U aplikacijama hidrauličnih sistema gde je prisutan otvoreni plamen, varnice (od brušenja, sečenja ili zavarivanja), električni luk ili telo visoke površinske temperature u blizini (istopljeni metal ili peći sa visokom radnom temperaturom), postoji potencijalni rizik od požara ukoliko dođe do isticanja fluida iz hidrauličnog sistema u radu. Ova isticanja hidrauličnog fluida mogu biti rezultat komponenti u otkazu kao što su priključci, creva, zaptivke i mikro-pukotine. Isticanje hidrauličnog ulja pod visokim pritiskom je obično u formi fino raspršene magle ili mlaza, koji mogu da pređu udaljenost i preko 10 metara [1]. Zbog toga se preporučuje, da se u ovakvim uslovima, koriste fluidi formulisani tako da imaju određen nivo vatro-otpornosti što je definisano standardom ISO 12922 [2].
Neki od primera industrija gde se preporučuje korišćenje vatro-otpornih fluida su:
Pedesetih godina prošlog veka razvijen je vatro-otporni fluid, pošto je utvrđeno da je otpornost na vatru mineralnog ulja neadekvatna. Primena ovih fluida postaje sve šira zbog konstantnog rada na unapređenju bezbednosti radne sredine u raznim granama industrije i donošenja pravilnika kojima se reguliše usklađenost sa zakonom i standardima za bezbednost i zdravlje na radu.
Tipovi vatro-otpornih hidrauličkih fluida
Standard ISO 6743-4 koristi se za klasifikaciju hidrauličnih fluida koji pripadaju klasi L (maziva). Prema tom standardu u sklopu grupe vatro-otpornih fluida razlikuju se [3]:
Prema ISO 7745, emulzije ulje-u-vodi (HFAE - mineralno ulje u vodi, i HFAS - sintetičko ulje u vodi) su formulisane tako da u sebi sadrže malu količinu ulja, dispergovanog u vodi, gde je ≥75 % sadržaja voda [5]. Veliki sadržaj vode nudi odličnu vatro-otpornu sposobnost i sposobnost prenosa toplote kod ovih fluida, ali sa druge strane takav fluid ima veoma lošu sposobnost podmazivanja i zaštitu od korozije, zbog čega mu se dodaju aditivi kojima se pokušavaju nadomestiti ti nedostaci. Korišćenje ovih fluida se preporučuje u temperaturnom rasponu između +5 i +50°C [5]. Alkalnost ovih fluida (pH) se kreće u intervalu između 8,5 i 10. Najznačajnija prednost koju nude HFA fluidi je u pogledu cene koštanja. HFA fluid je nekoliko puta jeftiniji od mineralnog ulja. HFA fluidi se uspešno koriste u industriji čelika, mašinama za livenje pod pritiskom, brusilicama, valjaonicama i robotima za tačkasto zavarivanje u auto industriji.
Emulzije voda-u-ulju (HFB) imaju mlečno belu boju. Zbog manjeg sadržaja vode (>40% [5]), ovi fluidi imaju znatno bolju sposobnost podmazivanja i zaštitu od korozije. Pad sadržaja vode ispod 35% značajno redukuje vatro-otpornost fluida, dok povećanje sadržaja vode iznad 45% dovodi do redukcije sposobnosti podmazivanja, zbog čega je od izuzetne važnosti da se kod ovih fluida redovno prati sadržaj vode. Da bi se održao potreban sadržaj vode u fluidu i sprečilo njeno isparavanje, preporučuje se radna temperatura sistema do +50°C [5]. HFB fluidi dodatno sadrže anti-habajuće aditive i inhibitore korozije, i kompatibilni su sa većinom standardnih zaptivki. U Nemačkoj korišćenje HFB fluida nije odobreno zbog velike količine mineralnog ulja i nedovoljne zaštite od požara, po njihovim standardima [6]. Inače, HFB fluidi se primenjuju u rudarskoj industriji, livnicama, industriji čelika i mašinama za livenje pod pritiskom, i u svim drugim aplikacijama gde su smanjena sposobnost podmazivanja i nosivost uljnog filma HFB fluida prihvatljivi.
HFC fluidi imaju odličnu vatro-otpornost, dobre radne karakteristike (pre svega sposobnost podmazivanja i zaštitu od korozije) i povoljnu cenu, zbog čega su danas najčešći izbor korisnika. Formulaciju HFC fluida čini rastvor vode (35-50%), polimernog ugušćivača (npr. etilen-glikol, propilen-glikol, poli-glikol) rastvorljivog u vodi, i aditiva protiv korozije, habanja i pene. Kao kod HFB fluida i ovde je praćenje sadržaja vode i alkalnosti od kritičnog značaja. Alkalnost fluida, ukoliko padne ispod preporučene vrednosti, ima za posledicu intenzivan proces korodiranja metalnih elemenata koji sadrže gvožđe u svom hemijskom sastavu. Preporučuje se da pH vrednost ovih fluida bude > 8. Ove tečnosti obično sadrže crvenu ili ružičastu boju koja pomaže u njihovoj identifikaciji. Preporučuje se korišćenje HFC fluida u na radnoj temperaturi između -20 i + 50°C [5]. U poređenju sa mineralnim uljima, filtrabilnost HFC fluida je lošija zbog čega se dodatno preporučuje korišćenje filtera veće radne površine. HFC fluidi se obično koriste u industriji čelika, industriji livenja aluminijuma i cinka, mašinama za kovanje i ekstruziju, mašinama za formiranje stakla, mašinama za zavarivanje i rudnicima.
HFD fluidi, za razliku od prethodno nabrojanih, su sintetički vatro-otporni fluidi koji u svojoj formulaciji ne sadrže vodu. U odnosu na ostale, HFD fluidi imaju najveću vatro-otpornost, nisu korozivni, imaju odličnu oksidacionu stabilnost, odličnu sposobnost podmazivanja i anti-habajuća svojstva. U formulaciji mogu imati fosfatni estar (HFD-R), hlorovani ugljovodonik (HFD-S) koji se koristi samo u zatvorenim sistemima u industriji uglja zbog zaštite životne sredine, mogu biti mešavina HFD-R i HFD-S (HFD-T), i ostali sintetički vatro-otporni fluidi (HFD-U). Osnovni nedostaci ovih fluida su nekompatibilnost sa standardnim zaptivnim materijalima, veća gustina od mineralnih ulja i vode (ovo ne važi za HFD-U), što može negativno uticati na usisne karakteristike pumpi, i cena koja može biti 5-6 puta veća u odnosu na standardna mineralna ulja. Preporučuje se njihovo korišćenje za temperature između -20 i + 150°C [5].
Treba izbegavati međusobno mešanje vatro-otpornih fluida različitih kategorija. Takođe, ne preporučuje se mešanje fluida iz iste kategorije, ukoliko imaju različitu bazu, osim ako nije jasno utvrđena kompatibilnost ta dva fluida. Usled mešanja sa uljem mineralne osnove, direktno se utiče na smanjenje vatro-otpornosti, a ugrožava se i efikasnost aditiva, naročito kod kompleksnijih formulacija (koje u sebi sadrže raznovrsne aditive i bazna ulja API grupe IV i V).
Korisnici vatro-otpornih fluida (naročito fluida koji sadrže vodu) moraju znati da se u pogledu održavanja moraju uložiti veći napori nego što je to slučaj kod sistema koji koriste klasične mineralne hidrauličke fluide. Zato je ovde uz periodično menjanje filtera, oštećenih creva i priključaka, te dopunjavanja rezervoara, veoma važno redovno proveravati stanje ulja (čak i ako trend ne pokazuje promene), stanje mašine, analizirati istoriju aktivnosti održavanja, i delovati proaktivno. Boje koje su kompatibilne sa uljima mineralne osnove, nisu kompatibilne sa vatro-otpornim fluidima i rastvaraju se u njima, zbog čega se preporučuje korišćenje epoksidnih boja. Vatro-otporni fluidi imaju veću gustinu od mineralnog ulja, zbog čega se mora voditi računa da se obezbedi minimalni potrebni usisni pritisak pumpe. Stoga, treba izbegavati upotrebu usisnih filtera gde god je to moguće, a postavljanje pumpe omogućiti ispod nivoa ulja u rezervoaru. Zbog visokog sadržaja vode, rad sa HFA, HFB i HFC fluidima zahteva smanjenje maksimalne radne vrednosti pritiska i brzine pogonskog elektromotora, dok kod primene HFD fluida ovi parametri ne moraju da se koriguju [7].
Autor:
Dr Velibor Karanović, dipl. ing.
Reference
[1] Phillips, W. D. (1997). A comparison of fire‐resistant hydraulic fluids for hazardous industrial environments. Part I. Fire resistance and lubrication properties. Journal of Synthetic Lubrication, 14(3), 211-235.
[2] ISO 12922:2020 - Lubricants, industrial oils and related products (class L) — Family H (hydraulic systems) — Specifications for hydraulic fluids in categories HFAE, HFAS, HFB, HFC, HFDR and HFDU
[3] ISO 6743-4 - Lubricants, industrial oils and related products (class L) — Classification — Part 4: Family H (Hydraulic systems)
[4] RE 90222/05.12 - Fire-resistant, water-free hydraulic fluids (HFDR/HFDU)
[5] ISO 7745 - Hydraulic fluid power — Fire-resistant (FR) fluids — Requirements and guidelines for use
[6] https://en.oelcheck.com/wiki/fire-resistant-hfc-hydraulic-fluids/, Datum pristupa: 24.08.2022.
[7] RE 90 223/11.99 - Axial Piston Units for Use with HF Fluids
