碳素盘根使用一段时间后出现泄漏的原因有哪些？

碳素盘根作为一种普遍应用于泵、阀门、搅拌器等旋转设备的密封材料，凭借其良好的不怕热性、化学稳定性和自润滑性，在工业区域占据重要地位。然而，在实际运行过程中，碳素盘根常因多种因素影响，在使用一段时间后出现泄漏问题。泄漏不仅会导致介质浪费、环境污染，还可能引发设备故障甚至稳定事故。

碳素盘根使用一段时间后出现泄漏的原因有哪些？

碳素盘根的核心成分是碳纤维或石墨纤维，其编织结构通过纤维间的摩擦力和弹性实现密封。长期运行中，纤维可能因以下机制受损：

1、疲劳断裂：在交变应力（如轴的径向跳动或振动）作用下，纤维逐渐产生裂纹并扩展，后期断裂。断裂的纤维无法维持编织结构的完整性，导致密封间隙增大。

2、磨损消耗：纤维与轴表面或介质中的固体颗粒发生摩擦，表面材料逐渐磨损，纤维直径变细，强度降低。磨损后的纤维愈易断裂或被挤出密封腔，形成泄漏通道。

3、化学侵蚀：若介质中含有强氧化性物质（如浓硫酸、氯气）或有机(以实际报告为主)溶剂，纤维可能被化学腐蚀，表面粗糙度增加，摩擦系数变化，进而影响密封性能。

碳素盘根通常含有石墨、二硫化钼等润滑成分，以降低摩擦系数并减少磨损。然而，这些成分的润滑效果会随时间衰减：

1、氧化失效：在高温或含氧环境中，石墨可能被氧化生成二氧化碳，润滑膜厚度减少，导致干摩擦加剧。

2、挥发流失：某些润滑剂（如油基添加剂）在高温下可能挥发，失去润滑作用，使纤维间直接接触，磨损速率上升。

3、污染失效：介质中的杂质（如泥沙、金属颗粒）可能嵌入润滑膜，破坏其连续性，导致局部摩擦增大。

盘根的密封性能依赖于其弹性变形能力，即通过压缩产生接触压力以阻断泄漏。长期运行后，盘根可能因以下原因失去弹性：

1、蠕变变形：在持续压力作用下，盘根材料发生缓慢塑性变形，预紧力逐渐减小，密封间隙增大。

2、热老化：高温环境加速材料分子链断裂，导致弹性模量下降，盘根无法恢复原始形状，密封效果降低。

3、介质吸收：某些介质（如水、有机(以实际报告为主)溶剂）可能被盘根材料吸收，引起膨胀或软化，进一步削弱弹性。

除此之外，还有一些其他的原因：

一、安装缺陷

正确的安装是确定盘根密封性能的前提，常见安装问题包括：

1、预紧力不足：若盘根未被充足压缩，接触压力低于介质压力，泄漏将不可避免。预紧力不足可能因螺栓紧固扭矩不足或盘根切割尺寸错误导致。

2、偏心安装：轴与密封腔不同轴时，盘根受力不均，局部过度压缩而其他部位松弛，形成泄漏通道。

3、切割损伤：盘根切割时若使用钝工具或角度不当，可能压碎纤维或产生毛刺，影响密封效果。

二、维护缺失

定期维护是延长盘根寿命的关键，维护不当会加速泄漏发生：

1、润滑不足：未定期补充润滑剂或使用不兼容的润滑剂，导致摩擦增大，磨损加速。

2、预紧力调整滞后：随着盘根蠕变或磨损，预紧力逐渐降低，若未及时调整，泄漏风险增加。

3、清洁不足：介质中的杂质在密封腔内积累，可能划伤轴表面或堵塞盘根纤维，破坏密封面。

三、替换时机不当

过早或过晚替换盘根均可能引发泄漏：

1、过早替换：在盘根仍具备密封能力时替换，不仅增加成本，还可能因新盘根未充足磨合而泄漏。

2、过晚替换：盘根已严重磨损或老化时仍继续使用，导致泄漏量急剧增加，甚至引发设备故障。