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液態烴介質是一種低溫液化氣體,具有低沸點、低黏度、高蒸氣壓等特性。在這種工況下使用的機械密封,密封件材料會出現冷脆性,大氣中的水氣會在密封裝置的大氣側面上凍結, 摩擦副端面液膜容易氣化等。尤其是當介質稍有泄漏,漏出的液態烴在大氣側立即氣化,帶走大量的熱,機械密封環境溫度急劇下降,一般的密封材料,如橡膠或聚四氟乙烯普遍變脆,導致密封失效,泄漏增大。
有些企業采用雙端面機械密封, 在介質和大氣之間設一隔離室,其間通以密封油,以緩和低溫的影響。但這種結構的機械密封安裝復雜, 且還需配封液系統, 使用溫度也受限制,代價比較高。
根據實際經驗,使用金屬波紋管機械密封比較好,主要表現在用金屬波紋管和柔性石墨代替輔助密封圈,解決了密封圈材料發生冷脆而失彈及緩沖作用的問題,如用DBM型、YH604/606/609型等。在液態烴泵上使用波紋管機械密封時應注意:
1.金屬波紋管材料選用耐低溫、韌性好的Hastelloy-C（耐熱鎳基合金）,AM350,Carpenter20 等;
2.合理的結構設計能保證機械密封在高速運轉的情況下不破壞密封端面和波紋管組件;
3.合理的端面接觸比壓能保證機械密封的密封性能和避免過早的失效;
4.合理的摩擦副材料能保證機械密封在低溫條件下正常的摩擦性能和密封性能, 避免因磨損過快而過早的失效;
摩擦副材料在兩種特殊情況下的選用:
①對連續運轉的設備,介質內若含有較多的固體顆粒,此時選用“硬對硬”結構較好, 在實際應用中選了YG6- YG6, 一般連續運轉壽命在800Oh以上;
②對間歇性的運轉設備,摩擦副選用碳化鎢或碳化硅對特種石墨。
5.對金屬波紋管部分進行適當的熱處理能消除焊接帶來的殘余應力,以避免長期運行過程中產生疲勞破裂.
6.由于在低溫條件下,摩擦副端面的氣化對機械密封性能影響很大,除選取較適合的材料外,合理選取端面比壓,主要是波紋管的壓縮量,一般比通常使用中所給的壓縮量大15%～30%為宜。在機械密封元件靠近大氣側通入25℃左右的冷卻水,以改善摩擦副潤滑環境。
附：低溫泵機械密封材料組合
液化石油氣
石墨浸漬呋喃樹脂＋司太立特合金（輕載）
石墨浸漬呋喃樹脂＋硬質合金（重載）
液氧
石墨浸漬呋喃樹脂＋金屬鍍鉻（輕載）
石墨浸漬呋喃樹脂＋硬質合金（重載）
液氮
石墨浸漬呋喃樹脂＋金屬鍍鉻（輕載）
石墨浸漬呋喃樹脂＋硬質合金（重載）
液氧液氮用的金屬合金用奧氏體鋼
