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弹簧和焊接金属波纹管断裂引起的机械密封泄漏-新闻中心-JiangYin Rochman electromechanical equipment Co.,Ltd-
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弹簧和焊接金属波纹管断裂引起的机械密封泄漏


断裂,弹簧断裂也是弹簧失效的主要形式之一。根据弹簧的载荷性质、工作环境,其断裂形式有:疲劳断裂、应力腐蚀断裂及过载断裂等。
 
    弹簧或金属波纹管疲劳断裂的原因,多数属于设计不当、材料缺陷、制造不良及工作条件恶劣等因素导致疲劳裂纹的扩展而造成的。疲劳裂纹往往起源于高应力区。如压缩弹簧的内表面出现了断口,常与弹簧材料轴线成45度角方向扩展到外表面而断裂;金属波纹管的断裂常出现在波纹管的波谷处。
 
    焊接金属波纹管,如果由于制造上的缺陷,如波片间距不等,因而会在某些波片中产生较大的应力,从而使这些波片产生早期破裂。所谓制造上的缺陷,是指波片间距不匀,波的深度不等以及片厚不一等等。安装静止型金属波纹管机械密封时,有可能由于压盖与支承点连接时呈倾斜状态而产生缺陷。这种缺陷亦会在波片内产生应力,从而出现断裂。
 
    在许多情况下,焊接金属波纹管周期伸缩运动的频率和密封装置的固有频率相等时则可能发生共振,产生较大的应力而导致早期疲劳断裂。在焊接金属波纹管密封装置内可能产生两种形式的振动:轴向振动和扭转振动。轴向振动是由轴的轴向窜动产生的;扭转振动通常是由摩擦副之间的摩擦力所产生的。摩擦力趋向于绕紧波纹管,直至摩擦力小于波纹管内的绕紧力为止。此后,该力自身释放。如此重复自行循环。这种扭转振动自行转变成轴向振动,当两邻近的波片焊球相互碰撞时,振动减弱,振幅减小,如此重复自行循环。
 
    为了防止产生共振,密封的固有频率应设计得比主振动频率大一些(通过改变材料、片厚、片数、间距、安装长度),或利用不对称型波形以及采用拨叉传递转矩。此外,采用各种阻尼方法可消除振动,如使用一阻尼片装在波纹管的周围,产生轻微的弹性载荷,从而保证与波纹管相接触,在振幅形成前就减弱振动,减振片就把波纹管的动能导出。
 
    在介质侵蚀和材料应力的作用下,弹簧和金属波纹管会发生断裂现象,称为应力腐蚀断裂。奥氏体钢弹簧在交变应力作用下易受氧化物的应力腐蚀,对此,推荐使用哈氏合金。
 
    在腐蚀性介质中工作的弹簧和波纹管,在其截面的应力区域,由于腐蚀与应力共同作用在元件的某些薄弱处,首先被腐蚀,形成裂纹核心。随着承载时间的延长,裂纹缓慢地向亚临界扩展。当裂纹达到临界尺寸时,其弹性元件便突然断裂。应力腐蚀断裂与工作介质有着密切的关系,如介质中含有氯、溴或氟时,金属弹性元件易发生应力腐蚀断裂。应力腐蚀断裂,从机理上来讲是阳极反应,而氢脆断裂则主要是阴极反应。在多数情况下,弹簧的氢脆断裂,即氢原子渗入弹簧材料的晶界,并结合成氢分子,从而产生很大的应力,结果导致弹簧在低应力的载荷下发生脆性断裂。氢脆断裂通常发生在45度~90度的弯曲角度的范围内。如将已变脆的弹簧圈夹在虎钳上,用钳子夹紧外伸部分并用力弯曲,即可轻易地将弹簧折断成二段或三段。若是其它原因引起的断裂,则会发现,弹簧材料仍保持足够的韧性。在海水、硫化物、硫酸、硫酸盐、苛性碱、液氨以及含氢气的介质中,由于化学反应所产生的氢气为弹簧材料所吸收,从而造成的脆性断裂。

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