سیالات مقاوم در برابر آتش یا همان نسوز اغلب با سیستم‌های هیدرولیک مرتبط هستند. در برخی از این سیستم‌ها، قطعات باید در دمای بسیار بالا کار کنند، در این شرایط شما می‌خواهید از سیالی استفاده کنید که در صورت نشتی به راحتی مشتعل نشود. این نکته به کاهش خطر و اطمینان از ایمنی پرسنل کارخانه کمک می‌کند. در این مقاله با ما همراه باشید تا زمان استفاده از سیالات هیدرولیک نسوز و تمام موارد مهمی که باید در این مورد بدانید را با هم مرور کنیم.
آنچه باید بدانید
یکی از اولین پارامترهایی که هنگام ارزیابی نیاز به یک سیال نسوز باید در نظر گرفته شود، دمای عملیاتی است. این دما درجه حفاظت در برابر آتش مورد نیاز سیال در حال کار را تعیین می‌کند. بسیاری از روان‌کننده‌ها می‌توانند دمای بالا را تحمل کنند، اما وقتی از 200 درجه فارنهایت فراتر می‌روید، گزینه‌های شما محدود خواهد شد. این زمانی است که ممکن است نیاز به استفاده از یک سیال نسوز داشته باشید.
نقطه اشتعال و نقطه آتش سیال از ویژگی‌های مهمی هستند که باید هنگام انتخاب روان‌کننده در یک منطقه با دمای بالا بررسی شوند. هر دوی این ویژگی ها بینشی را در مورد اینکه روان‌کننده چقدر میتواند در برابر احتراق یا آتش‌سوزی در دماهای بالا مقاومت کند، ارائه می‌دهد. نقطه اشتعال دمایی است که در آن به اندازه کافی مولکول‌های هیدروکربن سبک‌تر تبخیر شده و مشتعل می‌شوند. در نقطه اشتعال، بخارات مشتعل شده، اما سیال توده‌ای مشتعل نمی‌شود، بنابراین آتش پایدار نمی‌ماند. نقطه آتش‌سوزی دمایی است که در آن احتراق رخ می‌دهد و آتش ادامه می‌یابد. نقطه آتش به طور معمول چندین درجه (50+) بالاتر از نقطه اشتعال است. توجه به این نکته مهم است زیرا این که یک روان‌کننده میتواند بدون احتراق در دمای بالا مقاومت کند، به این معنی نیست که میتواند برای مدت نامحدودی در آن دماها دوام داشته باشد. برای این مورد، باید به پایداری اکسیداتیو روان‌کننده نگاه کنید. این ویژگی معمولاً توسط مقدار تست اکسیداسیون مخزن تحت فشار چرخشی روان‌کننده (RPVOT) گزارش می‌شود که نشان می‌دهد چقدر مایع در برابر اکسیداسیون مقاومت می‌کند.
سیالات نسوز هنگامی که نشتی در یک منطقه با دمای بالا رخ دهد، علامت خود را نشان می‌دهند. شیلنگ‌ها و لوله‌های هیدرولیک ممکن است ترک بخورند و به روانکار اجازه دهند تا از آنها پاشیده شود. این رویداد میتواند در مدت زمان کوتاهی باعث آتش‌سوزی شود. استفاده از مایع ضد حریق این خطر را تا حد زیادی کاهش می‌دهد و حتی ممکن است نیاز به سیستم اطفاء حریق را کاهش دهد. در حالی که سیالات نسوز قیمت بالاتری دارند، اما اغلب در ملاحظات ایمنی که ایجاد می‌کنند، این هزینه جبران می‌شود. به خاطر داشته باشید با انتخاب سیال مناسب می‌توانید از عملکرد ایمن تجهیزات خود بدون از دست دادن خواص روانکاری لازم اطمینان حاصل کنید.
محیط‌هایی که به سیالات نسوز نیاز دارند
هنگامی که تجهیزات با یک جزء روغن‌کاری شده کار می‌کنند، آتش همیشه باید مورد توجه قرار گیرد. با این حال، زمانی که روانکار مورد استفاده نقطه اشتعال ضعیفی داشته و منبع احتراق یا سطوح داغ در نزدیکی آن قرار دارند، خطر آتش‌سوزی ممکن است بالاتر باشد. هنگامی که روان‌کننده‌ها تحت فشار هستند، مانند خطوط هیدرولیک، خطر نشتی کوچک و اسپری ریز روان‌کننده در هوا وجود دارد. این موارد نشتی میتواند نتیجه خرابی قطعات در نقاطی مانند اتصالات، شیلنگ‌های فرسوده و مهر و موم باشد، به خصوص اگر سیستم‌ها اخیراً تحت سرویس قرار گرفته‌اند یا برای مدت طولانی کار کرده‌اند. هنگامی که نشتی رخ داده و مایع پاشیده می‌شود، سیستم بیشتر در معرض خطرات مربوط به آتش‌سوزی قرار می‌گیرد. اگر این سیستم‌های تحت فشار در نزدیکی شعله‌های باز و یا تجهیزاتی که در دمای بالا کار می‌کنند، مانند کارخانه‌های فولاد، خشک‌کن‌های درام یا اجاق‌ها قرار داشته باشند، شرایط مستعد آتش‌سوزی فاجعه‌بار خواهد بود.
قابلیت احتراق اولیه میتواند از سیال یا بخارات تولید شده توسط سیال نشات بگیرد. در این محیط‌های پرخطر، سیالات روان‌کننده به گونه‌ای طراحی و مشخص می‌شوند که استانداردهای مقاوم در برابر آتش را برآورده کنند. نمونه‌هایی از صنایع و تجهیزاتی که در آنها این سیالات مقاوم در برابر آتش توصیه می‌شود عبارتند از ریخته گری (پرس، کوره‌های تجهیزات سیار و ماشین‌های ریخته‌گری،کنترل کوره، ماشین‌آلات قالب‌گیری و مغزه‌گیری)؛ فلزکاری (کنترل‌های کوره، آسیابهای نورد، ماشین‌های جوشکاری و تجهیزات هیدرولیک)؛ عملیات آهنگری / اکستروژن (پرس و تجهیزات متحرک)؛ استخراج معادن (نقاله، تجهیزات ماشین و تجهیزات استخراج مداوم)؛ و نیروگاه‌ها (سیستم‌های کنترل الکتروهیدرولیک و توربین‌های بخار/گاز).
انواع سیالات هیدرولیک
انواع سیالات هیدرولیک از جمله روغن هیدرولیک در استاندارد ISO 6743-4:2015 طبقه‌بندی و تعریف شدهاند. آنهایی که خواص ضد حریق دارند، که معمولاً سیالات هیدرولیک مقاوم در برابر آتش (FRHF) نامیده می‌شوند، در این استاندارد تودرتو هستند و به شش دسته تقسیم می شوند: HFAE، HFAS، HFB، HFC، HFDR و HFDU.
امولسیون روغن در آب
این امولسیون‌ها برای حفظ قطرات کوچک روغن پراکنده در آب با ترکیبات 95 درصد آب و 5 درصد روغن فرموله شدهاند. این سطح از محتوای آب ممکن است مقاومت عالی در برابر آتش و قابلیت انتقال حرارت را ارائه دهد، اما این نکته منجر به خواص روانکاری ضعیف و از بین رفتن محافظت در برابر خوردگی طبیعی می‌شود. امولسیونهای روغن در آب برای ارائه سطح مناسبی از محافظت در برابر خوردگی، به مواد افزودنی متکی هستند. این سیالات به دلیل ویسکوزیته کم و قابلیت‌های حفاظتی محدود در برابر سایش، تنها در کاربردهای ویژه‌ای که نیاز به روانکاری پایینی دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند.
امولسیون آب در روغن
به این فراورده‌ها امولسیونهای معکوس می‌گویند که در آن روغن غالب است. قطرات کوچک آب در روغنی با ترکیبات 40 درصد آب و 60 درصد روغن پراکنده می‌شوند. این فرمول یک بسته متعادل‌تر با مقاومت خوب در برابر آتش و قابلیت انتقال حرارت عالی را فراهم می‌کند. اگرچه در مقایسه با امولسیونهای روغن در آب، این امولسیون‌ها دارای روانکاری و محافظت بهتری در برابر خوردگی هستند، اما همچنان به مواد افزودنی برای برآورده کردن حداقل نیازهای روانکاری برای اکثر کاربردها نیاز دارند. امولسیونهای آب در روغن ظاهری شیری دارند و معمولاً با ویسکوزیته بین 100 تا 120 سانتی استوک و وزن مخصوص 0.92 تولید می‌شوند. مانند سایر سیالات هیدرولیکی نسوز، مقاومت در برابر آتش در درجه اول توسط آب موجود در فرمولاسیون حاصل می‌شود. هنگامی که محصول در معرض دمای بالا قرار می‌گیرد، آب به بخار تبدیل شده که باعث کاهش اشتعال روغن می‌شود. این امولسیون ها همچنین قطرات آب را در اندازه کوچک نگه می‌دارند تا فیلتراسیون همچنان به عنوان یک گزینه عالی مطرح باشد.
محلول‌های واتر گلیکول
این محلول‌ها که اغلب محلول‌های پلیمری آب نامیده می‌شوند، با 60 درصد گلیکول و 35 درصد آب فرموله می‌شوند. روان‌کننده‌های مبتنی بر گلیکول در این محلول‌ها مزایایی مانند نقطه انجماد پایین‌تر را ارائه می‌دهند، در حالی که مقاومت در برابر آتش و قابلیت انتقال حرارت توسط آب تامین می‌شود. آنها همچنین به مواد افزودنی برای تامین روانکاری کافی و محافظت در برابر خوردگی و سایش نیاز دارند. گلیکول میتواند خاصیت پاک‌کنندگی طبیعی و شاخص ویسکوزیته بالاتری نسبت به سایر روغن‌های پایه ایجاد کند. با این حال، خطر ناسازگاری با سایر سیالات، رنگ‌ها و پوشش‌ها، و همچنین تمایل به نازک شدن برشی در هنگام استفاده از بهبود‌دهنده‌های شاخص ویسکوزیته وجود دارد.
استرهای فسفات
روغن‌های پایه فسفات-استر برخی از مقاوم‌ترین فرمول‌های روان‌کننده در برابر آتش هستند. آنها مقاومت ذاتی در برابر آتش را از خواص ساختار مولکولی خود بدست می‌آورند. استرهای فسفات خورنده نیستند. این ترکیبات پایداری اکسیداتیو عالی و ویژگی‌های ضد سایش دارند و تا دمای 150 درجه سانتی‌گراد کارایی دارند. آنها همچنین روانکاری خوبی دارند، به ویژه در شرایط مرزی و اغلب با ویسکوزیته 22 تا 100 ISO VG تولید می‌شوند. وزن مخصوص آنها از آب بیشتر است. با این حال، استرهای فسفات دارای شاخص ویسکوزیته بسیار پایین (کمتر از 60) بوده و به هیدرولیز حساس هستند. این محصولات اغلب برای ماشین‌های ریخته‌گری آلومینیوم، کوره‌های ذوب و کاربردهای کارخانه فولاد استفاده می‌شوند.
سایر سیالات هیدرولیک سنتتیک ضد حریق
سایر مواد مصنوعی مانند پلی استر و پلی اتر گلیکول‌ها به عنوان سیال‌های هیدرولیک نسوز قابلیت‌های متفاوتی دارند. برای مقاصد مقاومت در برابر آتش، این‌ها ممکن است به اندازه سایر سیالات اصلی رایج نباشند، اگرچه ممکن است مزایای منحصر به فردی مانند شاخص ویسکوزیته بالاتر و روانکاری عالی ارائه دهند. برخی از گزینه‌های جایگزین با استرهای طبیعی برای افزایش قابلیت تجزیه زیستی، خواص سمیت کم و نقطه اشتعال بالاتر نسبت به سایر مایعات غیر آبی مقاوم در برابر آتش فرموله شدهاند.
اشتعال‌پذیری
Factory Mutual یا FM تاییدیه‌ها و گواهینامه‌هایی را برای تجهیزات مختلف جهت حفاظت در برابر آتش ارائه می‌دهد. سیالات صنعتی با استفاده از استاندارد FM 6930 به منظور طبقه‌بندی ویژگی‌های اشتعال‌پذیری آنها آزمایش می‌شوند. این ارزیابی‌ها می‌توانند محدودیت‌های برخی از سیالات هیدرولیک مورد استفاده در کاربردهایی که در آنها خواص مقاوم در برابر آتش مورد نیاز است، روشن کند. استاندارد FM 6930 روان‌کننده‌هایی را تایید می‌کند که یکی از سه سطح الزامات رتبه‌بندی را که به عنوان گروه 0، 1 یا 2 مشخص شده است را برآورده می‌کند. به خاطر داشته باشید که این استاندارد محدود به قابلیت اشتعال است و هیچ ملاحظات دیگری در مورد سیال یا روان کننده را شامل نمی‌شود. این ویژگی‌های اشتعال پذیری با استفاده از معیارهای عملکردی با این روش‌ها آزمایش می‌شوند: تعیین نرخ آزاد شدن حرارت شیمیایی با استفاده از یک اسپری اتمیزه‌شده سیال، اندازه‌گیری شار حرارتی بحرانی برای احتراق سیال، و محاسبه پارامتر اشتعال‌پذیری اسپری سیال (SFP) ).
تعمیر و نگهداری سیالات هیدرولیک مقاوم در برابر آتش بر پایه آب
هر فرمولاسیونی با مقادیر بالاتر آب مستعد رشد باکتری و سایر میکروب‌ها خواهد بود. بیوساید ترتیمنت (بیوساید یک ترکیب شیمیایی است که برای کنترل موثر رشد میکروبی فرموله و به محیط افزوده می‌شود) باید به دقت در این سیستم‌ها متعادل شوند، به ویژه برای امولسیونهای روغن در آب با 95 درصد آب. در امولسیون‌ها، نسبت بین آب و روغن پایه باید کنترل شود تا مقاومت موثر در برابر آتش حفظ شود. حفظ سطح آب لازم به آزمایش دوره‌ای نیاز دارد. هنگام بازیابی مقادیر مورد نظر آب، همیشه به مشخصات سازنده روانکار و هر استاندارد شرکتی که بر پروتکل های حفاظت در برابر آتش نظارت می‌کند، توجه کنید. سیالات هیدرولیک نسوز مبتنی بر آب نیز باید به طور دوره ای از نظر سطوح pH، خورندگی، محافظت در برابر سایش، شرایط نگهداری کنترل شده و ماندگاری بررسی شوند.
کنترل آلودگی
مانند اکثر روان‌کننده‌ها در کاربردهای صنعتی، سیالات هیدرولیک مقاوم در برابر آتش باید تمیز، خنک و خشک نگه داشته شوند. پایداری اکسیداتیو و حرارتی در بین انواع مختلف سیالات بسیار متفاوت است. باید دقت کرد که روغن در محدوده دمایی قابل قبول نگه داشته شود. تجزیه و تحلیل روغن اغلب برای بررسی سطوح غیرعادی آلودگی، غلظت نامطلوب آب، نوسانات تعداد اسید، بقایای سایش یا سایر تغییرات در خواص فیزیکی یا شیمیایی روغن پایه و مواد افزودنی ضروری است.
هنگام مدیریت مخزن و سایر نقاط نفوذ باید عوامل محیطی را نیز در نظر گرفت. وقتی سیال در حین کار از مخزن خارج می‌شود، آلاینده‌ها به راحتی می‌توانند وارد سیستم شوند. این آلاینده‌ها نه تنها می‌توانند عملکرد تجهیزات را مختل کنند، بلکه می‌توانند برخی ویژگی‌های مقاوم در برابر آتش را نیز تغییر دهند.
دستگاه‌های تنفسی با مواد خشک‌کننده و فیلتر ذرات باید اندازه مناسبی داشته باشند تا از روغن در برابر این آلاینده‌های موجود در هوا محافظت کنند. فراموش نکنید که نقاط ورودی فضای اصلی را ببندید. در غیر این صورت، هوا به سادگی در مسیری با کمترین مقاومت جریان می‌یابد، که ممکن است از طریق عنصر تنفسی نباشد. فیلتراسیون برای حفظ طول عمر بیشتر سیستم‌های هیدرولیک، به ویژه شیرها، مهر و موم محرک‌ها و پمپ‌ها بسیار مهم است. سیالات هیدرولیک مقاوم در برابر آتش را می‌توان به همین روش مدیریت کرد، حتی آنهایی که بر پایه آب هستند.
ابتدا، حداقل الزامات فیلتراسیون و محدودیت‌های تعریف شده توسط سازنده تجهیزات و سیال هیدرولیک را برآورده کنید. سپس، هر گونه تعدیل مناسب را در این توصیه‌ها انجام دهید تا اهداف پاکیزگی تعیین شده توسط برنامه قابلیت اطمینان خود را برآورده کنید.
ملاحظات در طول تغییرات
تغییر روانکار در هر کاربرد نباید بدون در نظر گرفتن دقیق درجه سازگاری و مقدار سیال باقیمانده در سیستم انجام شود. ارتقاء به سیستمی با سیال نسوز یا تغییر به نوع دیگری از روغن پایه نیاز به توجه بیشتری دارد. همیشه در حالی که سیستم هنوز گرم است مایع را تخلیه کنید و تمام تلاش خود را بکنید تا تمام مایعات را از هر گوشه و شکافی پاک کنید. تمام فیلترها و سایر اجزایی که دارای مقادیر اشباع از مایع باقیمانده هستند را تعویض کنید. هنگام تغییر به یک سیال دیگر، همیشه سازگاری مواد مهر و موم، رنگ و سایر پوشش‌ها، به ویژه برای سیالات سنتتیک را در نظر بگیرید. به طور کلی توصیه می‌شود یک مایع شستشوی مناسب را با حداقل بار یا بدون بار به گردش در آورید تا روغن باقیمانده قبلی را بکشید. پس از آن، سیستم را تا سطح صحیح با سیال ضد حریق مشخص شده پر کنید. استاندارد ISO 7745 روش‌های کلی شستشو و تعویض و همچنین ملاحظات تغییر خاص به لحاظ ویسکوزیته، روانکاری، چگالی و سازگاری برای هر سیال هیدرولیک نسوز ارائه می‌کند. همچنین، همیشه برای دریافت اطلاعات سازگاری با سازندگان سیالات مشورت کنید.
سخن آخر
سیال هیدرولیک باید بتواند تحت فشار کار کند و مجموعه ای از خطرات از جمله آتش‌سوزی را کاهش دهد. روغن پایه بسیار مهم خواهد بود، چه یک ماده مصنوعی مانند یک استر فسفات باشد که به طور طبیعی در برابر احتراق مقاومت می‌کند، یا یک سیال مبتنی بر آب، که به تبخیر آب برای ایجاد بخار و خفه کردن هرگونه پتانسیل آتش قریب الوقوع متکی است. با این وجود، این مسئولیت فردی است که سیال را متناسب با برنامه خود انتخاب کنید و تمام عوامل لازم را به دقت در نظر بگیرد.
در نظر داشتن مواردی شامل ویسکوزیته، شاخص ویسکوزیته، پایداری اکسیداسیون، پایداری حرارتی و حفاظت در برابر سایش و خوردگی از جمله مواردی است که باید در نظر گرفته شود. سیستم‌های هیدرولیک که با سیالات نسوز کار می‌کنند، اغلب به اصلاحاتی نیاز دارند (مانند کوتاه کردن یا بزرگ کردن خطوط ورودی برای جلوگیری از کاویتاسیون یا استفاده از انواع خاصی از فیلترها برای سیالات مبتنی بر آب). در هر صورت، انتخاب سیالات هیدرولیک نسوز مزایای اثبات شده‌ای دارد و تصمیمی حیاتی در به حداقل رساندن خطرات آتش‌سوزی و جلوگیری از خرابی تجهیزات فاجعه بار محسوب می‌شود.
منابع
Fitch, B. (2018) When to use fire-resistant hydraulic fluids. https://www.machinerylubrication.com/Read/31308/fire-resistant-fluids.
Corporation, N. (2020) Fire-resistant hydraulic fluids: What you should know. https://www.machinerylubrication.com/Read/31775/fire-resistant-fluids.
سوالات متداول
بله، استانداردها و گواهینامه‌های صنعتی مختلفی وجود دارد که بر عملکرد، ایمنی و اثرات زیست‌محیطی سیالات هیدرولیک مقاوم در برابر آتش حاکم است. استانداردهای رایج شامل مواردی است که توسط سازمان‌هایی مانند انجمن ملی حفاظت از آتش (NFPA)، سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) و دستورالعمل‌های اتحادیه اروپا تنظیم شده است. مهم است سیالاتی انتخاب کنید که مطابق با استانداردهای مربوطه برای کاربرد شما باشد.
سیالات نسوز معمولاً در مقایسه با سیالات معمولی هزینه اولیه بالاتری دارند. با این حال، هزینه آسیب احتمالی آتش‌سوزی یا خرابی ناشی از حوادث مربوط به سیال هیدرولیک میتواند بسیار بیشتر از سرمایه‌گذاری اولیه باشد. ارزیابی کل هزینه از جمله ملاحظات ایمنی و محیطی، هنگام مقایسه گزینه‌های مختلف سیال ضروری است.
بله، ممکن است نیاز به روش‌های ویژه و روش‌های نگهداری مخصوص وجود داشته باشند. به عنوان مثال، مایعات مبتنی بر آب می توانند مستعد رشد میکروبی و خوردگی باشند که نیاز به نظارت و تریتمنت منظم دارند. پیروی از توصیه‌های سازنده برای ذخیره‌سازی، جابجایی و نگهداری بسیار مهم است.
