合金为钻基碳化钨,性能较好’但价袼高。钢结硬质合金 的价格较低。为了提高在腐蚀介质中的耐蚀性,有镍基碳化 钨,而聆氏合金有更高的耐蚀性,但价格昂贵。此外,还有 用碳化硅及其他陶瓷材料制造的密封环。 28.为什么出现组合式密封环? 碳化钨等材料有优良的性能,但是价格高,加工困难, 限制了它敏使用。为解决这个矛盾,出现了组合式密封环 密封端面釆用硬质合金,密封环的基体(称为不座)则用普 通材料制成。为解决硬质合金环和环座之间的联接和密封 产生了热装式、带密封圈式焊接和钎焊四种组合式密封环。 28.带○形圆的组合式密封环结构怎样? 这种组合式密封环在硬质合金环与环座之间用H7/g8 的滑动配合。在两者配合圆柱面间置一聚四氟乙烯或合成橡 胶制的Q形密封圈防止其间的密封流体泄漏,且将硬质合 4H/8 4H7/g8 感江惠 图22带0形圃的密封环 一质合金环;2-0形圈;3一防转销;4-环盛 金环与环座组合在一起。在硬质合金环与环的平面结合处 设一销钉,以传递扭矩。此种组合结构,无組舍座力产生, 也形由此引起的组合密封环的密封端面的变形,但是组合密 时环零件的数量增都了,还需要在硬质合伞环上钻孔事艚
给制造增加了难度;同时由于增设了0形圈,密封环的使用 温度受到了限制。 30.热装式封环的结构怎样? 为提高带0形圈密封环的使用温度,出现了热装式密封 环。它是靠硬质合金环和环座之间的过盈配合来传递扭矩并 实现密封,是目前应用最多的一种密封环(图23)。这种密 封环组合时将环座加热,环座 孔受热胀大,放入硬质合金 环,冷却之后两者在过盈下完 成组合,再在常温下研磨和抛 光密封端面到要求的精度。这 种环的缺点是,随着时间的推 移,环境和使用温度的变化 密封端面的平面度将发生变化 而不符合要求。究其原因, 是热装结构本身存在过盈,且 接触应力不均匀,使之产生凯 械变形;二是由亍使用温度较 高(或过低),材料物理性能图23热装式密封环 主要是线膨胀系数)的差异使硬质合金环和环座的配合部 位不能同步胀缩,过盈量发生变化,接触应力也随着发生变 化,这秤变化对密封环的使用产生影响。密封端面变形破坏 了平图度’更有甚者丧失过,使联接失效,硬质合金环 脱落。 热裝式密封环目前有三种结构,图23a是制造厂早期生 产的,结构较为简单。但是由于硬质合金环和辅助密封圈接 21
触,一且质合金环松脱,运转时辅助密封圈被严重磨损, 会出现大量泄漏而2b是在图23a的基础上改进的,辅助密 封圈不和硬质合金环接触,不存在上述缺陷,只是硬质会金环 獐环座之间有轻微泄漏。为了减少硬质合金环密封端的不 均匀变形,环座的热装部位内外设置环形槽(图28),使 硬质合金环外圆柱面的接触应力趋于均匀,以减少碳化钨环 的变形,使用效较好。 31.爆接的组合式密封环有哪些特点? 为克服热装式密封环松脱的缺陷,出现了焊接的密封环 (图24)。所用的硬质合金是以Cr3C2为硬质相、N为粘结 合金环 圜N 不镑钢环出 24焊接洶密封环 相的烧结合金材料。耐腐蚀优于YG8等便质合金,高温下具 有优异抗氧化性能,在100℃空气中加热2小时无任何变 化。但是导热性能较差,仅为YG6的1/3;线膨胀系数大,比 YG6大1倍多,为10.2×10-0℃(10~500℃时)这两点决定 了耐热冲击性能不如YG6好。正因为线膨胀系数较大,和马 氏体不锈钢接近(10~500℃时为1×106/℃),为和环座 焊接提供了有利条件。焊接时需在环和盛之间铺放一层镍基 粉:于真空忠阻炉中,经100℃高温熔焊,然后进行 回火处理,以消除焊接应力。由于是諶接的密封环,铤质合 金坯的厚度可以比YG6薄,毛坯的岸閔也只有3~3,。m。 22
又因密度小,是YG6的一半(7~7.5g/m),因此,可常 约贵重金属;价格较低。这种合金的牌号为CN15,其中 Cr3c85%、Ni15%,出北京硬质合金厂研制成功。 32,钎焊的组合式安封环结构怎样? 为餐持碳化钨的优良性能,克服热装密封环变形和松脱 的缺驚,出现了钎焊的密封环。图25为这种环的结构。在环 座上开坡口,用一种低熔点焊 料;在环和座之间施焊,焊料 熔化后将环和座联接在一起, 并实现两者之间的密封。这种 密封环的突出优点是硬质合金 环不变形。一方面环和座之间图25钎婷的密封鄄 的配合面上无挤压应力;另一方面采用激光焊接,熟量高度 集中在焊料处,加热时间短,环和座几乎不被加热,更不可 能在癖化的情况下完成焊接。焊料塑性很奷,仅存的爆接应 力已被焊料吸收。这种密封环國外有的公司(厂商)已成系 列,国内齐鲁石化公司胜利炼油厂委托科学院金属魔蚀与防 护新究所研制成功。经过两年多的现场应用,在常减压塔底 泵(370℃左右)的密封上,效果良好,是一种较有前途的 密蚜环。 33.热装式封环失效的鼠因是什么? 热装密封环具有硬质合金(例如YG6)的优异性能和较 低的价格,因此得到广泛的应用,是目前国内外应用最多的 种结构。如设计和使用不当,也会出现问题。若过盈量过 大,则硬质合金环在较大的挤压应方作用下,产生变形甚至
断裂;若过盈量过小,使用时会出现松脱。目前,密封制造 厂生产的密封环多出现后一种缺。 热装式密封环组合时,仅将环座加热,达到某一温度环 座膨胀到一定值后,硬质合金环自由放入,待环座冷却到室 温后,实现组合联接。密封端面经过研磨和抛光后方可使 用。随着时间的推移,硬质合金环在挤压应力的作用下,环 的端面平直度会发生变化,所以,长期放置的密封环,在使 用前要检查其密封端面的平直度。 经长期的观察和分析,热装式痤封环松脱的原因主两是 由于环座和硬质合金环两者线膨胀系数的差别,工作温度下 出现间隙。例如有台工作温度为250℃的热油泵(介质为重 油),YG6环的外径为57.10mm,环座的内径为576mm 过盈值仅0.04mm,环座材料为Cr18Ni9下边分别计算它们 的膨胀情况,取密封腔处的温度为200℃。 工作温度下环的直径 dt=aid(t-to)+d =45×100×57.10×(200-20)+57.10 ≈57,146mm 环座的直径 d2t=a2d(t-fo)+d2 166×10-6×57.06×(200-0)+57.06 =57.23mm 两者的河陈=d2t-d1t=57,23-57.146=0.084mm。 式中d1d2分别为环的外径和环座的内径 a1ax分别为环(YG6)及环座的线影胀系数 分别为工作温度和室温 d1td2t—分别为工作温下环及环座的直径