2025年密封技术测试题及答案

2025年密封技术测试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.以下哪种密封形式属于非接触式动密封？A.机械密封端面摩擦副B.迷宫密封C.O型圈径向密封D.唇形密封答案：B2.某化工泵输送温度为280℃的浓硫酸，优先选用的密封材料是？A.丁腈橡胶（NBR）B.全氟醚橡胶（FFKM）C.硅橡胶（VMQ）D.乙丙橡胶（EPDM）答案：B3.密封系统的泄漏率通常定义为单位时间内通过密封界面的介质体积或质量，其国际单位制（SI）中常用的表示方式是？A.m³/hB.mg/sC.Pa·m³/sD.L/min答案：C4.关于O型圈密封的压缩率，以下描述正确的是？A.压缩率过低会导致初始密封力不足，易泄漏B.压缩率过高会降低永久变形风险C.静态密封推荐压缩率为5%-10%D.动态密封压缩率应高于静态密封答案：A5.机械密封中“PV值”的含义是？A.压力与速度的乘积（MPa·m/s）B.功率与体积的比值（kW/m³）C.温度与粘度的乘积（℃·mPa·s）D.泄漏量与时间的比值（mL/h）答案：A6.以下哪种工况最可能导致密封件发生“挤出失效”？A.高温下长期静止B.高压差下密封间隙过大C.低速旋转运动D.介质为低粘度气体答案：B7.石墨烯改性密封材料的核心优势是？A.降低成本B.提高耐低温性能C.增强导热性与耐磨性D.改善耐油性答案：C8.密封面粗糙度对密封性能的影响规律是？A.粗糙度越低（Ra越小），密封性能越好B.粗糙度越高（Ra越大），越易形成流体动压效应C.存在最优粗糙度范围，过高或过低均可能增加泄漏D.粗糙度仅影响密封件寿命，不影响泄漏率答案：C9.某液压系统工作压力35MPa，活塞杆直径100mm，应优先选用的密封结构是？A.单唇Y型圈B.斯特封（Stepseal）组合密封C.普通O型圈D.格莱圈（GlydRing）答案：B10.气体密封与液体密封的主要差异在于？A.气体分子更小，更易通过微观泄漏通道B.液体密封需考虑粘度，气体无需考虑C.气体密封允许更高的泄漏率D.液体密封材料需更高的耐化学性答案：A11.以下哪种密封失效模式与“热裂”直接相关？A.密封面因高温产生径向裂纹B.弹性体因老化失去回弹性C.密封件被介质溶胀导致尺寸变化D.密封间隙因振动增大答案：A12.智能密封系统中，常用的泄漏监测技术不包括？A.光纤光栅传感B.红外热成像C.超声波泄漏检测D.磁粉探伤答案：D13.金属波纹管机械密封的主要特点是？A.适用于高速旋转工况B.补偿能力弱，需定期调整C.不耐高温D.仅适用于液体介质答案：A14.密封设计中“界面能”的关键作用是？A.影响密封件与接触面的粘附力B.决定密封材料的硬度C.控制介质的流动方向D.降低摩擦系数答案：A15.以下哪种工况需要采用“双端面机械密封”？A.介质为清洁水，压力0.5MPaB.介质为有毒易挥发液体，压力2.0MPaC.低速旋转的齿轮箱D.高温蒸汽管道法兰密封答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1.静态密封的主要失效模式包括__________、__________和介质溶胀。答案：压缩永久变形、界面泄漏2.密封材料的“耐蠕变性”是指材料在__________作用下随时间发生__________的特性。答案：恒定应力、缓慢变形3.橡胶密封件的硬度通常用__________表示，常用测试标准为__________。答案：邵氏硬度（ShoreA/D）、GB/T531.14.气体密封的临界泄漏通道尺寸约为__________μm，液体密封约为__________μm。答案：0.1-1、1-105.机械密封的“平衡比”定义为__________与__________的比值，通常设计范围为0.6-0.8。答案：密封端面闭合面积、开启面积6.密封系统的“泄漏率分级”中，API682标准规定的“无泄漏”等级泄漏量不超过__________mL/h（液体）或__________mL/min（气体）。答案：0.01、57.聚四氟乙烯（PTFE）密封件的主要缺点是__________和__________。答案：冷流性（蠕变性）、耐磨性差8.动态密封中，“PV极限值”是密封材料能够承受的__________与__________的最大乘积。答案：压力（MPa）、线速度（m/s）9.法兰密封中，垫片的“预紧比压”是指__________时垫片单位面积所需的__________。答案：初始密封、最小压紧力10.智能密封的“自修复”功能通常通过__________或__________实现。答案：形状记忆材料、微胶囊修复剂三、简答题（每题8分，共40分）1.简述机械密封的基本组成及各部分作用。答案：机械密封由四大部分组成：①端面摩擦副（动环与静环）：通过精密研磨的平面接触实现主密封；②辅助密封（O型圈、波纹管等）：密封动环与轴、静环与压盖之间的间隙；③弹性补偿元件（弹簧、波纹管）：提供轴向压力，补偿端面磨损和设备振动；④传动机构（传动销、键）：将轴的旋转运动传递给动环，防止动环与轴打滑。2.密封材料选择需考虑哪些关键因素？请列举5项并简要说明。答案：①介质相容性：材料需耐介质腐蚀、溶胀或溶解（如氟橡胶耐强腐蚀性介质）；②温度范围：材料需在工作温度下保持弹性或强度（如硅橡胶耐-70℃至250℃）；③压力等级：高压工况需高模量材料（如金属密封适用于超高压）；④运动形式：动态密封需低摩擦系数材料（如PTFE用于往复密封）；⑤寿命要求：长期运行需耐老化材料（如全氟醚橡胶耐臭氧老化）。3.分析O型圈在往复运动中常见的失效原因及预防措施。答案：失效原因：①挤出：密封间隙过大或压力过高导致O型圈被挤入间隙；②磨损：往复运动中与金属表面摩擦导致材料流失；③永久变形：高温或长期压缩导致弹性丧失；④老化：介质或环境中的臭氧、热氧加速材料降解。预防措施：①控制密封间隙（如使用挡圈限制挤出）；②选择耐磨材料（如添加碳纤维的氟橡胶）；③优化压缩率（动态密封推荐10%-20%）；④采用耐老化材料（如氢化丁腈橡胶HNBR）。4.对比“接触式密封”与“非接触式密封”的优缺点及适用场景。答案：接触式密封：优点是泄漏率低（可达微升级），结构简单；缺点是摩擦功耗大，易磨损，寿命较短。适用场景：中低压、低速、泄漏要求严格的工况（如液压油缸）。非接触式密封：优点是无摩擦、寿命长；缺点是泄漏率较高（通常为升/小时级），需依赖流体动压或离心力。适用场景：高速（如汽轮机）、高温（如航空发动机）或不允许摩擦的精密设备（如半导体泵）。5.简述密封系统泄漏率测试的常用方法及原理。答案：①气泡法：将密封件浸入液体（如水），通过观察气泡数量判断泄漏率（适用于低压气体密封）；②压力衰减法：密封腔内充入一定压力气体，监测压力随时间的下降速率，计算泄漏量（适用于高压系统）；③氦质谱检漏：利用氦气分子小、易检测的特性，通过质谱仪检测泄漏的氦气浓度（灵敏度可达10⁻⁹Pa·m³/s，用于高真空或剧毒介质）；④重量法：收集一定时间内泄漏的液体，称重计算泄漏率（适用于液体密封）。四、综合分析题（每题15分，共30分）1.某石化企业需为一台输送300℃、4.5MPa高温高压氢气的离心压缩机设计轴密封系统。请结合工况参数，选择合适的密封类型、材料及结构，并说明理由。答案：密封类型选择：双端面干气密封（非接触式）。理由：氢气为易燃易爆气体，泄漏需严格控制；压缩机转速高（通常>5000r/min），接触式密封摩擦生热易导致失效；干气密封通过端面开槽产生流体动压，实现非接触运行，泄漏率低（<5mL/min），适用于高速高压气体。材料选择：动环/静环采用碳化硅（SiC），因其耐高温（>1000℃）、高硬度（耐磨损）、抗氢脆；辅助密封选用金属波纹管（如哈氏合金C-276），耐300℃高温且补偿能力强；隔离气选用氮气（N₂），作为缓冲气防止氢气外漏，同时冷却密封端面。结构设计：采用双端面串联布局，内侧密封主抗氢气压力，外侧密封隔离氮气与大气；端面开螺旋槽（槽深约3-5μm），旋转时槽内气体被压缩，形成气膜（厚度约3-5μm），避免接触；配置密封气控制系统，监测气膜压力、温度及泄漏量，确保运行安全。2.某液压油缸出现“启动爬行”现象（活塞杆启动时卡顿后突然加速），经检查油缸机械结构无异常，推测与密封系统有关。请分析可能的密封相关原因及解决措施。答案：可能的密封相关原因：①密封件摩擦力过大：O型圈压缩率过高（>30%）或材料硬度太高（邵氏A>90），导致启动时静摩擦力远大于动摩擦力；②密封件润滑不足：液压油粘度太低或密封件表面粗糙度不合理（Ra<0.4μm时油膜难以形成）；③密封件变形：长期高压导致O型圈永久压缩变形，截面变扁，与缸壁接触面积增大；④密封结构设计缺陷：单唇Y型圈唇口方向错误（应朝向高压侧），导致启动时唇口无法及