trshooting mechanical seal

KSM CorporationKSM Corporation

TROUBLE SHOOTINGMECHANICAL SEALSTROUBLE SHOOTINGTROUBLE SHOOTINGMECHANICAL SEALSMECHANICAL SEALS

Seal Failure의분석

1. 어떤종류의손상인지파악

화학적인손상

기계적인손상

열축적에의한손상

2. 이러한손상이 Seal 성능에어떠한영향을미쳤는지를파악

3. 다양한형태의손상을보정하기위해취해야할조치

화학반응에의한 Seal Failure

1. Overall Chemical Attack

1) 증상

화학반응으로인하여부품들이무뎌지고움푹패이거나부스러지는현상발생

2) 원인

재질선정오류

DBL Seal인경우가압 System이실패하였거나 Barrier Fluid가오염된경우

3) 대책

유체의화학성분파악 -부식성에견디는재질선정

Sealant System 가압철저

External Flushing

Overall Chemical Attack


2. Fretting Corrosion1) 증상

Shaft PKG과접촉하는 Shaft나 Sleeve 표면의손상

2) 원인

Seal이축위에서계속적으로운동하는경우

Shaft PKG이축위에서계속진동하는경우

3) 대책

경도가높은합금강으로 Shaft나 Sleeve 재질변경

접촉부표면 Coating

진동억제

Teflon 계열보다 Elastomer PKG으로대체

Non Pusher Seal로대체

Fretting Corrosion


3. Leaching1) 증상

Leaching은통상적으로 Seal의누설을약간증가시킴

CBN으로된면들을상당히마모시킴

원래의경도보다 Rockwell A Scale로 5정도감소

2) 원인

금속을결합하는결합제의부식

3) 대책

Seal의기본재질을상향선택

ex) * Cobalt Binder Tungsten Carbide Nickel Binder Tungsten Carbide

* Silicon Carbide 1 Silicon Carbide 2

Leaching

O-Ring Chemical Attack

1) 증상

Swelling현상

갈라짐현상

2) 원인

유체에적절하지못한재질선정

Barrier Fluid나 Buffer Fluid의오염

3) 대책

유체에대한완벽한화학분석

인위적인환경조성 (External Flush)

딱딱해지거나표면에기포발생

Compression Set

O-Ring Chemical Attack

기계적인원인에의한 Seal Failure

1. Face Distortion

1) 증상Seal에서과다한누설이발생국부적인불균일한마모현상 (Seal Face를 Polishing하면쉽게알수있음)

2) 원인부적절한조립 (특히 Clamp형 Insert인경우 Gland Ring을고정하는 Bolt를불균일하게조였을경우)부적절한냉각으로인한열응력

부품들의표면가공이나표면처리불량 (연마, Lapping)Gland Ring에이물질이끼었거나변형이생겼을경우

3) 대책Seal Face 재 LappingGland Rind의변형을보상하는방법으로 Stationary Seal 사용Gland Ring을고정하는 Bolt를 Torque Wrench로조임Stuffing Box 면과 Gland Ring의표면상태를검사하고깨끗이청소

Face Distortion


2. Seal Face의 Deflection1) 증상

Seal Face의불균일한마모현상 (마모형태가 Seal Face 위에 3600 에걸쳐연속

적으로볼록하거나오목함)

2) 원인Seal Face에과다한 Torque가걸리거나발열이심할때 (PV한계초과)

2차 Seal의팽창

Seal Face에서의수력학적인압력이나기계적인부하가균형이맞지않는경우

3) 대책설계상의사용제한범위재검토

탄성계수가큰재질로교체 (ex; Carbon Sic, Tung-car)

Seal Face의 Deflection


3. Tracking

1) 증상

폭이넓은 Seal Face면위에좁은 Face Nose 부분의마모형태가 Face

Nose 자체의폭보다더넓게형성

2) 원인

두 Face면의 Misalignment

장비나 Seal의부품에과도한압력이걸려서휨이발생하는경우

3) 대책

Alignment 조정

운전조건및장치점검


4. Extrusion

1) 증상

O-Ring이찢어지거나껍질이벗겨지는현상

2) 원인

과도한온도나화학반응때문에 O-Ring의경도가약해질경우

주어진틈새에비해과도한응력작용

3) 대책

틈새검사및조정

O-Ring이화학적으로적당한지또는온도범위에적절한지를재검토

Extrusion


5. Erosion (침식)

1) 증상

Flushing Hole 가까이있는 Insert에침식현상 (특히 Carbon일때심함)

2) 원인

Flush 유량이과도한경우

Flush Fluid가연마성입자를함유한경우

3) 대책

Flush 유량을줄인다.

Filter나 Cyclone Separator를이용하여연마성입자를제거한다.

Erosion


6. Drive Pin의과도한마모

1) 증상

구동 Pin의조기마모

2) 원인

과도한부하가걸리는경우

Drive Pin과다른마모된표면간의움직임량이많은경우

연마성입자가섞인환경에서구동하는경우

3) 대책

축의 End-Play나축의휨또는 Housing과축과의직각도제한

경도가높은 Drive Pin 재질로교체

설계상의압력범위검토

Drive Pin의과도한마모


7. Nutation

1) 증상

용접형 Metal Bellows Seal의 Seal Ring OD에 Chipping 현상

Sleeve OD나 Seal Ring의 Retainer 내경에 Fretting 현상

Bellows Capsule 파손

2) 원인

부적절한 Face 윤활로인한 Seal Face가 Slip-Stick 운동하는경우

3) 대책

Seal Face의윤활을향상시킨다.

진동을감소시키는 Dampener를추가시킨다.


8. Bellows 파손

1) 증상

Bellows Capsule 파손

2) 원인

Pump Cavitation

Pump의조건이운전조건을벗어나는경우

3) 대책

Run Out, End-Play, 동심도등을규정범위내로조정한다.

열축적에의한 Seal Failure

1. Heat Checking

1) 증상미세한크기에서큰크기까지의균열이 Seal Face의중심에서반경방향으로발생

2) 원인부적절한윤활

Seal Face에서의기화

부적절한냉각

과도한압력이나속도

3) 대책운전조건에적절한 Seal인지재검토 (PV 한계)

Thrust Bearing의손상으로인한과도한부하가 Seal Face에작용할경우

Seal Face에서의냉각과윤활을재검토

Heat Checking


2. Vaporization (기화)

1) 증상

Seal Face에서증기가뿜어져나오거나기체가나옴

Seal Face 내외경에 Chipping 현상

2) 원인Seal Face 면에서발생하는열이적절하게제거되지못하여 Vaporizing

Seal Face에과도한압력이걸리는경우

냉각이불충분한경우

3) 대책냉각과순환을개선

Seal Box의압력이유체의증기압보다높은지를확인

압력과온도가고려된설계인지재검토

Vaporization


3. Blistering

1) 증상Carbon Seal Face에돌출하거나구멍이생김Blistering 발생 3단

a. Seal Face에조그마한돌출부위발생b. 돌출부위에균열이별모양으로생성c. Seal Face에구멍생성

2) 원인점도가높은유체를사용하는장비에대해 기동및정지를자주반복하는경우

3) 대책기공이없는재질로교체 (Sic, Tung-Car)Buffer/Barrier Fluid의경우: 점도가낮은유체로교환Mechanical Seal 냉각방법재검토

Blistering


4. Spalling

1) 증상

Blistering과비슷한증상이나발생하는위치가 Seal Face가아니라안쪽이

나바깥쪽표면에서발생

2) 원인재질이 Carbon일때열응력에의해발생하며그원인은 Seal이과열된상태일때 Sealing Fluid의공급을갑자기중단할경우

(모든 Fluid에서발생할수있음)

3) 대책

Dry Running 방지

DBL Seal 사용검토

Spalling


5. O-Ring Overheating (O-Ring과열)

1) 증상

O-Ring이경화되고부서지기쉬운성질을가지며균열발생

O-Ring Groove의형상에따라변형

2) 원인

냉각부족

재질선정오류

3) 대책

추가적인냉각장치사용

O-Ring 재질재검토

O-Ring을사용하지않는 Seal Type 검토


6. 산화와 Coking

1) 증상

Seal이대기와접하는부분에연마성 Sludge가발생하며이것은 Seal Face를급속하게마모시키며 Seal의 Hang-up 유발

2) 원인

유체가산화하거나화학적으로변화하여찌꺼기로변하는현상

3) 대책

Seal이대기와접하는부분에 Steam을공급하여연마성찌꺼기를제거

Seal에깨끗하고차가운외부 Source로 Flushing

Carbon Seal Face는연마작용에강한경도가높은재질로교체

산화와 Coking

trshooting mechanical seal

Documents

seal face

seal failure

seal failure1

seal failure6

seal failure4

seal failure5

seal failure2

seal failure3