五、API 682标准要点介绍 美国石油协会 1994年10月颁布的API 682《离心泵、转子泵用的轴封系统》(Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps) 对离心泵和转子泵用的机械密封提出了最低限度的要求。其适用范围为：温度-40～260℃；压力0～34.5bar，轴径30～120mm。编制该标准的目的如下： (1) 在满足环保机构对泄漏量规定的条件下，要求机械密封连续运转周期最少3年。 (2) 精简密封种类，提供一套选择方案最少的密封选型程序，以保证选用密封的可靠，并降低库存及维修费用。 API682标准的要点如下： (1) 所有的标准型机械密封均应为集装式设计。但钩式轴套型集装式结构，API682不看作是集装式密封，集装式密封应无需挪动电机就能装拆。 (2) 标准型机械密封型式有三种。 Type A，滑动式多弹簧密封，其配对密封面为烧结碳化硅对优质浸渍石墨，O型圈为氟橡胶(当运行温度或化学相容性不允许使用氟橡胶时，应用FFKM合成橡胶)，弹簧为哈氏合金C，其余部件(如轴套、压盖、限位器等)为316不锈钢。压盖内需设置一个优质石墨制成的节流衬环。 Type B，低温旋转型波纹管密封，其配对密封面为烧结碳化硅对优质浸渍石墨，O型圈为氟橡胶((当运行温度或化学相容性不允许使用氟橡胶时，应用FFKM合成橡胶)，波纹管为哈氏合金C，其余部件(如轴套、压盖等)为316不锈钢。压盖内需设置一个优质石墨制成的节流衬环。 Type C，高温静止型波纹管密封，其配对密封面为烧结碳化硅对优质浸渍石墨，O型圈为柔性石墨，波纹管为Inconel 718(一种高等级的 Ni-Cr 合金)，其余部件(如轴套、压盖等)为316不锈钢。压盖内需设置一个优质石墨制成的节流衬环和一个青铜制成的防结焦档圈。 (3) 密封配置有三种：配置1， 单端面密封；配置2， 无压双重密封；配置3， 有压双重密封。 (4) 加大密封腔径向尺寸。 (5) 对影响密封性能和寿命的尺寸和配合要求如下： m。 125a. 密封压盖和密封室应准确对中，压盖与密封室内外止口的同心度应 b. 轴和轴套的间隙配合采用G7/h6。 m。注：G7/h6配合，依据直径的不同，其名义间隙为25~75 c. m。密封室的端面跳动量每20mm不应超过10 (6) 采用浮动小间隙喉部节流衬套。 (7) 对液化气体，密封腔压力与液化气最大汽化压力的差值应不小于3.5Bar或不小于最大汽化压力的10％。 (8) API 682规定储液箱的最小储液量为20升。 (9) 严格的试验 API682对密封试验提出了很高的要求，试验分两种：型式试验(认定试验)和出厂试验。 认定试验的要求如下： 新密封需对50、100mm两个尺寸的每一种密封型式(Type A, B, C)的每一种密封配置在适当的试验台上进行认证试验。指定的5种试验液体为水、丙烷、20％的NaOH溶液、热和冷的矿物油。包括一系列的动力、静态、交变试验。每一尺寸的密封至少需进行100小时的试验。认定试验不规定试验通过或失败的要求。如果试验后其磨损量很小且仍能维持试验前的泄漏量指标，即为通过。 做认定试验费时费钱，有些厂家的密封按照API682进行设计，但没有进行过认定试验。这种密封不能称为API682密封。严格的试验能保证密封的质量，试验是机械密封连续运转周期至少为3年的可靠保证。 六、API 610中有关机械密封的内容介绍 在API 610(第八版)标准中指明，除另有规定外，应当装设机械密封，且应当按API 682装设机械密封。如果机械密封不遵循API682，那么应符合API610的2.7.3.1~2.7.3.23(这些条款大多取自API682)。其要点是： (1) 机械密封应为集装式密封，钩式轴套型的集装式结构不看作是集装式密封。 (2) 采用API682的密封箱尺寸。 API610(第七版)的密封箱尺寸设计取自原填料密封，其径向尺寸小，如密封室内径与密封旋转件外径的间隙有时仅为1.3mm；因此其腔内的液体量少，密封传热差，因此密封面的温度就高，导致密封在一些临界使用状况工作不稳定。API682对密封箱尺寸作了详细的规定，其径向尺寸加大了，密封室内径与密封旋转件外径的间隙最小为3mm，传热效果好。 (3) 采用API682的双重密封(dual seal)概念。 (4) 采用浮动小间隙喉部节流衬套。 七、一般介质的密封选型 水、酸、碱等介质的密封选用见表5，一般烃类的密封选用见表6。 表5 水、酸、碱等介质的密封选型 水 水 水 酸性水溶液 氢氧化物、胺及有结晶物的介质 酸(1) 泵送温度(℃) ＜80 ＜80 ＞80 ＜80 ＜80 ＜80 ＜80 ＜80 密封腔压力(KPa) ＜1725 1725～3450 ＜3450 ＜1725 1725～3450 ＜1725 1725～3450 ＜1725 标准密封型式(3) A A A A A A A A 可选方案(3) B、C ES(2) ES(2) B、C ES(2) B、C ES(2) B、C 必需的指定结构 - = s,p k k k，c k，c k，s 由于杂质存在而采取的指定结构 工况 (混和物4＜PH＜11) 研磨的颗粒 h h h h h h h h 表6 烃类介质的密封选型 泵送温度(℃) -40～-5 -40～-5 -6～150 -5～l50 150～260 150～260 ＞260 密封腔压力(KPa) ＜1725 1725～3450 ＜1725 1725～3450 ＜1725 1725～3450 全部 非急骤蒸发烃 泵送温度下的汽化压力＜101.38KPa 标准密封型式(3) A A A A C ES ES 可选方案#1(3) B ES B ES A - - 可选方案#2(3) C ES C ES ES - - 必需的指定结构 b b - - - - - 急骤蒸发烃 泵送温度下的汽化压力＞101.38KPa 标准密封型式(3) A A A A A ES ES 可选方案#1(3) ES ES ES ES ES - - 必需的指定结构 b b - - - - - - 由于杂质存在而采取的指定结构 - 工况 (混和物4＜PH＜11) 氢氧化物 - - k k - - - 研磨的颗粒 h h h h h h h 芳香族烃和／或H 2S - - k k - - - 胺 - - c c - - - 氨 a a a a a a a 表5、6注： (1)不包含HF酸。H F酸和发烟硝酸需要买卖双方进行特殊设计。 (2)指特殊设计的密封及其系统。 (3)标准密封型式优先推荐，可选方案同样能很好的使用。 专门设计的密封系统。 专用(高压)波纹管。 需要指定结构p和k。 专门设计的密封系统，说明由卖方进行特殊的设计考虑并确保使用。 a. 耐NH3的石墨。 b. 丁腈橡胶O形圈； c．耐胺FFKM合成橡胶。 h. 碳化硅与碳化钨硬面摩擦副。 k. FFKM合成橡胶。 p. 循环装置。 s. A型密封用大弹簧。 八、特殊介质的密封选型 1． 易分解的介质 对于易分解的介质，如一些烃，当温度≥175℃时，和空气接触会碳化；温度继续升高，当温度≥260℃时，和温度接触时，就会聚合和裂化，形成粘性的蜡状物和固态塑料。 避免这种情况发生的方法是： (1) 采用金属波纹管密封， (2) 同时采用热蒸汽急冷，并确保蒸汽连续不断地冲到密封端面上。 (3) 对温度较高的介质，停车时仍应需蒸汽急冷。 2．常温下是固体的介质 对于常温下是固体的介质，如重烃类，己内酰胺、硫磺等，可考虑采取以下的措施： (1) 采用加热夹套。 (2) 采用静止型的机械密封，同时采用热蒸汽急冷，并确保蒸汽连续不断地冲到密封端面上。 (3) 密封座也应加热。 (4) 开车时应采取措施，确保介质在液态下工作。 3． 易结晶的介质 对于温度下降，容易结晶的介质，应确保内侧密封间的温度始终在饱和温度之上，同时应采取蒸汽急冷。 对于温度下降，容易结晶，且再加热，不能熔化的介质，如氨基甲酸酯和己内酰胺等的介质，解决的方法是选用静止型金属波纹管，同时加热密封压盖，采取蒸汽急冷，并设置一防结焦挡板以阻止结焦。 4．不相容介质 不相容介质指介质中有2种或以上相互不能溶解的组份，如油和水。 可考虑采取以下的措施： (1) 采用重载型的驱动元件。 (2) 配对材料应选用青铜对碳化钨或SiC对CW。因为此种介质在端面间形成的液膜极不稳定，造成动、静环受力也极不稳定。 5．易聚合的液体 无论对于哪一种易聚合的液体，都必需采取以下措施： (1) 采取措施，防止聚合的发生。 (2) 一般应采取有压波纹管双重密封。 (3) 采用窄的密封端面(刀状密封面密封良好，当然缺点是易碎)。 (4) 配对材料应采用硬质材料，如SiC对SiC，或TC动环对SiC静环 。 6．ABS浆液 John Crane 公司在韩国解决一输送ABS浆液泵时遇到的问题就很具有典型性。 原先情况大致如下： (1) ABS浆液与空气、水及热会聚合。 (2) 该泵间歇操作，停车时空气会进入泵中。 (3) 使用单端面密封，在端面间浆液易聚和。 John Crane采取的措施是： (1) 使用橡胶波纹管有压双重密封，水作为隔离液，以保证ABS浆液的纯洁。 (2) 配对材料为窄的TC端面对SiC静环。 (3) 加大内侧密封的轴向间隙。 实际使用情况如下： (1) 少量的聚合仍会发生，但因为端面间有大的接触应力，能将浆液碾出密封面，因此泄漏不会增加。 (2) 韩国某装置换用该泵后，密封寿命从2～4周延长到1年。 7．丙烯酸 丙烯酸的特点如下： (1) 丙烯酸在缺氧或加热下很容易聚合。 (2) 丙烯酸危险性极大。 (3) 剧毒(空气中的含量不能大于2ppm)。 (4) 且可能爆炸性聚合 (5) 对皮肤有刺激和腐蚀。 (6) 吸入丙烯酸有毒。 (7) 易燃。 采取的措施如下： (1) 考虑到健康和安全，必须采用有压双重密封。 (2) 采取措施定量导入冷的氧气，以防内侧密封面缺氧和过热，而发生聚合。 (3) 对丙烯酸，用氮气作为隔离液。 (4) 对丙烯酸盐，可用清洁、干燥的压缩空气作为隔离液。 (5) 泄漏量应控制在0.0ppm。 8．丁二烯 丁二烯的性质与丙烯酸相似。 (1) 剧毒(空气中的含量不能大于2ppm)。 (2) 高易燃(闪点－76℃)。 (3) 爆炸空气极限2～11％。 (4) 与空气接触会形成易爆炸的过氧化物。 采取的措施如下： (1) 考虑到健康和安全，倾向于采用有压双重密封。 (2) 采用的密封工作时产生的热量应低。 (3) 用氮气作为隔离液。 (4) 泄漏量应控制在0.0ppm。 九、小结 了解密封选用参数，掌握密封的结构、型式、材料、标准及其特点，密切设计单位(包括用户)、泵厂和密封厂三方的联系，相互配合，保证密封及其系统的正确选用，就能保证密封长周期稳定、可靠地运转。
