浅谈核电用主给水泵密封圈失效原因及改进
摘要: 在本篇文章中,主要结合提出的问题分析了密封圈设计,落实了相关的改进策略,以此将安全隐患彻底解决。

当前阶段,从核电厂主给水泵实际运行状态来看,还有着较多的不足之处,具体表现为前置泵机械密封冷却夹套以及压力级泵泵盖存在着严重的渗漏现象,机组运行性能受到影响,为后期埋下了严峻的安全隐患。本文从密封圈外表和产生缺陷位置等方面探究,详细检查,了解到了产生密封圈失效的实质性因素其实与产品内部性能有着密切的联系性,所以,结合失效原因提出相关改进策略是很有必要的,有利于解决难点,意义极高。

1、问题的提出

核电站主给水泵属于核电站二回路中的一项主要动力设备,可以为蒸汽发生器二二次侧提供相应的水,主给水泵在密封圈则属于决定了水泵稳定运行的基本不见,主给水泵运行期间,东环与静环之间产生相应的摩擦现象。在本篇文章中,以某项核电厂主给水泵举例说明,在核电厂主给水泵运行期间,应用驱动电机和液力耦合器以及压力机泵相互串联连接的方式。对于该项泵组来讲,泵组出口压力是8MPa,流量控制在3750m³/h,使其和机组的各项功率需求相符合。不过在核电机组运行期间,还有着较多的难点存在,具体表现为驱动端机械密封冷却套内渗水现象极为明显,同时泵盖位置也有着严重的渗水情况,当机组运行状态停止后,经过详细检查了解到驱动端机械密封冷却套中的密封圈存在着一定的鼓泡现象,同时密封圈受损严重,因此增加了渗水现象出现概率。所以,要求相关人员全面分析密封圈的失效机理,制定出完善策略加以改善,防止问题再次产生,以免对机组经济性产生不良干扰。

2、设计密封圈

当前阶段,需要做好泵盖和机械密封冷却套的密封操作,对于此种密封圈材质来讲,为氟橡胶类型,将其装设到机械密封冷却套的方槽中,基于螺栓预紧力的基础上变形,成为静密封,以免在泵盖和机械密封冷却夹中的密封面中产生流体介质渗漏现象。与此同时,还需要合理控制密封圈周围环境状态,压力不可以太高,最佳微3.5MPa即可。

3、检测和分析

在文章中,检验了两项失效密封圈,采取合理方式对材料质量和实际失效机理加以明确。

3.1宏观检查方式

通过相关比较分析来看,可以应用三个密封圈,除了采取两项有着一定缺陷型的密封圈以外,另外还使用了一项未成用过的密封圈。经过宏观方面检查可以得出,密封圈内包含了多处鼓泡现象,内圈整圈套中磨损现象严重,密封圈呈现出来椭圆形状态,受损现象明显,与破损区域相接近的领域内有着较小的裂纹存在,密封圈环向朝着椭圆状态发展,有着完善状态的密封圈表面极为光滑。

3.2表面检查方式

其一,结合鼓泡密封圈实际情况来看,磨损区和光滑区交界处是出现隐患的主要位置,随着问题的加剧,鼓泡从交界面位置逐渐延伸为磨损区,磨损区与光滑区交界中存在着一定的裂纹。磨损区表面十分粗糙,颜色为红色,而光滑区域的颜色是黑色,表面有着良好的光滑程度,并未产生划伤以及疤痕等现象,形成的鼓泡和裂缝相互连接,此种明现象从一定程度上体现出了是因为受到裂缝因素的影响,从而产生了失效密封圈鼓泡现象。

其二,通过探究开裂密封圈来看,密封圈裂缝呈现出横向延伸状态,裂缝宽度较大,裂缝位置存在着多处划痕,甚至缺口位置的严重远远大于其他位置。在密封圈裂缝内部中,包含了较小的橡胶材料,裂缝位置密封圈变形趋势较大,同时较小的裂缝也出现于尚未变形的密封圈领域内,其他领域裂缝颇多。

3.3截面检查方式

其一,当应用了密封圈以后,被压缩面线径缩小,形状表现为椭圆形。

其二,完整的密封圈处于垂直方向,此种类型的密封圈并没有产生不可逆的变形现象,所以本身形状为圆形状态。面对于破损密封圈来讲,可以采取取样解剖的方式检查截面外表,了解到裂纹所在位置。

3.4采取扫描电镜的方式

鼓泡密封圈表面形状为磨损现象,在磨损期间和外物直接接触,基于此,可以采取扫描电镜以及能谱方式进行分析,以磨损小裂缝的红色放框区域为主展开能谱分析。

3.5傅立叶红外光谱分析

当前阶段,需要对鼓泡密封圈和破损密封圈以及完好密封圈进行取样处理,采取傅立叶红外光谱方式加以检查,在这其中,完好密封圈谱线和破损密封圈谱线的特征有着诸多不同之处,在综合性比较材料特征吸收峰位置的基础上判断橡胶结构性能,确保该项材料与标准的设计文件要求相符合。密封圈硬度测试数据如下表所示:

表一  硬度测试


2.png4、后期探究和分析要点

其一,通过相关探究来看,失效密封圈内存在着多处鼓泡现象,内圈受损严峻,一般情况下,在磨损区域以及光滑区交界位置出现密封圈鼓泡现象极高,出现了鼓泡现象以后,其从交界面逐渐延伸为了磨损区域,磨损区域和光滑区交界位置裂纹较多,磨损区域的颜色为红色,表面十分粗糙,光滑区域颜色和磨损区域颜色不同,其表现为黑色,整体十分光滑,并未出现划伤现象。

其二,鼓泡密封区截面内部尚未存在缺陷状态,而且采取能谱方式进行检验以后,了解到了磨损面和夹套相互接触,磨损区的Fe从夹套逐渐转移为密封圈磨损面。

其三,在泵盖和机械密封冷却夹套之间安装鼓泡密封圈,在泵处于运行的状态下,密封圈基于螺栓预紧力的作用该种逐渐挤到密封沟槽中,为泵盖以及机械密封冷却夹套提供相应的静密封。针对于密封圈本身来讲,本身经常受到多项压力的影响,分别是工作介质方面呈现出来的压力以及泵盖与机械密封冷却架套中形成的压力等。

其四,在探究密封圈内圈受损现象可以得出,引起裂缝以及鼓泡的实质性因素包含了多方面。首先,水泵运行状态下密封圈内的内圈和机械密封冷却夹套内的密封沟槽接触以后使内圈外表面受到影响,呈现出了粗糙状态,密封圈性能下降,均匀效果不佳,难以体现出来。另外,泵盖和机械密封冷却夹套在密封圈内产生了较大程度的挤压压力,导致处于两者连接位置的密封圈拉应力加剧,磨损面受损严重,光滑区与和摩擦区域交界处外表面产生裂缝,最后出现了鼓泡现象。

其五,驱动端机械密封冷却夹套鼓泡密封圈鼓泡。对于此种类型的密封圈内圈来讲,和机械密封冷却夹套上的密封沟槽面之间产生不良摩擦现象,密封圈均匀性降低,处于交界面位置的密封圈拉应力非常大,外表面产生裂缝,逐渐朝着磨损区裂开,呈现出鼓泡。

其六,泵壳位置密封圈破损严重。该项密封圈产生裂纹现象的实质性原因是因为与原有的设计标准不相符,基于泵壳与泵盖挤压力之下,薄弱区域产生裂纹,随着时间的拓展逐渐延伸。

5、结语:

从以上论述来看,本文主要对核电用主给水泵密封圈失效原因展开了分析,同时需要结合实际情况提出相应的解决对策,比如对维修流程加以改善,当安装密封圈的前期阶段中,重点对外表和质量保质期限进行检查,把硅脂适当涂抹到密封圈位置,缩减沟槽和密封圈之间的摩擦力,同时对于产生裂纹的密封圈来讲,需要做好报废处理操作,降低安全隐患出现概率,确保安全性。

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