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泊头市特种泵阀制造有限公司
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某丙烷脱沥青装置工程沥青泵波纹管密封失效分析与处理措施

　　某丙烷脱沥青装置沥青泵(双螺杆泵)金属波纹管密封自2007年10月开工以来至2011年9月，沥青泵密封使用效果一直较差，密封频繁泄漏，经常造成工艺生产波动。通常情况下使用周期1个月内，需要换4套金属波纹管密封，维修成本较高。
　　脱油沥青是重交道路沥青和改性沥青的原料，有毒、具有腐蚀性。沥青泵为双螺杆泵，密封形式是单端面非平衡型金属波纹管密封，型号为YH609-M060DP。泵体本身和前后端密封均设置有蒸汽预热夹套，无辅助密封系统。其中壳体材质为1Cr18NiTi，转子、轴材质为0Cr17Ni4Cu4Nb，动、静环材质均为SiC。
　　密封失效现象
　　启动运行的初期，泄漏量较小，滴状泄漏，泄漏量不断增大，直至线状大量泄漏，并伴随有大量的油气外涌。经过多次对发生泄漏故障的密封拆检，发现常见的故障现象为:动、静环密封摩擦副内径表面和波纹管内外侧结焦严重、波纹管失去弹性、撕裂、密封端面磨损过度。
　　沥青大量泄漏时容易对操作人员造成高温和中毒。同时，机泵基础周围冷凝后的沥青清理困难，泵体内螺杆、密封等清洗困难，对环境的污染较为严重。
　　失效分析
　　从密封处油气大量外涌的现象分析，脱油沥青内含有不稳定的气相组分。螺杆泵所输送的脱油沥青来源于脱油沥青汽提塔。而汽提塔长期处于高液位，螺杆泵在大负荷的情况下外送都不能将汽提塔控制在中低液位，说明脱油沥青在丙烷汽提的过程中可能会携带较多量的丙烷气体。
　　泵体材质为1Cr18NiTi，转子、轴的材质均为沉淀硬化型不锈钢0Cr17Ni4Cu4Nb，波纹管密封的动、静环材质都为SiC，辅助密封圈为的柔性石墨。从密封摩擦副的材料来分析，均符合使用螺杆泵输送沥青的范围。
　　沥青泵处于运行状态中，密封端面和波纹管内、外侧结焦也是引发泄漏的主要故障。脱油沥青介质温度较高，工作温度达到了238℃，黏度大时达到了63mm2/s。高温沥青在旋转的摩擦副中温度继续升高，一部分正常泄漏量的介质泄漏出摩擦副端面后，温度降低出现聚集，在波纹管内径波谷处逐渐堆积出结焦物和积碳，影响了波纹管的浮动性和弹性，进而导致泄漏。
　　沥青泵停运后，泵体内残存介质温度下降，沥青开始凝固，结焦。虽然泵启动运行前充分预热泵体，但是未融化的介质将会阻碍波纹管的旋转，密封波纹管在电机的传动扭力和沥青传质的黏附力的共同作用下发生变形，焊接金属波片变形量过大，密封失效。
　　结焦后胶体颗粒很容易进入密封面间使密封面加速磨损，结焦导致波纹管失去弹性，没有补偿能力，导致密封失效。
　　丙烷脱沥青装置沥青泵(双螺杆泵)金属波纹管密封在使用中频繁出现泄漏，分析密封摩擦副和波纹管结焦是造成泄漏的主要原因。生产工艺优化地解决了沥青携带丙烷造成沥青泵半抽空的难题，金属波纹管密封运行环境了很大的；密封集装式改造使螺杆泵维修劳动强度明显降低；安装蒸汽背冷使密封压盖处温度从210℃降低到了160℃，同时，背冷蒸汽减少了高温轴对轴承箱内啮合齿轮和轴承润滑油的传热，降低了轴承和齿轮的工作温度，延长了工作寿命，使金属波纹管密封得以长周期平稳运行。