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详解 HFC 和 HFDU 抗燃液压油液的特点及实际应用


水-乙二醇型抗燃液压油液
HFC
HFC液压液是由30%~55%的水(蒸馏水或去离子水,25%~45%乙二醇、丙二醇或其聚合物,水溶性稠化剂及抗磨、防锈、消泡等添加剂所组成的一种抗燃液压液。水是其中的抗燃成分,该液具有优良的抗燃性、高的黏度指数、良好的稳定性和流动性,呈透明的真溶液。
于含水量较大,因此使用温度不能超过65℃,一般使用在不高于20MPa压力的系统中,和油包水一样,它能与矿物油使用相同的密封和软管材料,且在金属材质中除锌、镉、镁以外一般都适应。而在涂料上需用专门选择的环氧基涂料。
乙二醇液体具有一定的毒性,但只要防止进入口内,就不会对人体发生危害。水-乙二醇液在使用中应定期监测黏度、水含量及pH值变化。如果黏度和pH值超过规定指标,应补加水和添加剂。污物太多时,应将液体放出进行过滤。

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HFC 优点与缺陷


以水和乙二醇的混合液为基础成分(根据具体的配方体系,水含量在 40-60%不等),添加各种抗磨、抗氧化、抗泡、防锈等成分制备而成,制造综合成本低于合成酯液压油。由于水基体系,冷却性能、抗燃型能方面突出,特殊的化学结构使得水-乙二醇型液压液具备较低的倾点(一般可达-45℃以下)和较高的粘度指数,适用于使用温度极低的装置。
但水基产品在作为液压介质也会有一些天然的缺陷,主要在以下几个方面:
(1)基础介质抗磨性能不足,依靠添加剂来提升,但水基产品对添加剂的匹配性不及油基体系,因此 在对抑制设备磨损方面表现欠佳,使用水基液压液的系统,液压泵和控制阀的损坏频率一般很高,油品的使用成本控制无法弥补设备损坏带来的损失;
(2)水基产品在体系中难以解决防锈问题,另外与密封材料的相容性不佳,因此在使用过程中出现泄漏的频率比油类产品多,因此市场上常见的水-乙二醇液压液一般会调配鲜艳的颜色以方便在泄漏时迅速查 找泄漏点;
(3)水分挥发——限制了其使用的温度不超过 60℃,闭式油箱不超过 55℃,否则水分的挥发会引起 油品粘度增加,影响使用。在使用过程中,由于水分挥发需要定期补加油品,则油品在价格上的优势难以 弥补用量的消耗。

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脂肪酸酯型抗燃液压油液
HFDU
酯型抗燃液压油主要分为磷酸酯型(HEDR)和脂肪酸酯型(HFDU)。HFDU液压油以合成酯为基础油,并添加具有抗氧化、防腐蚀和抗磨损等添加剂调和而成,可用于各类有抗燃要求的液压系统传动介质。
脂肪酸酯型抗燃液压油具有优异的润滑性、高低温稳定性、更宽的使用温度范围、良好的抗燃性、可生物降解性和长使用寿命 ,因此被广泛应用于冶金、建材、电力等行业的接触高温或明火的液压系统当中。肪酸酯抗燃液压油比普通的矿物油型的液压油要贵2倍以上,因此它们只是在一些对抗燃性和生物降解能力有要求很高的场合使用。

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HFDU 不足与优势


HFDU液压油具有较高的黏度指数,使其具有很好的热稳定性,在温度升高和降低时黏度的不会有很大的变化,黏度特性比较好,而且黏度变化收到的压力影响较小能够保证摩擦表面之间具有稳定的润滑性。
但是HFDU液压油在应用时,与水接触时会发生水解反应,使得酸值增加,此外HFDU液压油与铅锌金属的相容性差与含锌累油漆还不相容。其他种类的合成型抗燃液压油专门针对某些特定的使用场合。无水聚醚类抗燃液压油具有超长的使用寿命并且非常环保,硅油类的在一些关键场合使用,但是这些其他种类的合成型抗燃液压油都非常之昂贵。
由于合成酯基础油的天然优势,相比于水基产品其作为润滑介质有着明显的优势:
(1)润滑性能突出——基础油本身就是理想的润滑介质,与添加剂匹配性也较好,具备较好的降低摩擦,减少磨损的特性,使用合成酯液压油的液压系统故障率远低于使用水基产品的液压站;
(2)稳定长效——合成润滑油由于在分子结构上进行了优化设计,相比于矿物油类具备更稳定的性能,能够承受更高的温度,具备更长久的使用寿命,且油品不易挥发,在使用过程中的消耗较低。
(3)综合性能——除了在润滑的效率和稳定性方面外,合成油产品在综合性能方面的优势也很明显, 其防锈性能、自身对油品的腐蚀性能等方面均明显优于水基产品。

HFC 和 HFDU之间的区别
虽然 HFC 和 HFDU 液压油都可以降低火灾风险、提高操作安全性并增强环境性能,但仍存在显着差异。HFC 的市场采用率为 50-55%,是一种水基流体,可用于存在重大火灾风险的所有行业。相比之下,HFDU是一种无水流体,旨在替代抗磨矿物油基液压油,市场采用率为 20-25%。来源于Ronald Knecht from Quaker Houghton
虽然这两种流体的关键作用是防止火灾和应用程序停机造成的相应财务损失,但选择采用哪种主要取决于应用程序的特定需求。例如,在有工人的应用中,例如压铸,HFC 的不妥协的耐火性通常会受到青睐。虽然在高炉等无人存在的应用中,HFDU 提供的增强系统可靠性通常会推动决策制定。
虽然存在将实际应用从 HFC 转换为 HFDU 的空间,但该过程成本高昂,需要大量冲洗和测试。因此,重要的是要从一开始就从安全、成本和环境的角度了解哪种液压油最有意义,以优化提高生产力、减少停机时间和增强工作安全性的相关好处。

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HFC 水-乙二醇液压油的应用
HFC(水-乙二醇)液体是使用最广泛的耐火液压油之一,以其成本效益和将出色的耐火性能与良好的润滑性能相结合而受到青睐。HFC在炼钢、压铸、压力成型及汽车行业中得到广泛使用,并持续作为行业的标准选择。
除了其可靠的耐火特性外,选择HFC的其他理由还包括OEM的认可和与矿物油相近的成本。与HFDU不同的是,HFC能够与工艺用水混合,这在环境考量上十分重要。

但在HFC的应用中,持续维护是必不可少的,定期的取样和分析可预防高成本的部件损坏。如果得到妥善维护,HFC的应用系统可以非常可靠地运行。忽略维护可能会导致非计划的停机,因此需要仔细规划停机时间以尽量减少不便和损失收入。若制定出有效的维护计划,HFC在长期的成本效益和安全性方面的优势是显而易见的。尽管HFC的防火特性值得称赞,但如果忽视维护,水基流体可能会因腐蚀和气蚀导致部件寿命缩短。


HFDU 脂肪酸酯型液压油的应用
尽管价格较高,HFDU仍被普遍认为是矿物油的最佳耐火替代品,适用于对环境有特殊要求的液压应用,同时不影响整个液压系统的操作和设计。
HFDU成本是矿物油的两到三倍虽然初始成本可能更高,但因为减少维护停机时间和改善润滑效果,通过降低总体成本能够减少能源消耗。此外,HFDU的使用寿命更长,能在更高的工作压力下运作,从而提高系统的可靠性。
HFDU的耐火性能符合Factory Mutual等国际标准,适用于存在火灾危险的应用,如高炉等,并且当系统可靠性至关重要时,HFDU通常是更好的选择。由于HFDU不与水混溶,因此不会与废水混合,但这可能导致化学需氧量(COD)升高,从而产生其他环境和监管的影响。在权衡无水和基于水的解决方案的相关优势时,应采取全面的视角进行考量。

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总的来说,HFC和HFDU各有优势,HFC的成本更低,但在维护和环境影响方面可能存在一些挑战;而HFDU虽然价格更高,但提供了更好的长期性能和环境效益。在选择适合的液压油时,需要根据具体的应用需求、预算限制以及对环境保护的考虑来做出决策。