روغن هیدرولیک ضد آتش؛ آشنایی با روغنهای HFDU، HFC و HFDR
مقدمه
در بسیاری از صنایع، سیستمهای هیدرولیک در مجاورت کورهها، فلزات مذاب، شعله مستقیم، سطوح بسیار داغ یا تجهیزات جوشکاری قرار دارند. در چنین محیطهایی، استفاده از روغنهای هیدرولیک معدنی معمولی میتواند خطر آتشسوزی را به شدت افزایش دهد؛ زیرا نشت روغن روی سطحی با دمای بالا یا تماس آن با شعله، ممکن است منجر به اشتعال سریع و گسترش آتش شود.
برای کاهش این خطر، روغنهای هیدرولیک مقاوم در برابر آتش (Fire Resistant Hydraulic Fluids) توسعه یافتهاند. این سیالات به گونهای طراحی شدهاند که در صورت تماس با منابع حرارتی، احتمال اشتعال بسیار کمتری نسبت به روغنهای معدنی داشته باشند یا حتی در بسیاری از شرایط، از گسترش آتش جلوگیری کنند.
امروزه رایجترین روغنهای هیدرولیک مقاوم در برابر آتش در سه گروه HFC، HFDU و HFDR قرار میگیرند که هر یک ساختار شیمیایی، ویژگیهای عملکردی و کاربردهای متفاوتی دارند.
روغن هیدرولیک مقاوم در برابر آتش چیست؟
روغن هیدرولیک مقاوم در برابر آتش، سیالی است که ضمن انتقال توان در سیستم هیدرولیک، در برابر شعله، جرقه و سطوح بسیار داغ مقاومت بیشتری نسبت به روغنهای معدنی دارد. نکته مهم این است که عبارت «مقاوم در برابر آتش» به معنی «غیرقابل اشتعال» نیست. این روغنها نیز در شرایط بسیار شدید ممکن است بسوزند، اما احتمال آتشگیری و شدت گسترش شعله در آنها به مراتب کمتر از روغنهای معدنی است.
انتخاب نوع مناسب این سیالات به عواملی مانند دمای محیط، فشار کاری، نوع تجهیزات، شرایط نگهداری و سازگاری با آببندها بستگی دارد.
استانداردهای مرتبط با روغن هیدرولیک ضدآتش
دستهبندی روغنهای مقاوم در برابر آتش عمدتاً بر اساس استاندارد ISO 12922 انجام میشود. این استاندارد سیالات را بر اساس ترکیب شیمیایی و عملکرد آنها در گروههای مختلف طبقهبندی میکند.
در میان این گروهها، HFDU، HFC و HFDR بیشترین کاربرد را در صنایع امروزی دارند.
* روغن هیدرولیک ضدآتش HFC
روغنهای HFC معمولاً از ترکیب آب و گلیکول تولید میشوند و به همین دلیل با نام Water Glycol Hydraulic Fluid نیز شناخته میشوند.
وجود مقدار قابل توجهی آب در این روغنها باعث شده است که مقاومت بسیار بالایی در برابر آتش داشته باشند. در صورت تماس با سطوح داغ، آب موجود در سیال تبخیر شده و از افزایش سریع دما جلوگیری میکند؛ بنابراین احتمال اشتعال به میزان قابل توجهی کاهش مییابد.
مزایای روغن هیدرولیک HFC
مقاومت بسیار بالا در برابر آتش
انتقال حرارت مناسب
قیمت مناسب نسبت به بسیاری از سیالات سنتتیک
محافظت خوب در برابر سایش در صورت استفاده از افزودنیهای مناسب
کاربرد گسترده در صنایع فولاد و ریختهگری
محدودیتهای روغن هیدرولیک HFC
به دلیل وجود آب، این روغنها نسبت به روغنهای معدنی روانکاری ضعیفتری دارند. همچنین تبخیر تدریجی آب در دماهای بالا میتواند خواص سیال را تغییر دهد و نیاز به پایش منظم درصد آب ایجاد کند.
علاوه بر این، ویسکوزیته پایینتر و محدودیت دمای کاری از دیگر ویژگیهای این گروه محسوب میشود.
* روغن هیدرولیک ضدآتش HFDU
روغن HFDU نسل پیشرفتهای از روغنهای مقاوم در برابر آتش است که معمولاً بر پایه استرهای سنتتیک بدون آب تولید میشود. برخلاف HFC، این روغن فاقد آب بوده و در نتیجه خواص روانکاری بسیار بهتری دارد. همچنین تحمل دمایی بالاتر، پایداری اکسیداسیونی بهتر و عمر سرویس طولانیتری ارائه میدهد.
به همین دلیل HFDU در بسیاری از صنایع به عنوان جایگزین روغن معدنی در محیطهای پرخطر شناخته میشود.
مزایای روغن هیدرولیک HFDU
مقاومت بسیار بالا در برابر آتش
روانکاری عالی
پایداری حرارتی بالا
عمر طولانی روغن
تبخیر کم
عملکرد مناسب در دماهای بالا
قابلیت زیستتخریبپذیری در بسیاری از فرمولاسیونها
محدودیتهای روغن هیدرولیک HFDU
هزینه تولید HFDU نسبت به روغنهای معدنی و HFC بیشتر است. همچنین برخی انواع آن ممکن است با بعضی از الاستومرها و آببندهای قدیمی سازگاری کامل نداشته باشند؛ بنابراین پیش از جایگزینی باید سازگاری تجهیزات بررسی شود.
* روغن هیدرولیک ضدآتش HFDR
روغن هیدرولیک HFDR معمولاً بر پایه استرهای فسفاته (Phosphate Ester) تولید میشود و یکی از مقاومترین سیالات هیدرولیکی در برابر آتش محسوب میشود.
این روغن حتی در تماس با سطوح بسیار داغ نیز احتمال اشتعال بسیار کمی دارد و سالهاست که در صنایع حساس مورد استفاده قرار میگیرد.
مزایای روغن هیدرولیک HFDR
بالاترین سطح مقاومت در برابر آتش
عملکرد بسیار مناسب در دماهای بالا
پایداری حرارتی عالی
مقاومت مناسب در برابر اکسیداسیون
طول عمر زیاد
کاربرد در نیروگاه ها و پتروشیمی
محدودیتهای روغن هیدرولیک HFDR
استرهای فسفاته قیمت نسبتاً بالایی دارند و با بسیاری از رنگها، پوششها و برخی انواع لاستیکها و آببندها سازگار نیستند. همچنین هنگام تبدیل سیستم از روغن معدنی به HFDR، معمولاً شستوشوی کامل سیستم ضروری است.
مقایسه HFC، HFDU و HFDR
از نظر مقاومت در برابر آتش، روغن HFDR در بالاترین سطح قرار دارد و پس از آن HFDU و HFC قرار میگیرند. اما اگر معیار، روانکاری و عمر روغن باشد، HFDU عملکرد بسیار مطلوبی ارائه میدهد و در بسیاری از کاربردها انتخاب متعادلی محسوب میشود.
روغن HFC به دلیل وجود آب، بیشترین مقاومت را در برابر شعله مستقیم دارد، اما از نظر روانکاری و دوام، محدودیتهایی نسبت به دو گروه دیگر دارد.
از نظر هزینه نیز معمولاً HFC اقتصادیترین گزینه است، HFDU در رده میانی قرار میگیرد و HFDR گرانترین نوع روغن مقاوم در برابر آتش محسوب میشود.
آیا میتوان این روغنها را با روغن معدنی مخلوط کرد؟
خیر. روغنهای HFC، HFDU و HFDR از نظر ساختار شیمیایی با روغنهای معدنی تفاوت اساسی دارند و اختلاط آنها میتواند باعث کاهش عملکرد، ایجاد رسوب، آسیب به آببندها یا کاهش مقاومت در برابر آتش شود.
در صورت تغییر نوع روغن، سیستم باید مطابق دستورالعمل سازنده تخلیه، شستوشو و آمادهسازی شود.
نکات مهم هنگام انتخاب روغن هیدرولیک ضدآتش
- نوع روغن هیدرولیک ضدآتش (آب-گلیکول، امولسیون آبی، استر فسفات، استر سنتتیک و...) باید متناسب با نوع سیستم انتخاب شود.
- دمای کاری سیستم باید بررسی شود تا روغن بتواند در شرایط حرارتی بالا پایداری خود را حفظ کند.
- ویسکوزیته مناسب روغن باید با نوع پمپ، فشار کاری و طراحی مدار هیدرولیک هماهنگ باشد.
- مقاومت در برابر اشتعال و سطح ایمنی روغن باید مطابق با شرایط خطر آتشسوزی محیط انتخاب شود.
- خاصیت ضدسایش روغن برای محافظت از پمپها، شیرها و قطعات حساس هیدرولیک اهمیت زیادی دارد.
- پایداری حرارتی و مقاومت در برابر اکسیداسیون باید بالا باشد تا روغن در دمای بالا دچار تخریب و تشکیل رسوبات نشود.
- سازگاری روغن با آببندها، شیلنگها، رنگ داخلی مخازن و قطعات سیستم بررسی شود.
- قابلیت محافظت در برابر خوردگی و زنگزدگی قطعات فلزی باید مناسب باشد.
- رفتار روغن در برابر آب، رطوبت و قابلیت جداسازی آب در سیستم بررسی شود.
- سازگاری روغن جدید با روغن قبلی موجود در سیستم قبل از تعویض باید کنترل شود.
جمعبندی
روغنهای هیدرولیک مقاوم در برابر آتش برای محیطهایی طراحی شدهاند که احتمال تماس سیال با شعله، جرقه یا سطوح بسیار داغ وجود دارد. روغنهای HFC بر پایه آب و گلیکول، گزینهای اقتصادی با مقاومت بسیار خوب در برابر آتش هستند و بیشتر در صنایع فولاد و ریختهگری کاربرد دارند. روغنهای HFDU که بر پایه استرهای سنتتیک تولید میشوند، علاوه بر مقاومت بالا در برابر آتش، روانکاری و طول عمر بسیار مناسبی ارائه میکنند و در بسیاری از صنایع پیشرفته مورد استفاده قرار میگیرند. روغنهای HFDR نیز که عمدتاً بر پایه استرهای فسفاته هستند، بالاترین سطح ایمنی در برابر آتش را فراهم میکنند و انتخابی مناسب برای نیروگاهها، پالایشگاهها، صنایع هوافضا و سایر کاربردهای حساس محسوب میشوند. انتخاب صحیح میان این سه گروه باید بر اساس شرایط کاری، الزامات ایمنی و توصیه سازنده تجهیزات انجام شود.
