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介質或使用條件 |
特點 |
對密封要求 |
密封選擇 |
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強腐蝕性 |
鹽酸、鉻酸、硫酸、 醋酸等 |
密封件經受化學腐蝕，尤其在密封面上的腐蝕速率通常為無摩擦作用的表面腐蝕速率的10～50倍 |
要求摩擦副材料既耐蝕有耐磨 要求輔助密封圈材料彈性好、耐腐蝕及耐溫 要求彈簧使用可靠 |
⑴參考表1-18內容選擇與介質接觸的材料 ⑵采用外裝式機械密封，加強冷卻，防止溫度升高 ⑶采用內裝式密封時，彈簧加保護層 ①大彈簧外套塑料軟管，二端封住 ②彈簧表面噴涂防腐層，如聚三氟氯乙烯，聚四氟乙烯，氯化聚醚等。應采用大彈簧，因絲徑大，涂層不易剝落 ⑷泄漏液隔離，圖1-8表示外裝式機械密封，帶波紋管的動環采用填充聚四氟乙烯，靜環是氧化鋁陶瓷，腐蝕性介質被波紋管隔離，彈簧可用普通材料 |
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易汽化 |
乙醛、異丁烯、異丁烷、異丙烯、液化石油氣、輕石腦油 |
易使密封端面間液膜汽化，造成摩擦副干摩擦 |
要求摩擦系數低，導熱性好的摩擦副材料 密封腔，尤其是密封端面要有充分冷卻，防止泄漏引起密封面結冰（靠大氣側） |
⑴采用平衡型密封或雙端面密封、低端面比壓 ⑵摩擦副材料建議采用碳化鎢－石墨或碳化硅－石墨 ⑶加強冷卻、沖洗和相應急冷 ⑷通常需使密封端面間的液體溫度比相應壓力下的液體溫度低約14℃ |
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含鹽及易結晶 |
硫銨、磷銨、苛性鈉（鉀）、氫氧化鈣、導生油、氯化鉀（鈉） |
由于溫度變化而使溶質析出，沉淀在密封端面上，造成強烈摩擦或阻塞。另外，介質還具有一定的腐蝕性 |
要求摩擦副耐磨。耐腐。加強保溫，防止結晶。加強沖洗，防止結晶顆粒粘在密封端面上 |
⑴含顆粒較少時，采用雙端面密封，靠近介質一側的摩擦副材料為硬對硬材料組合，如碳化鎢－碳化鎢 ⑵含顆粒較多時： ①靠近介質側的密封應選擇靜止內流式（圖1-9），顆粒不易進入摩擦副內，動環和靜環的密封圈得到了保護 ②加強外沖洗（圖1-10） ③用沖洗液進行"封堵"，阻止顆粒進入密封端面，選擇硬對硬摩擦副，如硬質合金對硬質合金、陶瓷對陶瓷。若硬質合金熱裝在座環上，其材料必須匹配，以防電解腐蝕 ④配置急冷裝置 圖1-11用于含10％H2SO4的過飽和硫酸銨溶液，介質溫度90℃，靠近物料側摩擦副材料為陶瓷環和硬石墨，用水阻封并循環使用 圖1-12用于氫氧化鈉溶液，采用碳化鎢對碳化鎢，使用效果好 ⑶選擇單端面機械密封（大彈簧結構） |
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易凝固 |
石蠟、臘油、渣油、尿素、熔融硫磺、煤焦油、醇醛樹脂、苯酐、對苯二甲酸二甲脂（DMT） |
介質凝固溫度高而又不可能冷卻。因介質溫度降低，會使介質凝固，防礙動環轉動，密封面會引起磨損 |
注意保溫或加熱，使介質溫度高于凝固溫度 摩擦副及密封輔助件需要耐一定溫度 |
⑴加強保溫，采用蒸汽背冷（溫度＞150℃） ⑵采用硬對硬摩擦副材料 ⑶采用雙端面密封。圖1-13為用于尿素溶液的內沖洗雙端面密封。封液從入口1進來，到分配孔2進行沖洗，在軸套和非補償靜環之間就不會存在沉淀物。節流環3形成一道狹窄迷宮密封 ⑷采用大彈簧單端面密封（用于DMT，凝固點溫度140℃），如圖1-14所示，從泵出口引出高溫流體來沖洗機械密封 |
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含固體顆粒 |
塔底殘油、油漿、原油 |
固體顆粒進入摩擦副端面，會引起劇烈磨損。介質顆粒沉積在動環處，動環會失去浮動，顆粒沉積在彈簧上會影響彈簧彈性 |
要求摩擦副耐磨。結構上要能排除雜質或防止雜質沉淀 |
⑴采用雙端面密封，靠近介質側摩擦副采用碳化鎢對碳化鎢材料組合，外供沖洗液沖洗 ⑵采用單端面密封，從泵出口引出液體經泵配備的旋流分離器將固體分離后進行沖洗，如圖1-15所示（常用于固液重度差較大場合） ⑶采用大彈簧結構 ⑷固體顆粒含量較多時，宜采用圖1-9結構 |
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易聚合 |
糠醛、甲醛、苯乙烯、氯乙烯單體。苯烯醛、醋酸乙烯、甲醛水 |
因摩擦和攪拌使介質溫度升高，而引起聚合 |
注意介質溫度不超過聚合溫度 標準充分冷卻，摩擦副材料需要耐磨 |
⑴采用雙端面密封 ⑵采用單端面密封，提高封液量 ⑶加強冷卻 ⑷摩擦副采用硬對硬材料 |
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易融解 |
異丙醇（對水）、磺化油（對水）、戊烷（對水）、明礬（對水）、硫酸銅、硫酸鉀（對水）、甘油（對乙醇） |
溶劑會使密封圈溶解，破壞石墨中的填充材料 |
密封材料需要耐水。耐油和乙醇等溶劑 |
⑴密封圈材料可采用耐油橡膠（丁腈橡膠、聚硫橡膠）或聚四氟乙烯 ⑵摩擦副采用硬對硬材料 ⑶苯、氨、氨水不能用氟橡膠 |
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高粘度 |
硫酸、潤滑脂、齒輪油、渣油、汽缸油、硅油、苯乙烯等 |
介質粘度高，會影響動環的浮動性，彈簧易受阻塞 密封材料易損壞 |
摩擦副材料要求耐磨，彈簧要能克服阻力 要求保溫或加熱 |
⑴采用靜止型雙端面密封 ⑵采用硬對硬摩擦副材料組合 ⑶考慮保溫結構 |
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高溫 |
塔底熱油、熱載體、油漿、苯酐、對苯二甲酸二甲脂（DMT）、熔鹽、熔融硫 |
隨著溫度增高，加快密封磨損和腐蝕，材料強度降低。介質易汽化，密封環易變形，橡膠碳化，組合環配合松脫 |
要求材料耐高溫 為了防止摩擦副產生干摩，需對機械密封進行冷卻沖洗，以保證密封面間隙中溫度保持在汽化溫度以下 要求密封各零件膨脹系數相近 |
⑴密封材料需進行穩定性熱處理，消除殘余應力，且膨脹系數相近 ⑵采用單端面密封，端面寬度盡量小，且充分冷卻和沖洗（圖1-16） ⑶溫度超過250℃時，采用金屬波紋管式密封（圖1-17） ⑷采用雙端面密封，外供循環液。為了防止輔助密封圈壽命短，在與介質接觸側的密封設置冷卻夾套（圖1-18） 圖1-17用于輸送氯乙烯、二氯乙烷介質（含顆粒）高溫型雙端面密封及循環 ⑸輔助密封材料使用溫度范圍見表1-14 |
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低溫 |
液氨、液氧、液氯、液態烴 |
低溫時材料脆化，需要慎重選擇材料 密封圈易老化而失去彈性，影響密封性能 介質溫度低，大氣中的水分會凍結在密封面上，加速摩擦副的磨損 密封面摩擦發熱，會造成密封介質汽化，使摩擦副形成干摩擦，燒損密封表面 要考慮材料膨脹和收縮，選擇膨脹系數相近的材料 |
要求密封材料耐低溫，要考慮材料低溫，要考慮材料強度，疲勞強度和沖擊韌性，要注意石墨環在低溫下的滑動性 輔助密封件要耐低溫老化，要有一定的彈性 要求密封面有良好的潤滑，防止密封端面液膜汽化 要求保冷或與大氣隔離，防止結冰進行急冷 |
⑴介質溫度高于-45℃時，除液氯等介質漏出有危險外，可用單端面密封（圖1-19），但需要注意大氣中的水分凍結，導致密封失效 ⑵介質溫度高于-100℃時，可用波紋管密封。單端面密封（圖1-20）在外面向密封面吹干燥氮氣，使密封面與大氣隔絕，防止水分凍結。圖1-21用于液化氣密封 ⑶介質溫度低于-100℃時，采用靜止式波紋管結構，防止波紋管疲勞破壞。圖1-22為液氧泵密封，圖中右側的迷宮密封及機械密封用來隔絕大氣及防止軸承潤滑油漏入 ⑷選擇適當摩擦副材料。如QSn6.5-0.1青銅－填充聚四氟乙烯 ⑸液態烴（如戊烷、丁烷、乙烯等）建議采用雙端面密封，用乙醇、乙而醇做封液，丙醇可用于-120℃ ⑹采用低端面比壓、低Pcδ值的密封，加強急冷與沖洗，防止液膜汽化（圖1-24） ⑺輔助密封材料使用溫度范圍見表1-14 |
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高壓 |
合成氨水洗塔溶液，乙烯裝置脫甲烷塔回流液，環氧乙烷解析塔釜液及二氧化碳吸收液加氫裂化原料、加氫精制原料 |
由于壓力高，回引起端面比壓和Pcδ值增高，端面發熱、導致液膜破壞，磨損加劇 壓力高，要注意材料強度，防止密封件變形和壓碎、使密封失效 |
摩擦副要求油足夠強度和剛度，結構上要考慮防變形 摩擦副材料要有較低的摩擦系數，良好的材料組合，使之具有較高的Pcδ值 密封面要保證良好潤滑 |
⑴在保證允許的小端面比壓條件下，選擇較大平衡系數β，但不大于0.5 ⑵介質壓力P＞15MPa，宜采用串聯密封逐步降低每級密封壓力 ⑶摩擦副材料宜用碳化鎢－浸漬金屬石墨或硬對硬材料，如硬質合金、陶瓷、噴涂陶瓷等 ⑷采用流體靜壓密封或液體動壓密封，[Pcδ]值可達270（MPa·m）/s ⑸加強冷卻和潤滑 ⑹推薦O形圈，消氏硬度小為80度，用隔離支承圈以防止被擠出 |
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真空 |
減壓塔釜液 |
主要是防止外界空氣的漏入，漏入空氣后，使密封面形成干摩擦，破壞系統的真空度 |
與正常密封的不同點在于密封對象的方向性差異 避免密封面分開，尤其在泵不運轉時足以密封住大氣壓力，保證負壓工作 |
⑴一般真空，可采用內裝式單端面密封 ⑵高真空采用雙端面密封、注入封液有助于提高密封性能和改算潤滑條件 ⑶為了減少輔助密封件泄漏，采用與動環焊在一起的波紋管密封 ⑷石墨在真空條件下耐磨性差，高真空時不宜采用 |
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高速 |
尿素、丙稀。氯乙烯溶液的輸送 |
由于離心力作用，嚴重影響機械密封中彈簧或波紋管的彈性，甚至失效 由于轉動慣量增大會造成周圍介質激烈攪動，從而增加阻力、發熱，同時不易達到動平衡 |
要求摩擦副材料允許的Pcδ值高 要考慮離心力和攪拌的影響，零件需經過動平衡校正，防止振動 要求良好冷卻和潤滑 |
⑴滑動速度δ＞25m/s時，采用靜止式密封（圖1-24），動環與軸直接配合，利用軸套及葉輪夾緊，傳遞力矩 ⑵轉動零件幾何形狀對稱，傳動方式不推薦用銷子。鍵等，以減少不平衡力的影響 ⑶要采用較小的密封端面摩擦系數，如陶瓷－浸銅石墨，端面寬度應盡量減小 ⑷加強冷卻與潤滑 ⑸采用平衡型、流體動壓型或流體靜壓型密封 ⑹選擇較高的Pcδ摩擦副材料組合 |
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正反轉向 |
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開停頻繁和正反轉對彈簧旋向有影響，密封件易受沖擊，密封件摩擦條件惡劣 |
要求零件耐磨性高，注意強度設計和加強防轉機構，要注意彈簧旋向 |
⑴動環驅動間隙要小，靜環用防轉零件 ⑵采用金屬波紋管密封或小彈簧密封 |
