热装式密封环失效的原因是什么

热装密封环具有硬质合金（例如YG6）的优异性能和较低的价格，因此得到广泛应用，是目前国内外应用最多的一种结构。如设计和使用不当，也会出现问题。若过盈量过大，则硬质合金环在较大的挤压应力作用下，产生变形甚至断裂；若过盈量过小，使用时会出现松脱。目前，密封制造厂生产的密封环多出现后一种缺陷。

热装式密封环组合时，仅将环座加热，达到某一温度环座膨胀到一定值后，硬质合金环自由放入，待环座冷却到室温后，实现组合联接。密封环面经过研磨和抛光后方可使用。随着时间的推移，硬质合金环在挤压应力的作用下，环的端面平直度会发生变化，所以，长期放置的密封环，在使用前要检查其密封端面的平直度。

经长期的观察和分析，热装式密封环松脱的原因主要是由于环座和硬质合金环两者线膨胀系数的差别，工作温度下出现间隙。例如有台工作温度为250℃的热油泵（介质为重油），YG6环的外径为57.10mm，环座的内径为57.06mm，过盈值仅0.04mm，环座材料为1Cr18Ni9。下边分别计算它们的膨胀情况，取密封腔处的温度为200℃。

工作温度下环的直径

d1t=α1d1（t-t0）+d1

  =4.5×10-6×57.10×（200-20）+57.10

  =57.146mm

环座的直径

d2t=α2d2（t-t0）+d2

   =16.6×10-6×57.06×（200-20）+57.06

  =57.23mm

两者的间隙δ=d2t-d1t=57.23-57.146=0.084mm。

式中d1、d2——分别为环的外径和环座的内径；

α1、α2——分别为环（YG6）及环座的线膨胀系数；

t、t0——分别为工作温度和室温；

d1t、d2t——分别为工作温度下环及环座的直径。

计算表明，当密封腔中按200℃计算时，环及环座的配合已出现间隙，无法传递扭矩。由此可见，热装式密封环失效的根本原因有二：一是过盈值小，二是环座材料选择不当，线膨胀系数太大。

热装式密封环失效的主要原因可以归结为以下几点：

1. **过盈量不当**：如果装配时的过盈量设置不合适，过大可能会导致硬质合金环在较大的挤压应力下变形或断裂，而过小又可能在使用过程中导致松脱。

2. **材料的线膨胀系数差异**：由于环座和硬质合金环（如YG6）的线膨胀系数不同，在运行中的温度变化会导致两者之间的配合间隙变化。在您给出的例子中，工作环境（200℃）下的线膨胀计算表明，硬质合金环和环座之间将出现0.084mm的间隙，这样的间隙会导致传递扭矩的能力下降，进而会导致密封环失效。

3. **环的端面平直度变化**：长期受到挤压应力作用，硬质合金环的端面平直度可能会发生变化，这影响了其密封效果。在使用前应检查密封端面的平直度，以确保良好的密封性能。

4. **设计和使用不当**：如果设计时没有充分考虑各种操作条件，或是在使用过程中没有遵循正确的安装、维护程序，都可能会导致热装式密封环过早失效。

因此，要确保热装式密封环能够可靠地工作，就需要合理选择材料、精确计算过盈量并考虑工作条件下的热膨胀效应，以及定期检查和维护，确保密封端面的平直度和整体的结构完整性。
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