化工泵各类型机封耐温说明

化工泵中，不同类型的机械密封（机封）在耐温性能上存在显著差异，具体说明如下：

一、按密封结构分类的耐温性能

1. 金属波纹管机械密封
   • 耐温范围：通常可承受 -200℃至+400℃ 的极端温度。
   • 应用场景：高温工况（如输送热油、高温蒸汽）或超低温环境（如液化气、低温液体）。
   • 典型材料：波纹管采用 Inconel 718 合金，其耐氧化性能可达 980℃，低温屈服强度达 1426N/mm²。
   • 优势：消除辅助密封圈（如橡胶O型圈）在高温下的老化问题，适用于温度超过 220℃ 的工况。
2. 弹簧式机械密封
   • 耐温范围：普通橡胶辅助密封圈的密封通常适用于 -50℃至+200℃；若采用耐高温材料（如氟橡胶），可扩展至 +170℃。
   • 限制：高温下弹簧易疲劳、强度降低，辅助密封圈可能老化、龟裂。
   • 改进方案：高温工况下需配合冷却系统（如冲洗、阻封）或改用金属波纹管结构。
3. 聚四氟乙烯（PTFE）波纹管密封
   • 耐温范围：一般适用于 -100℃至+250℃。
   • 限制：温度超过 230℃ 时，PTFE材料可能变形或失效。
   • 应用场景：中低温腐蚀性介质（如酸、碱）。

二、按密封形式分类的耐温性能

1. 单端面机械密封
   • 耐温范围：取决于材料选择，普通型适用于 -45℃至+200℃，高温型（如金属波纹管）可达 +400℃。
   • 应用场景：常温或中高温泵，需配合辅助系统（如冷却器）应对高温工况。
2. 双端面机械密封
   • 耐温范围：与单端面类似，但需考虑隔离液系统的耐温性。
   • 优势：通过隔离液（如高压水、油）实现高温介质的隔离，适用于 >300℃ 的工况。
   • 典型案例：芳烃装置加料泵液力透平采用双端面密封，进口压力 15.33MPa，介质温度 43~39℃（设计可扩展至 300℃）。
3. 集装式机械密封
   • 耐温范围：集成冷却系统后，可适应 -50℃至+300℃。
   • 优势：通过内置冷却循环降低密封腔温度，延长使用寿命。

三、关键材料对耐温性能的影响

1. 动环/静环材料
   • 碳化硅陶瓷：耐温 -50℃至+400℃，适用于强腐蚀性介质（如浓硫酸、盐酸）。
   • 氧化铝陶瓷：耐温 -196℃至+1000℃，但抗热冲击性较差。
   • 硬质合金：耐温 -50℃至+500℃，适用于含颗粒介质。
2. 辅助密封圈材料
   • 氟橡胶：耐温 -20℃至+170℃，适用于油、酸等介质。
   • 聚四氟乙烯：耐温 -100℃至+250℃，但高温下易变形。
   • 金属波纹管：耐温 -200℃至+400℃，完全替代橡胶密封圈。

四、高温工况下的设计要点

1. 冷却系统：通过冲洗、阻封或外循环冷却控制密封腔温度，避免介质汽化。
2. 材料匹配：动环/静环与辅助密封圈材料需兼容，防止热膨胀系数差异导致泄漏。
3. 结构优化：采用热镶法固定摩擦副，避免高温下松动；控制摩擦副与轴的间隙，防止卡死。

五、典型应用案例

• 高温热油泵：采用金属波纹管密封（如Y4D型），耐温 400℃，波纹管材料为 Inconel 718。
• 芳烃装置釜液泵：介质温度 290℃，采用外冷却的59B型密封，通过冷却器降低密封腔温度。
• 液化气泵：采用双端面机械密封，隔离液压力高于泵腔压力 0.1~0.2MPa，确保低温下密封可靠性。