難燃液壓液的應用與發(fā)展

鄭鵬宇+秦鶴年+張慶兵

摘要：介紹了難燃液壓液的種類及其應用場合，主要產(chǎn)品有水包油乳化液（HFAE）和含聚合物水溶液（HFC），另外還有磷酸酯型（HFDR）產(chǎn)品與合成酯型（HFDU）產(chǎn)品。水-乙二醇型產(chǎn)品是目前冶金行業(yè)應用最多的產(chǎn)品。磷酸酯型合成液性能雖好，但在高溫條件下容易分解產(chǎn)生有毒物質(zhì)，不利于健康環(huán)保。合成酯型產(chǎn)品綜合性能優(yōu)異，可替代其他產(chǎn)品使用，在難燃液壓油中的市場比例越來越大，但成本較高。另外，文章還對難燃液壓油的發(fā)展趨勢及廢液處理提出了相關(guān)看法與建議。

關(guān)鍵詞：難燃液壓液；水-乙二醇型難燃液壓液；合成酯型難燃液壓油；廢液處理

中圖分類號：TE626.38文獻標識碼：A

0引言

液壓裝置應用廣泛，種類繁多，在工業(yè)潤滑油中占據(jù)較大的份額。液壓油一般以礦物油為基礎(chǔ)油，但在冶金、熱加工、煤礦等行業(yè)的高溫、高壓或接近明火的液壓設備，如果使用礦物油型液壓油，就有可能因油品泄漏而引起火災。為防止油品外泄引起火災，在這些場合的液壓設備要求使用抗燃性液壓介質(zhì)，即難燃液壓液。難燃液壓液主要有水溶性產(chǎn)品及無水型（合成型）產(chǎn)品兩大類，水溶性產(chǎn)品有水乳化液型產(chǎn)品和水-乙二醇型產(chǎn)品等，合成型產(chǎn)品有磷酸酯型產(chǎn)品和多元醇酯型產(chǎn)品等。本文就難燃液壓液的分類、性能、應用條件、發(fā)展趨勢及廢液處理這幾方面展開討論。

1難燃液壓油的分類及應用

1.1水包油型乳化液（HFAE）

它是細小油粒分散在水為連續(xù)相里的混合物，水含量高達80%以上的乳化型含水抗燃液。其基礎(chǔ)油的作用是各種添加劑的載體，加入乳化劑、防銹劑、防霉劑、抗泡沫劑和助溶劑等。使用時將配制好的乳化油用水（約20份）沖配制而成。因此，HFAE乳化液的比熱高，抗燃性好，具有優(yōu)良的冷卻性能，價格也較便宜，對人體無害。但這種抗燃液的低溫性能、黏溫性能和潤滑性較差。根據(jù)需要可以提高對金屬材質(zhì)的防銹、防腐能力。對一般的非金屬材料適應性較好。因為是含水液，蒸汽壓高，潤滑性差，因此使用溫度不能超過50 ℃，系統(tǒng)壓力不能超過7.0 MPa。適用于煤礦液壓支架靜壓液壓系統(tǒng)和其他不要求回收廢液和不要求有良好潤滑性、但要求有良好難燃性液體的液壓系統(tǒng)或機械部位。

1.2高水基液（HFAS）

通常由95%的水和5%水溶性化學品組成，含有乳化劑、油性劑、抗磨劑、潤濕劑、防銹劑、抗泡沫劑、殺菌劑和稠化劑。它不燃、無壓縮性，具有高的熱容和導熱性，冷卻效果好。系統(tǒng)運行溫度通常低于油系統(tǒng)。黏度低、污物沉淀快、價廉（僅是礦物油成本的1/5～1/10）、無毒、無污染、易處理。使用溫度最好在4～50 ℃，溫度過低可能凍結(jié)，過高蒸發(fā)太快。另外水的潤滑性差，所以運行的系統(tǒng)壓力也不能高于7.0 MPa。本產(chǎn)品適用于需要難燃性液體的低壓液壓系統(tǒng)和金屬加工等機械。

1.3油包水乳化液（HFB）

它是由60%的礦物油和40%的水借助于乳化劑的作用形成的相對穩(wěn)定的乳化混合體，是細小水顆粒分散在礦物油連續(xù)相里的混合物。在黏度、傾點合適的礦物基礎(chǔ)油和水中（一般是軟水或去離子水），添加乳化劑、極壓抗磨劑、防銹劑、抗氧劑等調(diào)合而成。油包水型抗燃液的特性接近于礦物油型液壓油，潤滑性好，具有抗燃性，最高使用溫度60～70 ℃，防腐性優(yōu)于水包油型乳化液，也可用于適用于礦物油型液壓油的液壓系統(tǒng)。此外，該類產(chǎn)品無毒、無味，價格較低，應用較廣。但穩(wěn)定性較差，長期靜置、高溫和污染都會引起分相，分相的出現(xiàn)會加速泵的過早損傷。該產(chǎn)品適用于冶金、煤礦等行業(yè)的中壓和高壓、高溫和易燃系統(tǒng)。表2為WOE-80油包水型乳化液技術(shù)指標，該產(chǎn)品與日本Sonic Hubria E400產(chǎn)品性能相當，使用溫度為5～50 ℃。本產(chǎn)品可用于60 ℃以下、工作壓力7～14 MPa、有明火、熱源、易燃易爆環(huán)境下的液壓系統(tǒng)，如冶金、煤礦中的液壓設備。

1.4含聚合物水溶液（HFC）

即水-乙二醇抗燃液壓液，由30%～55%的水（軟水或去離子水）、25%～45%乙二醇、丙三醇或其聚合物以及水溶性稠化劑、抗磨劑、防銹劑、抗泡沫劑等組成。該產(chǎn)品具有優(yōu)良的抗燃性、高黏度指數(shù)，良好的穩(wěn)定性和流動性，外觀呈透明狀溶液。使用溫度不能超過65 ℃，一般用于壓力不高于10 MPa的液壓系統(tǒng)，能使用與礦物油相同的密封材料和軟管，但與鋅、鎘、鎂、銀及未經(jīng)處理的鋁不相容。適用于冶金和煤礦等行業(yè)的低壓和中壓液壓系統(tǒng)以及易于著火的工作環(huán)境，如鋁或鋅壓鑄機、金屬擠壓機、軋鋼機、玻璃成型機、起重機、連鑄機、煉焦爐門控制機構(gòu)、鋼包滑動口及轉(zhuǎn)爐煙罩升降設備等，在使用中應定期監(jiān)測其黏度、水含量及pH值，如超過規(guī)定指標，應補加水和添加劑。產(chǎn)品質(zhì)量標準為GB/T 21449-2008，如表3所示。

噴射燃燒試驗、老化特性及抗磨性試驗的具體指標由供需雙方協(xié)商制訂。另外，中國石油還開發(fā)出了一種高性能水-乙二醇難燃液壓液，該產(chǎn)品適用于冶金、機械制造、采礦等行業(yè)中有抗燃性需求的液壓系統(tǒng)，如煉鋼電爐液壓系統(tǒng)、高速線材軋機液壓系統(tǒng)以及熱連軋卷板機液壓系統(tǒng)等，質(zhì)量標準為Q/SY RH 2180-2009，如表4所示。

1.5磷酸酯無水合成液（HFDR）

1.6其他無水合成液（合成酯型HFDU）

合成酯型難燃液壓油是由合成多元醇酯為基礎(chǔ)油加精選的抗氧化、防水解、抗腐蝕等添加劑，以確保該產(chǎn)品具有優(yōu)異的氧化安定性和水解安定性。其性能特點如下：

●優(yōu)異的潤滑性能和抗剪切安定性能；

●良好的材料適應性，比磷酸酯型抗燃液對密封材料的要求低；

●傾點低、閃點高、黏度指數(shù)高，應用溫度范圍寬；

●優(yōu)良的的抗泡性和抗乳化性；

●熱穩(wěn)定性能突出，使用壽命長；

●易生物降解，綠色環(huán)保。

表6為該類產(chǎn)品典型數(shù)據(jù)。本產(chǎn)品適用于苛刻條件下工作的連鑄生產(chǎn)線液壓系統(tǒng)和高爐、拆爐機、熱軋廠、鑄造廠、鋼水包閥、電站、煤礦等要求抗燃、安全性設備的液壓系統(tǒng)，并可替代磷酸酯型抗燃液壓油。使用溫度范圍：-30～150 ℃。使用壓力可達30 MPa。

2難燃液壓油的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1乳化液與含聚合物水溶液仍是主流產(chǎn)品

絕大多數(shù)的液壓系統(tǒng)上都要使用到礦物油，但在有些特殊應用場合中如：加熱爐、鍛造、鋼廠和焊接，如有任何泄漏或溢出都可能引發(fā)火災。自二戰(zhàn)以來，一些產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展成為替代礦物油的更安全選擇。其中的一些，如多氯聯(lián)苯，因健康和環(huán)境的原因已不再使用?，F(xiàn)在，國際標準化組織（ISO）明確有四大類抗燃液壓油（FRHFs） ，并為每個大類根據(jù)它們的化學性質(zhì)制定了代碼；HFA代表高水含量的液壓油；HFB代表油包水型液壓油；HFC代表水乙二醇液壓油；HFD代表合成型或“無水”型的液壓油，其中包括合成酯型。

HFA型液壓液大部分的液體是水，因此極為耐火，但它們必須用專門設計的設備來運行，不能取代在典型的液壓設備中運行的礦物油。HFA型液壓油廣泛應用于鋼廠和煤礦，那里的設備就是為HFA型液壓油設計的。傳統(tǒng)油性HFA型液壓油仍被使用，但是它們正逐步被潤滑性更佳、相容性更好、具有生物穩(wěn)定性的合成型液壓油替代。

HFB型液壓油也被稱為乳化液。在這種乳化液中，水滴分散在油中，水含量為60%，占到了大部分。這種液壓油與HFA型的液壓油相比更具有潤滑性和防銹性，在某些情況下能夠達到與礦物油近似的性能。HFB型液壓油需要經(jīng)常性的維護來保證安全和無故障的運行。系統(tǒng)溫度需要保持較低以防止水蒸發(fā)。同樣地，需要經(jīng)常檢查其穩(wěn)定性來保持耐火性。由于HFB型液壓油需要繁瑣的維護以及存在著內(nèi)在不穩(wěn)定性，現(xiàn)在已經(jīng)不太使用了。

HFC型液壓油，或者叫水乙二醇型液壓油，是現(xiàn)在使用最廣泛的抗燃液壓油。像HFB型液壓油一樣，HFC型液壓油中的水也起到抗燃的作用，所以必須時刻監(jiān)控和維護在一定的液位。HFC型液壓油典型特點是具有較好的潤滑性和抗磨性。但是它會縮短滾珠滾柱軸承的使用壽命。HFC型液壓油能在大部分為礦物油設計的設備中使用，但是泵的工作速度、溫度、壓力都需要重新調(diào)整。所有的HFC型在內(nèi)的所有水基液壓油，都是不可壓縮的。在運行一個液壓系統(tǒng)時，這種不可壓縮性會使得系統(tǒng)內(nèi)部的壓力上升非?？臁＿@種極端的壓力峰值會損壞設備的零部件，因此選擇HFC型液壓油時必須時刻牢記這一點。

2.2合成型產(chǎn)品發(fā)展較快

HFD型液壓油，這個大類的液壓油有好幾個種類，凡是不含礦物油和水的都能稱為是合成型的。在HFD型液壓油這個大家族中，磷酸酯液壓油是第一個成員，而且是最抗燃的。但是現(xiàn)在被使用的越來越少了，主要原因是不夠環(huán)保，相容性差，以及成本很高。磷酸酯液壓油因為自燃溫度很高，所以有一些仍在某些特定的場合使用，如飛機制造和發(fā)電廠。大部分磷酸酯抗燃液壓油都被脂肪酸酯抗燃液壓油替代了。因為是有機酯的，所以脂肪酸酯抗燃液壓油具有很好的抗燃型，是現(xiàn)在最通用的HFD型抗燃液壓油。它們與各種系統(tǒng)配件的相容性很好，能與礦物油完全相容，適用于高壓。另外，由于它的有機性，產(chǎn)品具有很好的生物降解能力，無毒無害，非常環(huán)保。脂肪酸酯抗燃液壓油比普通的礦物油型的液壓油價格要高兩倍以上，因此它只是在一些對抗燃性和生物降解能力有要求很高的場合使用。HFD型液壓油常用基礎(chǔ)油為季戊四醇油酸酯、三羥甲基丙烷油酸酯等。

其他種類的合成型抗燃液壓油專門針對某些特定的使用場合。無水聚醚類抗燃液壓油具有超長的使用壽命并且非常環(huán)保，硅油類的在一些關(guān)鍵場合使用，但這些種類的合成型抗燃液壓油價格都非常昂貴，應用受到制約。

2.3合成酯型產(chǎn)品的比重日益增大

合成酯型難燃液壓油主要為多元醇酯型液壓油（polyol ester，也稱為脂肪酸酯型、HFDU型難燃液壓油），是由高性能的合成酯與精選的添加劑調(diào)配而成，具有鐵金屬和非鐵金屬的防腐保護作用，優(yōu)異的氧化安定作用。因其很高的自燃點，所以在航空、電力、鋼鐵冶金等特殊行業(yè)被應用，多元醇酯型液壓油與液壓系統(tǒng)材料有很好的相容性，能與大多數(shù)密封材料相容，特別是：丁腈橡膠、氟橡膠、聚四氟乙烯、硅橡膠、氨基甲酸酯（URETHANE）。但是下列密封件最好不要使用：氯丁橡膠（Neoprene）、丁基橡膠（butyl）、乙丙烯橡膠（EPR）、低密度丁腈橡膠（Low nitrile Buna-N）。同時，因該種液壓液很容易和礦油型液壓油互換，且性能優(yōu)異，有很好的生物可降解性等優(yōu)點。根據(jù)產(chǎn)品性能介紹，幾種常用難燃液壓液的適用溫度范圍、壓力范圍以及環(huán)境適應性如表7所示。由表7可見，合成酯型產(chǎn)品具有較寬的溫度適用范圍和較高的使用壓力，而且可生物降解，因此盡管其價格是礦油型液壓油的兩倍以上，仍然被使用在許多對于阻燃和環(huán)保要求較高的場所，其應用比例在持續(xù)增長。

3展望與建議

難燃液壓油發(fā)展迅速，種類繁多，在液壓油中所占比例越來越大，在高溫、高壓及接近明火的場合替代礦物油發(fā)揮了重要作用。對于含水型產(chǎn)品，如水包油型乳化液（HFA）和水乙二醇型液壓液（HFC），主要成分是水，抗燃效果極好，而且廉價經(jīng)濟，仍是目前的主導型產(chǎn)品，其性能也在根據(jù)使用要求而不斷改進。

水乙二醇型液壓液（HFC）主要用于冶金行業(yè)及制造業(yè)的高溫及有明火的場合，該產(chǎn)品的典型特點是具有較好的潤滑性、抗磨性和防銹性，可有效地減少液壓運動部件的磨損，以及防止設備的腐蝕。除了廣泛應用于各種有防火要求液壓設備外，水乙二醇抗燃液壓液還由于其低溫流動性好的優(yōu)點而被應用于寒冷工作環(huán)境下使用的液壓設備中。乳化液產(chǎn)品因外觀不透明、黏度不可調(diào)整、潤滑性較差難以滿足很多設備的使用要求，而水乙二醇型產(chǎn)品外觀透明、黏度可調(diào)、潤滑性好等特點比乳化液型產(chǎn)品有更多的用途，因此也是現(xiàn)在使用最廣泛的抗燃液壓液。該類產(chǎn)品需要使用水溶性增黏劑、抗磨劑和防銹劑等功能添加劑，這些添加劑的性能在不斷地改進，使液壓液性能在不斷提高。預計今后在水溶性液壓液中，水乙二醇型產(chǎn)品仍占據(jù)主導地位，并在更多的場合替代乳化液型產(chǎn)品使用。

雖然水溶性產(chǎn)品抗燃效果好，而且廉價經(jīng)濟，但潤滑性仍無法與礦物油相比，而且不能與礦物油混合。合成型抗燃液壓油HFD不僅有很好的抗燃效果，在潤滑性、低溫流動性等許多方面也優(yōu)于礦物油，并且與礦物油有一定的相容性，近期發(fā)展十分迅速。在合成型產(chǎn)品中，磷酸酯型產(chǎn)品性能雖好，但有毒性，不利于環(huán)保，正在被多元醇合成酯型產(chǎn)品（HFDU）替代。體積小、功率高是液壓設備的一大發(fā)展趨勢，這勢必使液壓系統(tǒng)壓力更高，但在有抗燃性要求的場合，水乙二醇型產(chǎn)品難以滿足更高壓力的要求，而合成型產(chǎn)品能夠很好地滿足高壓使用要求，已經(jīng)越來越多地替代水溶性產(chǎn)品得到推廣應用。除了抗燃性，合成酯型產(chǎn)品還具有良好的低溫流動性及環(huán)保性，適用于更多的野外作業(yè)設備。因此，合成酯型產(chǎn)品的應用比例會逐步提高，應該積極推廣使用。

廢液的處理仍是一個問題，尤其是水溶性產(chǎn)品。如乙二醇有一定的毒性，如果排入環(huán)境勢必會造成污染。為保護環(huán)境，廢液處理措施必須得當。對于乳化液產(chǎn)品，廢液目前采用破乳、使油水分離的措施，將水分排出、油液回收。還有就是將廢乳化液與煤炭、重質(zhì)燃料油按一定比例摻和燃燒，既做到了無害化處理，也提高了燃料燃燒效率，從而節(jié)省了燃料。還有就是制備水煤漿、乳化燃料油以及煤制油方面，都需要大量的水，都可以考慮利用廢乳化液而節(jié)約用水。對于水乙二醇型產(chǎn)品，因具有較低的冰點，其廢液經(jīng)適當?shù)奶幚砜梢钥紤]用于煤炭的冬季儲存及運輸?shù)姆纼鲆菏褂?，由此可以?jié)省防凍液，降低煤炭的儲運成本，而且還可以與煤炭一同燃燒，做到無害化處理。對于合成型產(chǎn)品的廢油，因該類產(chǎn)品價格較高，不易燃燒，高溫還容易分解有毒物質(zhì)，因此不宜進行燃燒處理，應設法回收，進行再生處理。

參考文獻：

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＼[2＼] 楊俊杰，周洪澍.設備潤滑技術(shù)與管理＼[M＼]. 北京：中國計劃出版社，2008：86-88.收稿日期：2013-11-25。

作者簡介：鄭鵬宇，工程師，2008年畢業(yè)于中國石油大學（北京）石油天然氣工程學院，獲工學碩士學位，現(xiàn)從事潤滑油經(jīng)營與銷售，已發(fā)表論文10篇。E-mail： zhengpengyu_rhy@petrochina.com.cn 2014年8月Aug.2014潤 滑 油LUBRICATING OIL第 29卷 第4期 Vol.29，No.4

2難燃液壓油的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1乳化液與含聚合物水溶液仍是主流產(chǎn)品

絕大多數(shù)的液壓系統(tǒng)上都要使用到礦物油，但在有些特殊應用場合中如：加熱爐、鍛造、鋼廠和焊接，如有任何泄漏或溢出都可能引發(fā)火災。自二戰(zhàn)以來，一些產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展成為替代礦物油的更安全選擇。其中的一些，如多氯聯(lián)苯，因健康和環(huán)境的原因已不再使用。現(xiàn)在，國際標準化組織（ISO）明確有四大類抗燃液壓油（FRHFs） ，并為每個大類根據(jù)它們的化學性質(zhì)制定了代碼；HFA代表高水含量的液壓油；HFB代表油包水型液壓油；HFC代表水乙二醇液壓油；HFD代表合成型或“無水”型的液壓油，其中包括合成酯型。

HFA型液壓液大部分的液體是水，因此極為耐火，但它們必須用專門設計的設備來運行，不能取代在典型的液壓設備中運行的礦物油。HFA型液壓油廣泛應用于鋼廠和煤礦，那里的設備就是為HFA型液壓油設計的。傳統(tǒng)油性HFA型液壓油仍被使用，但是它們正逐步被潤滑性更佳、相容性更好、具有生物穩(wěn)定性的合成型液壓油替代。

HFB型液壓油也被稱為乳化液。在這種乳化液中，水滴分散在油中，水含量為60%，占到了大部分。這種液壓油與HFA型的液壓油相比更具有潤滑性和防銹性，在某些情況下能夠達到與礦物油近似的性能。HFB型液壓油需要經(jīng)常性的維護來保證安全和無故障的運行。系統(tǒng)溫度需要保持較低以防止水蒸發(fā)。同樣地，需要經(jīng)常檢查其穩(wěn)定性來保持耐火性。由于HFB型液壓油需要繁瑣的維護以及存在著內(nèi)在不穩(wěn)定性，現(xiàn)在已經(jīng)不太使用了。

HFC型液壓油，或者叫水乙二醇型液壓油，是現(xiàn)在使用最廣泛的抗燃液壓油。像HFB型液壓油一樣，HFC型液壓油中的水也起到抗燃的作用，所以必須時刻監(jiān)控和維護在一定的液位。HFC型液壓油典型特點是具有較好的潤滑性和抗磨性。但是它會縮短滾珠滾柱軸承的使用壽命。HFC型液壓油能在大部分為礦物油設計的設備中使用，但是泵的工作速度、溫度、壓力都需要重新調(diào)整。所有的HFC型在內(nèi)的所有水基液壓油，都是不可壓縮的。在運行一個液壓系統(tǒng)時，這種不可壓縮性會使得系統(tǒng)內(nèi)部的壓力上升非?？臁＿@種極端的壓力峰值會損壞設備的零部件，因此選擇HFC型液壓油時必須時刻牢記這一點。

2.2合成型產(chǎn)品發(fā)展較快

HFD型液壓油，這個大類的液壓油有好幾個種類，凡是不含礦物油和水的都能稱為是合成型的。在HFD型液壓油這個大家族中，磷酸酯液壓油是第一個成員，而且是最抗燃的。但是現(xiàn)在被使用的越來越少了，主要原因是不夠環(huán)保，相容性差，以及成本很高。磷酸酯液壓油因為自燃溫度很高，所以有一些仍在某些特定的場合使用，如飛機制造和發(fā)電廠。大部分磷酸酯抗燃液壓油都被脂肪酸酯抗燃液壓油替代了。因為是有機酯的，所以脂肪酸酯抗燃液壓油具有很好的抗燃型，是現(xiàn)在最通用的HFD型抗燃液壓油。它們與各種系統(tǒng)配件的相容性很好，能與礦物油完全相容，適用于高壓。另外，由于它的有機性，產(chǎn)品具有很好的生物降解能力，無毒無害，非常環(huán)保。脂肪酸酯抗燃液壓油比普通的礦物油型的液壓油價格要高兩倍以上，因此它只是在一些對抗燃性和生物降解能力有要求很高的場合使用。HFD型液壓油常用基礎(chǔ)油為季戊四醇油酸酯、三羥甲基丙烷油酸酯等。

其他種類的合成型抗燃液壓油專門針對某些特定的使用場合。無水聚醚類抗燃液壓油具有超長的使用壽命并且非常環(huán)保，硅油類的在一些關(guān)鍵場合使用，但這些種類的合成型抗燃液壓油價格都非常昂貴，應用受到制約。

2.3合成酯型產(chǎn)品的比重日益增大

合成酯型難燃液壓油主要為多元醇酯型液壓油（polyol ester，也稱為脂肪酸酯型、HFDU型難燃液壓油），是由高性能的合成酯與精選的添加劑調(diào)配而成，具有鐵金屬和非鐵金屬的防腐保護作用，優(yōu)異的氧化安定作用。因其很高的自燃點，所以在航空、電力、鋼鐵冶金等特殊行業(yè)被應用，多元醇酯型液壓油與液壓系統(tǒng)材料有很好的相容性，能與大多數(shù)密封材料相容，特別是：丁腈橡膠、氟橡膠、聚四氟乙烯、硅橡膠、氨基甲酸酯（URETHANE）。但是下列密封件最好不要使用：氯丁橡膠（Neoprene）、丁基橡膠（butyl）、乙丙烯橡膠（EPR）、低密度丁腈橡膠（Low nitrile Buna-N）。同時，因該種液壓液很容易和礦油型液壓油互換，且性能優(yōu)異，有很好的生物可降解性等優(yōu)點。根據(jù)產(chǎn)品性能介紹，幾種常用難燃液壓液的適用溫度范圍、壓力范圍以及環(huán)境適應性如表7所示。由表7可見，合成酯型產(chǎn)品具有較寬的溫度適用范圍和較高的使用壓力，而且可生物降解，因此盡管其價格是礦油型液壓油的兩倍以上，仍然被使用在許多對于阻燃和環(huán)保要求較高的場所，其應用比例在持續(xù)增長。

3展望與建議

難燃液壓油發(fā)展迅速，種類繁多，在液壓油中所占比例越來越大，在高溫、高壓及接近明火的場合替代礦物油發(fā)揮了重要作用。對于含水型產(chǎn)品，如水包油型乳化液（HFA）和水乙二醇型液壓液（HFC），主要成分是水，抗燃效果極好，而且廉價經(jīng)濟，仍是目前的主導型產(chǎn)品，其性能也在根據(jù)使用要求而不斷改進。

水乙二醇型液壓液（HFC）主要用于冶金行業(yè)及制造業(yè)的高溫及有明火的場合，該產(chǎn)品的典型特點是具有較好的潤滑性、抗磨性和防銹性，可有效地減少液壓運動部件的磨損，以及防止設備的腐蝕。除了廣泛應用于各種有防火要求液壓設備外，水乙二醇抗燃液壓液還由于其低溫流動性好的優(yōu)點而被應用于寒冷工作環(huán)境下使用的液壓設備中。乳化液產(chǎn)品因外觀不透明、黏度不可調(diào)整、潤滑性較差難以滿足很多設備的使用要求，而水乙二醇型產(chǎn)品外觀透明、黏度可調(diào)、潤滑性好等特點比乳化液型產(chǎn)品有更多的用途，因此也是現(xiàn)在使用最廣泛的抗燃液壓液。該類產(chǎn)品需要使用水溶性增黏劑、抗磨劑和防銹劑等功能添加劑，這些添加劑的性能在不斷地改進，使液壓液性能在不斷提高。預計今后在水溶性液壓液中，水乙二醇型產(chǎn)品仍占據(jù)主導地位，并在更多的場合替代乳化液型產(chǎn)品使用。

雖然水溶性產(chǎn)品抗燃效果好，而且廉價經(jīng)濟，但潤滑性仍無法與礦物油相比，而且不能與礦物油混合。合成型抗燃液壓油HFD不僅有很好的抗燃效果，在潤滑性、低溫流動性等許多方面也優(yōu)于礦物油，并且與礦物油有一定的相容性，近期發(fā)展十分迅速。在合成型產(chǎn)品中，磷酸酯型產(chǎn)品性能雖好，但有毒性，不利于環(huán)保，正在被多元醇合成酯型產(chǎn)品（HFDU）替代。體積小、功率高是液壓設備的一大發(fā)展趨勢，這勢必使液壓系統(tǒng)壓力更高，但在有抗燃性要求的場合，水乙二醇型產(chǎn)品難以滿足更高壓力的要求，而合成型產(chǎn)品能夠很好地滿足高壓使用要求，已經(jīng)越來越多地替代水溶性產(chǎn)品得到推廣應用。除了抗燃性，合成酯型產(chǎn)品還具有良好的低溫流動性及環(huán)保性，適用于更多的野外作業(yè)設備。因此，合成酯型產(chǎn)品的應用比例會逐步提高，應該積極推廣使用。

廢液的處理仍是一個問題，尤其是水溶性產(chǎn)品。如乙二醇有一定的毒性，如果排入環(huán)境勢必會造成污染。為保護環(huán)境，廢液處理措施必須得當。對于乳化液產(chǎn)品，廢液目前采用破乳、使油水分離的措施，將水分排出、油液回收。還有就是將廢乳化液與煤炭、重質(zhì)燃料油按一定比例摻和燃燒，既做到了無害化處理，也提高了燃料燃燒效率，從而節(jié)省了燃料。還有就是制備水煤漿、乳化燃料油以及煤制油方面，都需要大量的水，都可以考慮利用廢乳化液而節(jié)約用水。對于水乙二醇型產(chǎn)品，因具有較低的冰點，其廢液經(jīng)適當?shù)奶幚砜梢钥紤]用于煤炭的冬季儲存及運輸?shù)姆纼鲆菏褂茫纱丝梢怨?jié)省防凍液，降低煤炭的儲運成本，而且還可以與煤炭一同燃燒，做到無害化處理。對于合成型產(chǎn)品的廢油，因該類產(chǎn)品價格較高，不易燃燒，高溫還容易分解有毒物質(zhì)，因此不宜進行燃燒處理，應設法回收，進行再生處理。

參考文獻：

[1] 王先會.新編潤滑油品選用手冊＼[M＼]. 北京：機械工業(yè)出版社，2001：141-144.

＼[2＼] 楊俊杰，周洪澍.設備潤滑技術(shù)與管理＼[M＼]. 北京：中國計劃出版社，2008：86-88.收稿日期：2013-11-25。

作者簡介：鄭鵬宇，工程師，2008年畢業(yè)于中國石油大學（北京）石油天然氣工程學院，獲工學碩士學位，現(xiàn)從事潤滑油經(jīng)營與銷售，已發(fā)表論文10篇。E-mail： zhengpengyu_rhy@petrochina.com.cn 2014年8月Aug.2014潤 滑 油LUBRICATING OIL第 29卷 第4期 Vol.29，No.4

2難燃液壓油的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1乳化液與含聚合物水溶液仍是主流產(chǎn)品

絕大多數(shù)的液壓系統(tǒng)上都要使用到礦物油，但在有些特殊應用場合中如：加熱爐、鍛造、鋼廠和焊接，如有任何泄漏或溢出都可能引發(fā)火災。自二戰(zhàn)以來，一些產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展成為替代礦物油的更安全選擇。其中的一些，如多氯聯(lián)苯，因健康和環(huán)境的原因已不再使用?，F(xiàn)在，國際標準化組織（ISO）明確有四大類抗燃液壓油（FRHFs） ，并為每個大類根據(jù)它們的化學性質(zhì)制定了代碼；HFA代表高水含量的液壓油；HFB代表油包水型液壓油；HFC代表水乙二醇液壓油；HFD代表合成型或“無水”型的液壓油，其中包括合成酯型。

HFA型液壓液大部分的液體是水，因此極為耐火，但它們必須用專門設計的設備來運行，不能取代在典型的液壓設備中運行的礦物油。HFA型液壓油廣泛應用于鋼廠和煤礦，那里的設備就是為HFA型液壓油設計的。傳統(tǒng)油性HFA型液壓油仍被使用，但是它們正逐步被潤滑性更佳、相容性更好、具有生物穩(wěn)定性的合成型液壓油替代。

HFB型液壓油也被稱為乳化液。在這種乳化液中，水滴分散在油中，水含量為60%，占到了大部分。這種液壓油與HFA型的液壓油相比更具有潤滑性和防銹性，在某些情況下能夠達到與礦物油近似的性能。HFB型液壓油需要經(jīng)常性的維護來保證安全和無故障的運行。系統(tǒng)溫度需要保持較低以防止水蒸發(fā)。同樣地，需要經(jīng)常檢查其穩(wěn)定性來保持耐火性。由于HFB型液壓油需要繁瑣的維護以及存在著內(nèi)在不穩(wěn)定性，現(xiàn)在已經(jīng)不太使用了。

HFC型液壓油，或者叫水乙二醇型液壓油，是現(xiàn)在使用最廣泛的抗燃液壓油。像HFB型液壓油一樣，HFC型液壓油中的水也起到抗燃的作用，所以必須時刻監(jiān)控和維護在一定的液位。HFC型液壓油典型特點是具有較好的潤滑性和抗磨性。但是它會縮短滾珠滾柱軸承的使用壽命。HFC型液壓油能在大部分為礦物油設計的設備中使用，但是泵的工作速度、溫度、壓力都需要重新調(diào)整。所有的HFC型在內(nèi)的所有水基液壓油，都是不可壓縮的。在運行一個液壓系統(tǒng)時，這種不可壓縮性會使得系統(tǒng)內(nèi)部的壓力上升非?？臁＿@種極端的壓力峰值會損壞設備的零部件，因此選擇HFC型液壓油時必須時刻牢記這一點。

2.2合成型產(chǎn)品發(fā)展較快

HFD型液壓油，這個大類的液壓油有好幾個種類，凡是不含礦物油和水的都能稱為是合成型的。在HFD型液壓油這個大家族中，磷酸酯液壓油是第一個成員，而且是最抗燃的。但是現(xiàn)在被使用的越來越少了，主要原因是不夠環(huán)保，相容性差，以及成本很高。磷酸酯液壓油因為自燃溫度很高，所以有一些仍在某些特定的場合使用，如飛機制造和發(fā)電廠。大部分磷酸酯抗燃液壓油都被脂肪酸酯抗燃液壓油替代了。因為是有機酯的，所以脂肪酸酯抗燃液壓油具有很好的抗燃型，是現(xiàn)在最通用的HFD型抗燃液壓油。它們與各種系統(tǒng)配件的相容性很好，能與礦物油完全相容，適用于高壓。另外，由于它的有機性，產(chǎn)品具有很好的生物降解能力，無毒無害，非常環(huán)保。脂肪酸酯抗燃液壓油比普通的礦物油型的液壓油價格要高兩倍以上，因此它只是在一些對抗燃性和生物降解能力有要求很高的場合使用。HFD型液壓油常用基礎(chǔ)油為季戊四醇油酸酯、三羥甲基丙烷油酸酯等。

其他種類的合成型抗燃液壓油專門針對某些特定的使用場合。無水聚醚類抗燃液壓油具有超長的使用壽命并且非常環(huán)保，硅油類的在一些關(guān)鍵場合使用，但這些種類的合成型抗燃液壓油價格都非常昂貴，應用受到制約。

2.3合成酯型產(chǎn)品的比重日益增大

合成酯型難燃液壓油主要為多元醇酯型液壓油（polyol ester，也稱為脂肪酸酯型、HFDU型難燃液壓油），是由高性能的合成酯與精選的添加劑調(diào)配而成，具有鐵金屬和非鐵金屬的防腐保護作用，優(yōu)異的氧化安定作用。因其很高的自燃點，所以在航空、電力、鋼鐵冶金等特殊行業(yè)被應用，多元醇酯型液壓油與液壓系統(tǒng)材料有很好的相容性，能與大多數(shù)密封材料相容，特別是：丁腈橡膠、氟橡膠、聚四氟乙烯、硅橡膠、氨基甲酸酯（URETHANE）。但是下列密封件最好不要使用：氯丁橡膠（Neoprene）、丁基橡膠（butyl）、乙丙烯橡膠（EPR）、低密度丁腈橡膠（Low nitrile Buna-N）。同時，因該種液壓液很容易和礦油型液壓油互換，且性能優(yōu)異，有很好的生物可降解性等優(yōu)點。根據(jù)產(chǎn)品性能介紹，幾種常用難燃液壓液的適用溫度范圍、壓力范圍以及環(huán)境適應性如表7所示。由表7可見，合成酯型產(chǎn)品具有較寬的溫度適用范圍和較高的使用壓力，而且可生物降解，因此盡管其價格是礦油型液壓油的兩倍以上，仍然被使用在許多對于阻燃和環(huán)保要求較高的場所，其應用比例在持續(xù)增長。

3展望與建議

難燃液壓油發(fā)展迅速，種類繁多，在液壓油中所占比例越來越大，在高溫、高壓及接近明火的場合替代礦物油發(fā)揮了重要作用。對于含水型產(chǎn)品，如水包油型乳化液（HFA）和水乙二醇型液壓液（HFC），主要成分是水，抗燃效果極好，而且廉價經(jīng)濟，仍是目前的主導型產(chǎn)品，其性能也在根據(jù)使用要求而不斷改進。

水乙二醇型液壓液（HFC）主要用于冶金行業(yè)及制造業(yè)的高溫及有明火的場合，該產(chǎn)品的典型特點是具有較好的潤滑性、抗磨性和防銹性，可有效地減少液壓運動部件的磨損，以及防止設備的腐蝕。除了廣泛應用于各種有防火要求液壓設備外，水乙二醇抗燃液壓液還由于其低溫流動性好的優(yōu)點而被應用于寒冷工作環(huán)境下使用的液壓設備中。乳化液產(chǎn)品因外觀不透明、黏度不可調(diào)整、潤滑性較差難以滿足很多設備的使用要求，而水乙二醇型產(chǎn)品外觀透明、黏度可調(diào)、潤滑性好等特點比乳化液型產(chǎn)品有更多的用途，因此也是現(xiàn)在使用最廣泛的抗燃液壓液。該類產(chǎn)品需要使用水溶性增黏劑、抗磨劑和防銹劑等功能添加劑，這些添加劑的性能在不斷地改進，使液壓液性能在不斷提高。預計今后在水溶性液壓液中，水乙二醇型產(chǎn)品仍占據(jù)主導地位，并在更多的場合替代乳化液型產(chǎn)品使用。

雖然水溶性產(chǎn)品抗燃效果好，而且廉價經(jīng)濟，但潤滑性仍無法與礦物油相比，而且不能與礦物油混合。合成型抗燃液壓油HFD不僅有很好的抗燃效果，在潤滑性、低溫流動性等許多方面也優(yōu)于礦物油，并且與礦物油有一定的相容性，近期發(fā)展十分迅速。在合成型產(chǎn)品中，磷酸酯型產(chǎn)品性能雖好，但有毒性，不利于環(huán)保，正在被多元醇合成酯型產(chǎn)品（HFDU）替代。體積小、功率高是液壓設備的一大發(fā)展趨勢，這勢必使液壓系統(tǒng)壓力更高，但在有抗燃性要求的場合，水乙二醇型產(chǎn)品難以滿足更高壓力的要求，而合成型產(chǎn)品能夠很好地滿足高壓使用要求，已經(jīng)越來越多地替代水溶性產(chǎn)品得到推廣應用。除了抗燃性，合成酯型產(chǎn)品還具有良好的低溫流動性及環(huán)保性，適用于更多的野外作業(yè)設備。因此，合成酯型產(chǎn)品的應用比例會逐步提高，應該積極推廣使用。

廢液的處理仍是一個問題，尤其是水溶性產(chǎn)品。如乙二醇有一定的毒性，如果排入環(huán)境勢必會造成污染。為保護環(huán)境，廢液處理措施必須得當。對于乳化液產(chǎn)品，廢液目前采用破乳、使油水分離的措施，將水分排出、油液回收。還有就是將廢乳化液與煤炭、重質(zhì)燃料油按一定比例摻和燃燒，既做到了無害化處理，也提高了燃料燃燒效率，從而節(jié)省了燃料。還有就是制備水煤漿、乳化燃料油以及煤制油方面，都需要大量的水，都可以考慮利用廢乳化液而節(jié)約用水。對于水乙二醇型產(chǎn)品，因具有較低的冰點，其廢液經(jīng)適當?shù)奶幚砜梢钥紤]用于煤炭的冬季儲存及運輸?shù)姆纼鲆菏褂?，由此可以?jié)省防凍液，降低煤炭的儲運成本，而且還可以與煤炭一同燃燒，做到無害化處理。對于合成型產(chǎn)品的廢油，因該類產(chǎn)品價格較高，不易燃燒，高溫還容易分解有毒物質(zhì)，因此不宜進行燃燒處理，應設法回收，進行再生處理。

參考文獻：

[1] 王先會.新編潤滑油品選用手冊＼[M＼]. 北京：機械工業(yè)出版社，2001：141-144.

＼[2＼] 楊俊杰，周洪澍.設備潤滑技術(shù)與管理＼[M＼]. 北京：中國計劃出版社，2008：86-88.收稿日期：2013-11-25。

作者簡介：鄭鵬宇，工程師，2008年畢業(yè)于中國石油大學（北京）石油天然氣工程學院，獲工學碩士學位，現(xiàn)從事潤滑油經(jīng)營與銷售，已發(fā)表論文10篇。E-mail： zhengpengyu_rhy@petrochina.com.cn 2014年8月Aug.2014潤 滑 油LUBRICATING OIL第 29卷 第4期 Vol.29，No.4