有按原来的摩擦面相对运动，由于表面不平度，使机封出现泄漏的情况，当磨合一段时间后，表面不平度相对减少，形成新的运动轨迹，机封反而不漏了。
从理论上讲，机械密封总会有一定程度的泄漏，判定密封失效有各种准则，但在实践中，还往往依赖于工厂操作人员的目测，如果密封滴漏频率会迅速加大，应该判定密封失效，其中对于非关键性场合（如水），滴漏频率大一些是允许的；而对于有毒介质的场合，无论滴漏频率降到什么程度，只要有泄露就不允许。
3 非正常情况下机封损坏引起的泄漏
当密封的泄漏率为理论平均值的250倍时，该密封的运行必定是不正常的。而密封泄漏原因总结起来有三方面原因。
3.1 密封端面的原因
3.1.1 磨粒磨损
过度的磨粒磨损无论对硬质环还是软质环，在密封端面上都会产生严重的沟槽甚至伤痕。硬质环的表面沟槽均匀，石墨环的表面沟槽不均匀。在回转方向上两者的环面均带有严重擦痕，但在摩擦区域外无磨损。极细的磨粒产生的磨損与粘着磨损很相似。
判断磨粒磨损的主要依据是看密封端面及其周围是否有固体沉淀。密封无论静止还是运转都呈持续泄漏状态。
泄露原因：泵吸入的介质中带有磨粒等杂质。细小的颗粒可以进入密封端面内，造成磨粒磨损。
补救措施：
①安装旋风分离器，使进入密封腔中的介质为清洁无杂质的液体。
②引入另外的清洁介质。
③采用更耐磨损的材料作密封环，如Si③WC等。
④采用双端面密封。
3.1.2 密封断裂
大部分密封材料较脆并且断面较窄处容易破碎。如破裂表面有不均匀变色或部分变色，或有磨损碎片存在，表示密封环是在运行前或运行中破裂的。无论轴静止还是回转，密封都会呈现持续泄漏状态。如果破损件仍能保持良好的装配状态，密封泄漏量有时会很低。
泄露原因：
①装配前或装配中的操作失误。
②密封装配或安装不当。
③端面力矩过大：装配不当造成的挤压、卡死；轴向夹持件失效；流体压力过大；润滑不良；密封端面腐蚀。
④静压力过大。
⑤受约束的辅助密封过量膨胀。
⑥在密封拆卸过程中损坏。
⑦由于热振或温度梯度太大，造成热应力过大。
补救措施：
①精心安装，避免野蛮操作。
②采用合适的辅助密封圈。
③调整合适的压缩量。
④增加另外的冷却装置。
3.1.3 不能形成密封面
密封动环与静环贴紧不能形成密封面，一方面由于动环不转，另一方面由于静环转动。
泄露原因：
①安装不当
②驱动机构打滑。
③运动件与静止件互相干扰，如密封体与密封腔内壁的接触。
④密封座上的防转销丢失或失效。
补救措施：认真检查密封件，确保各零件正常运行。
3.2 辅助密封的原因
3.2.1 挤压破坏
O形圈、波纹管、V形圈及其它辅助密封都可能发生挤压破坏，最常见的是O形圈的挤压破坏。当O形圈的一部分被迫挤入很窄的间隙中，就会发生挤压破坏。比较常见的是在O形圈上形成凸起，然后被挤伤。在有些情况下，还会出现分层剥离的现象。在这种情况下，当轴停止转动时，密封泄漏可能会减少。
泄露原因：
①装配时用力过大。
②压力过大（过热或化学腐蚀还会加剧）。
③轴的尺寸或O形圈槽的尺寸有误差，造成间隙过大。
补救措施：在对上述项目进行检查的同时，可采用安装保护支承垫、改变密封设计及改善密封材料等措施。
3.2.2 物理破坏
割伤、擦伤、咬伤及撕裂均可出现在O形圈、波纹管、V形圈及其它辅助密封上。塑料密封圈其自愈合性能要比高弹性材质的辅助密封圈差。这种情况下，无论是静止还是运转，密封都呈持续滴漏状态。
泄露原因：
①操作失误。
②安装不当。
③有污物存在。
④轴肩、销钉槽、孔有毛刺尖角，安装前螺纹未加工。
补救措施：
①更换新的辅助密封。
②纠正以上缺陷。
O型圈由于物理损坏只要安装时注意，仔细检查，一般都能避免。
3.2.3 辅助密封圈发生腐蚀
化学浸蚀会使弹性体的体积发生很大变化。弹性体可能膨涨，也可能缩小，通常由下列的一种或多种情况造成密封失效：
①膨胀造成的挤压破坏。
②膨胀造成的密封面变形或同轴度误差。
③由于收缩使辅助密封圈失去过盈配合的作用。
④密封圈收缩使其失去辅助密封的传动功能。
⑤密封圈腐蚀软化粘在轴上，使动环无法在轴上自由移动。
O形圈发生腐蚀会造成密封泄漏，也可能发生密封圈材质改性及断裂现象。再靠密封介质的一侧一般腐蚀情况严重，而靠大气的一侧腐蚀情况会好一些。这种情况下密封泄漏量视具体情况的不同差异很大。
泄露原因：密封介质对弹性体发生化学浸蚀。
补救措施：更换密封圈。
3.3 密封附件方面
3.3.1 弹簧变形和断裂
所有机械密封都需要在密封工况发生变化时，密封端面仍能保持密切的配合，并能浮动以便补偿端面的磨损。应用单弹簧、多弹簧、金属波纹管、或波形弹簧都能使密封环达到弹性运动的目的。典型的失效特征是弹簧剖面出现径向裂纹（特别是内径）和断裂，弹簧端部、轴套和传动轴颈磨损以及弹簧周围存在固体物质沉积。
原因：
造成弹簧失效的原因有多种，如腐蚀、应力腐蚀及疲劳等。在多数弹簧密封中，传动是单方向的，并且弹簧要卡紧装配件。对于这种密封，反向传动或弹簧装配失误就会造成弹簧松卷、滑脱、变形、裂纹甚至断裂。对于多弹簧密封，在弹簧周围的固体沉积物会使弹簧降低弹性，从而引起其它弹簧过载而失效。
补救措施：
对于多弹簧密封，可改变介质循环，使其在弹簧所占的空间内流动，以减少固体物质的沉积。
3.3.2 密封不浮动
当滑动组件不能沿轴向浮动时，则动静环之间就会产生间隙造成泄漏。采用单端面机封极易发生此种情况。
泄露原因：
①固体沉积在轴套表面。
②轴套腐蚀。
③轴套由于机械原因造成伤痕。
④电机轴与泵轴不同心，产生磨损斑痕，阻碍动环浮动。
补救措施：
①采用适当的冲洗介质。
②采用耐腐蚀材质的轴套。
4 结论
以上分析中可以得出以下结论。
4.1 正常运转情况，机封微量泄漏不可避免。
4.2 从密封端面、辅助密封、密封附件三个方面对非正常泄漏的机封认真分析，找出故障原因，就能减少故障率。
参考文献：
[1]《实用机械密封》[英]J.D萨墨－史密斯编.
关键词：机械密封泄漏失效补救措施
机械密封是最主要的动密封形式之一，广泛应用在离心泵、压缩机等类机械上，虽然机械密封能在无需维护条件下有效地工作数年，但仍难免发生原因不明的“早期失效”和偶然损坏，其结果就是产生大量泄漏。
1 机械密封结构
机械密封是靠一对或几对垂直轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下，保持接合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。工业泵常用的机械密封结构如图1所示。防转销7固定在压盖9上以防止静止环转动。旋转环和静止环还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿环。
机械密封中流体可能泄漏的途径有4种，如图1中①②③D4个通道。其中③D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖于壳体之间的密封，二者均属静密封。B通道是旋转环与轴之间的密封。但端面磨损时，它仅能随补偿环沿轴向作微量的移动，实际上仍然是一个相对静密封。
因此，这些泄漏通道相对来说比较容易封堵。静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封，有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯材料及金属波纹管的结构。A通道则是旋转环与静止环的断面彼此结合作相对滑动的动密封。
2 正常情况下的泄漏
所有正常运转的机系密封都有一些泄漏，一般来讲，允许范围在5－10滴／分左右。泄漏量的大小取决于许多因素，其中主要的是密封运行时的润滑状态，机封多数是运行在边界润滑状态下。这时载荷的支承力是由液膜压力和端面凹凸不平点的直接接触共同提供的。液体的纯粘滞流动及相互配合的密封环凹凸不平的表面间相对运动产生的泵汲作用会引起密封泄漏。由于密封端面局部直接接触，因此泄漏间隙是密封元件表面粗糙度的函数。
由Mayer于1977年提出的泄漏量实验公式为：
Q1＝3.6＊πd0Phs2S/Pg2
式中Q1－泄漏量（mL/h）；d0－密封端面的进口直径（mm）；P－通过密封的压差（bar）；hs－端面间距（mm），对于磨合后的密封通常取0.38*10-3mm；S－间隙系数（bar／s）；Pg－密封端面压力（bar），Pg＝Ps＋BP。
上述公式及其所推导出的一些结论以多种密封的现场试验证明，泄漏量与密封尺寸、平衡系数及压差有关。
另外新安装的密封，泄漏率有时会大大超过预计值，但经过一段时间密封端面之间相互跑合后，泄漏量会减少。这是由于刚启动时动静环没有按原来的摩擦面相对运动，由于表面不平度，使机封出现泄漏的情况，当磨合一段时间后，表面不平度相对减少，形成新的运动轨迹，机封反而不漏了。
从理论上讲，机械密封总会有一定程度的泄漏，判定密封失效有各种准则，但在实践中，还往往依赖于工厂操作人员的目测，如果密封滴漏频率会迅速加大，应该判定密封失效，其中对于非关键性场合（如水），滴漏频率大一些是允许的；而对于有毒介质的场合，无论滴漏频率降到什么程度，只要有泄露就不允许。
3 非正常情况下机封损坏引起的泄漏
当密封的泄漏率为理论平均值的250倍时，该密封的运行必定是不正常的。而密封泄漏原因总结起来有三方面原因。
3.1 密封端面的原因
3.1.1 磨粒磨损
过度的磨粒磨损无论对硬质环还是软质环，在密封端面上都会产生严重的沟槽甚至伤痕。硬质环的表面沟槽均匀，石墨环的表面沟槽不均匀。在回转方向上两者的环面均带有严重擦痕，但在摩擦区域外无磨损。极细的磨粒产生的磨損与粘着磨损很相似。
判断磨粒磨损的主要依据是看密封端面及其周围是否有固体沉淀。密封无论静止还是运转都呈持续泄漏状态。
泄露原因：泵吸入的介质中带有磨粒等杂质。细小的颗粒可以进入密封端面内，造成磨粒磨损。
补救措施：
①安装旋风分离器，使进入密封腔中的介质为清洁无杂质的液体。
②引入另外的清洁介质。
③采用更耐磨损的材料作密封环，如Si③WC等。
④采用双端面密封。
3.1.2 密封断裂
大部分密封材料较脆并且断面较窄处容易破碎。如破裂表面有不均匀变色或部分变色，或有磨损碎片存在，表示密封环是在运行前或运行中破裂的。无论轴静止还是回转，密封都会呈现持续泄漏状态。如果破损件仍能保持良好的装配状态，密封泄漏量有时会很低。
泄露原因：
①装配前或装配中的操作失误。
②密封装配或安装不当。
③端面力矩过大：装配不当造成的挤压、卡死；轴向夹持件失效；流体压力过大；润滑不良；密封端面腐蚀。
④静压力过大。
⑤受约束的辅助密封过量膨胀。
⑥在密封拆卸过程中损坏。
⑦由于热振或温度梯度太大，造成热应力过大。
补救措施：
①精心安装，避免野蛮操作。
②采用合适的辅助密封圈。
③调整合适的压缩量。
④增加另外的冷却装置。
3.1.3 不能形成密封面
密封动环与静环贴紧不能形成密封面，一方面由于动环不转，另一方面由于静环转动。
泄露原因：
①安装不当
②驱动机构打滑。
③运动件与静止件互相干扰，如密封体与密封腔内壁的接触。
④密封座上的防转销丢失或失效。
补救措施：认真检查密封件，确保各零件正常运行。
3.2 辅助密封的原因
3.2.1 挤压破坏
O形圈、波纹管、V形圈及其它辅助密封都可能发生挤压破坏，最常见的是O形圈的挤压破坏。当O形圈的一部分被迫挤入很窄的间隙中，就会发生挤压破坏。比较常见的是在O形圈上形成凸起，然后被挤伤。在有些情况下，还会出现分层剥离的现象。在这种情况下，当轴停止转动时，密封泄漏可能会减少。
泄露原因：
①装配时用力过大。
②压力过大（过热或化学腐蚀还会加剧）。
③轴的尺寸或O形圈槽的尺寸有误差，造成间隙过大。
补救措施：在对上述项目进行检查的同时，可采用安装保护支承垫、改变密封设计及改善密封材料等措施。
3.2.2 物理破坏
割伤、擦伤、咬伤及撕裂均可出现在O形圈、波纹管、V形圈及其它辅助密封上。塑料密封圈其自愈合性能要比高弹性材质的辅助密封圈差。这种情况下，无论是静止还是运转，密封都呈持续滴漏状态。
泄露原因：
①操作失误。
②安装不当。
③有污物存在。
④轴肩、销钉槽、孔有毛刺尖角，安装前螺纹未加工。
补救措施：
①更换新的辅助密封。
②纠正以上缺陷。
O型圈由于物理损坏只要安装时注意，仔细检查，一般都能避免。
3.2.3 辅助密封圈发生腐蚀
化学浸蚀会使弹性体的体积发生很大变化。弹性体可能膨涨，也可能缩小，通常由下列的一种或多种情况造成密封失效：
①膨胀造成的挤压破坏。
②膨胀造成的密封面变形或同轴度误差。
③由于收缩使辅助密封圈失去过盈配合的作用。
④密封圈收缩使其失去辅助密封的传动功能。
⑤密封圈腐蚀软化粘在轴上，使动环无法在轴上自由移动。
O形圈发生腐蚀会造成密封泄漏，也可能发生密封圈材质改性及断裂现象。再靠密封介质的一侧一般腐蚀情况严重，而靠大气的一侧腐蚀情况会好一些。这种情况下密封泄漏量视具体情况的不同差异很大。
泄露原因：密封介质对弹性体发生化学浸蚀。
补救措施：更换密封圈。
3.3 密封附件方面
3.3.1 弹簧变形和断裂
所有机械密封都需要在密封工况发生变化时，密封端面仍能保持密切的配合，并能浮动以便补偿端面的磨损。应用单弹簧、多弹簧、金属波纹管、或波形弹簧都能使密封环达到弹性运动的目的。典型的失效特征是弹簧剖面出现径向裂纹（特别是内径）和断裂，弹簧端部、轴套和传动轴颈磨损以及弹簧周围存在固体物质沉积。
原因：
造成弹簧失效的原因有多种，如腐蚀、应力腐蚀及疲劳等。在多数弹簧密封中，传动是单方向的，并且弹簧要卡紧装配件。对于这种密封，反向传动或弹簧装配失误就会造成弹簧松卷、滑脱、变形、裂纹甚至断裂。对于多弹簧密封，在弹簧周围的固体沉积物会使弹簧降低弹性，从而引起其它弹簧过载而失效。
补救措施：
对于多弹簧密封，可改变介质循环，使其在弹簧所占的空间内流动，以减少固体物质的沉积。
3.3.2 密封不浮动
当滑动组件不能沿轴向浮动时，则动静环之间就会产生间隙造成泄漏。采用单端面机封极易发生此种情况。
泄露原因：
①固体沉积在轴套表面。
②轴套腐蚀。
③轴套由于机械原因造成伤痕。
④电机轴与泵轴不同心，产生磨损斑痕，阻碍动环浮动。
补救措施：
①采用适当的冲洗介质。
②采用耐腐蚀材质的轴套。
4 结论
以上分析中可以得出以下结论。
4.1 正常运转情况，机封微量泄漏不可避免。
4.2 从密封端面、辅助密封、密封附件三个方面对非正常泄漏的机封认真分析，找出故障原因，就能减少故障率。
参考文献：
[1]《实用机械密封》[英]J.D萨墨－史密斯编.