น้ำมันที่สกัดจากปิโตรเลียมเป็นสารหล่อลื่นที่ยอดเยี่ยม ดังนั้นระบบที่ใช้น้ำมันชนิดนี้เป็นตัวกลางในการถ่ายทอดพลังงานจึงสามารถคาดหวังอายุการใช้งานที่ยาวนานและเชื่อถือได้ อย่างไรก็ตาม ในหลายระบบและแอปพลิเคชัน น้ำมันที่สกัดจากปิโตรเลียมมีข้อเสียสำคัญประการหนึ่ง คือ เมื่ออยู่ภายใต้ความดัน น้ำมันอาจพ่นออกมาผ่านรอยรั่วและก่อให้เกิดฝอยละออง (oil spray) ซึ่งฝอยละอองนี้กลายเป็นสาเหตุของเพลิงไหม้ในโรงงานอุตสาหกรรมจำนวนมาก

โดยปกติแล้ว เมื่อเราใช้น้ำมันที่สกัดจากปิโตรเลียม ความเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้มีไม่สูงนัก — เนื่องจากน้ำมันแร่ไม่ติดไฟได้ง่ายที่อุณหภูมิห้อง และมีความสามารถในการดับเปลวไฟคล้ายกับไม้ขีดไฟไม้ แต่เมื่อท่อที่ทำงานภายใต้ความดันสูงเกิดรอยรั่วเล็กน้อย น้ำมันจะพ่นออกเป็นฝอยละอองละเอียด ซึ่งฝอยละอองนี้เป็นส่วนผสมที่ติดไฟได้ง่ายมาก และสามารถจุดติดได้โดยง่ายอย่างยิ่ง — รอยรั่วประเภทนี้จึงสามารถมองว่าเป็นเสมือนหัวฉีดเชื้อเพลิง

ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่มีความเสี่ยงจากไฟไหม้ ประเด็นสำคัญประการแรกคือความปลอดภัยของพนักงาน และความสามารถในการรักษาการผลิตให้ดำเนินต่อไปได้โดยไม่เกิดเหตุเพลิงไหม้ขึ้นโดยไม่ตั้งใจ หากสภาพแวดล้อมดังกล่าวสามารถก่อให้เกิดแหล่งจุดระเบิดโดยไม่ตั้งใจได้ ก็จำเป็นต้องใช้น้ำมันไฮดรอลิกแบบทนไฟ อย่างไรก็ตาม การใช้น้ำมันชนิดนี้จะส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานเพิ่มขึ้น (เนื่องจากราคาน้ำมันไฮดรอลิกแบบทนไฟสูงกว่าน้ำมันแร่) และลดอายุการใช้งานของชิ้นส่วน

วัตถุประสงค์ของบทนี้คือ เพื่อระบุน้ำมันไฮดรอลิกแบบทนไฟที่ใช้กันทั่วไปในระบบไฮดรอลิก พิจารณาประเด็นบางประการที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานน้ำมันเหล่านี้ และให้คำแนะนำด้านการบำรุงรักษา

การประเมินคุณสมบัติทนไฟ

น้ำมันทนไฟไม่ใช่น้ำมันที่ไม่ติดไฟเลย — ตามชื่อที่ระบุไว้ น้ำมันเหล่านี้เพียงแต่ยากต่อการลุกไหม้เท่านั้น หากน้ำมันทนไฟถูกทำให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิสูงพอ มันก็จะลุกไหม้ในที่สุด

ความต้านทานไฟไหม้ของของเหลวเฉพาะชนิดหนึ่งจะถูกกำหนดโดยการวัดทางเทคนิคสามประการ ได้แก่ จุดวาบไฟ (flash point), จุดติดไฟ (fire point) และอุณหภูมิการลุกไหม้เอง (auto-ignition temperature) ของเหลวอ้างอิงที่ใช้ในการทดสอบทั้งสามรายการต่อไปนี้คือน้ำมันไฮดรอลิกที่สกัดจากปิโตรเลียม

จุดวาบไฟ

จุดวาบไฟของของเหลวคืออุณหภูมิที่ต้องทำให้ของเหลวนั้นร้อนถึงก่อนที่จะปล่อยไอระเหยจากผิวหน้าออกมามากพอจนเกิดการลุกไหม้เมื่อนำเปลวไฟมาใกล้ สำหรับน้ำมันไฮดรอลิกที่สกัดจากปิโตรเลียม หากทำให้ร้อนถึงช่วง 350–450°F (176.6–232.2°C) จะมีไอระเหยปล่อยออกมาในปริมาณที่เพียงพอต่อการลุกไหม้เมื่อนำเปลวไฟมาใกล้ อย่างไรก็ตาม เมื่อนำเปลวไฟออกแล้ว การลุกไหม้จะหยุดลงทันที

จุดติดไฟ

จุดติดไฟคืออุณหภูมิที่น้ำมันต้องถูกทำให้ร้อนถึง เพื่อให้น้ำมันยังคงลุกไหม้ต่อเนื่องหลังจากนำเปลวไฟที่ใช้ในการทดสอบออกแล้ว ที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดติดไฟนี้ ไอระเหยจะถูกปล่อยออกมาจากผิวหน้าน้ำมันในปริมาณที่เพียงพอ ดังนั้นเมื่อเกิดการลุกไหม้ขึ้นแล้ว น้ำมันจะยังคงลุกไหม้ต่อไปด้วยตนเองแม้แหล่งกำเนิดเปลวไฟจะถูกนำออกไปแล้ว

อุณหภูมิการลุกไหม้เอง

อุณหภูมิการติดไฟเอง (AIT) คือ อุณหภูมิที่น้ำมันลุกไหม้เองโดยไม่มีเปลวไฟหรือประกายไฟจากภายนอก

ของไหลที่จัดอยู่ในประเภททนไฟมีจุดวาบไฟ จุดติดไฟ และอุณหภูมิการติดไฟเองสูงกว่าน้ำมันไฮดรอลิกที่ผลิตจากปิโตรเลียม

ชนิดของของไหลไฮดรอลิกที่ทนไฟ

ของไหลไฮดรอลิกที่ทนไฟสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก ได้แก่ ของไหลที่มีส่วนประกอบของน้ำ และของไหลสังเคราะห์

ของไหลไฮดรอลิกที่มีส่วนประกอบของน้ำ

ตัวกลางทำงานไฮดรอลิกตัวแรกคือน้ำ น้ำมีข้อจำกัดบางประการ (โดยเฉพาะด้านการหล่อลื่น) แต่ไม่ติดไฟ ดังนั้นแนวทางดั้งเดิมเมื่อต้องการคุณสมบัติทนไฟจึงใช้น้ำแทนโดยตรง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากจำเป็นต้องมีคุณสมบัติการหล่อลื่นบางประการ จึงนำน้ำมันกับน้ำมาทำให้เกิดอิมัลชันร่วมกัน

อิมัลชันน้ำในน้ำมัน (W/O Emulsion)

นี่คือของเหลวที่ทนไฟซึ่งมีน้ำเป็นส่วนประกอบหลัก ประกอบด้วยน้ำและน้ำมัน ไม่ใช่สารละลาย — เนื่องจากน้ำกับน้ำมันไม่สามารถละลายเข้าด้วยกันได้ สำหรับของเหลวนี้ น้ำมันจะถูกกระจายตัวเป็นหยดเล็กมากโดยสารเคมีที่ทำหน้าที่เป็นอิมัลซิไฟเออร์ (emulsifier) และกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งตัวทำละลายที่เป็นน้ำ ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณสมบัติด้านการหล่อลื่นของของเหลวนี้ เมื่อของเหลวนี้สัมผัสเปลวไฟ น้ำจะระเหยกลายเป็นไอน้ำและดับเปลวไฟ

ของเหลวน้ำ/น้ำมันแบบสองเฟสนี้เรียกว่า อิมัลชัน (emulsion) ในช่วงเวลาที่ของเหลวนี้ถูกใช้อย่างแพร่หลาย สัดส่วนทั่วไปคือ น้ำ 60% ต่อน้ำมัน 40% โดยน้ำทำหน้าที่เป็นเฟสหลัก ส่วนน้ำมันทำหน้าที่เป็นหยดที่กระจายตัว

ของเหลวที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบสูง (HFA)

นี่คือของเหลวที่ทนไฟ ซึ่งน้ำเป็นส่วนประกอบหลัก ปัจจุบัน ยกเว้นในระบบที่มีการสูญเสียของเหลวทำงานปริมาณมากเนื่องจากการรั่วซึม ประเภทนี้จึงถูกใช้งานในระบบไฮดรอลิกน้อยมาก — ระบบที่ใช้ของเหลวนี้แลกเปลี่ยนอายุการใช้งานของชิ้นส่วนที่สั้นลงเพื่อแลกกับข้อได้เปรียบด้านเศรษฐกิจบางประการ เนื่องจากมีราคาค่อนข้างถูก (น้ำประกอบเป็นอย่างน้อย 90% ของส่วนผสม)

อิมัลชันที่ผลิตด้วยน้ำมันความเข้มข้น 1–10% เรียกว่าของเหลวฐานน้ำสูง (สารละลายแบบน้ำมันในน้ำ) หากผู้ใดกล่าวว่าระบบที่ตนใช้งานใช้ "สารละลายที่มีน้ำมัน 5%" หมายความว่า มีน้ำ 95% และน้ำมัน 5% หรือมีสัดส่วนทางเคมีเท่ากับ 95:5

อิมัลชันแบบน้ำมันในน้ำ (HFB)

อิมัลชันน้ำ/น้ำมันสมัยใหม่ที่ใช้ในระบบไฮดรอลิกเป็นของเหลวสีขาวขุ่น ประกอบด้วยน้ำมัน 60% และน้ำ 40% — สัดส่วนนี้กลับกันเมื่อเทียบกับชนิด HFA รุ่นก่อนหน้า (ซึ่งมีน้ำ 60% และน้ำมัน 40%) เนื่องจากส่วนประกอบหลักของของเหลวนี้คือน้ำมัน โดยน้ำทำหน้าที่เป็นเฟสที่กระจายตัว ดังนั้นอิมัลชัน HFB จึงมีสมบัติในการหล่อลื่นที่ดีกว่า HFA แต่ความสามารถในการทนไฟลดลงเล็กน้อย

ความหนืดของอิมัลชันน้ำ/น้ำมัน

เช่นเดียวกับน้ำมันปิโตรเลียม ความหนืดเป็นคุณสมบัติที่สำคัญของอิมัลชันน้ำ/น้ำมัน เนื่องจากของเหลว HFA มีปริมาณน้ำไม่น้อยกว่า 90% ความหนืดของมันจึงโดยหลักการแล้วเท่ากับความหนืดของน้ำ ซึ่งทำให้มันเป็นสารหล่อลื่นที่มีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ

ในทางกลับกัน แม้อิมัลชัน HFB จะประกอบด้วยน้ำมันประมาณ 60% ก็ไม่ได้หมายความว่าความหนืดของมันจะเท่ากับความหนืดของน้ำมันพื้นฐานที่ใช้ เนื่องจากผลของแรงเฉือนระหว่างสองเฟส อิมัลชัน HFB จึงแสดงความหนืดต่ำกว่าที่คาดไว้ เพื่อให้มั่นใจว่าชิ้นส่วนต่าง ๆ ภายในระบบจะได้รับการหล่อลื่นอย่างเพียงพอ อิมัลชัน HFB ที่ใช้งานควรจะมีความหนืดสูงกว่าน้ำมันปิโตรเลียมที่ใช้ทั่วไปในระบบนั้น ตัวอย่างเช่น หากระบบหนึ่งใช้น้ำมันปิโตรเลียมที่มีความหนืด 150 SUS (32 cSt) ที่อุณหภูมิ 100°F (37.7°C) อิมัลชัน HFB ที่ใช้ควรมีความหนืด 375 SUS (80.9 cSt) ที่อุณหภูมิ 100°F (37.7°C)

เมื่อของไหลที่ใช้งานผ่านปั๊มไฮดรอลิกและระบบ ผลของการเฉือนระหว่างสองเฟสจะทำให้เกิดการลดลงของความหนืดในอิมัลชัน HFB เพื่อให้มั่นใจว่าชิ้นส่วนต่าง ๆ ได้รับการหล่อลื่นอย่างเหมาะสม ความหนืดของอิมัลชัน HFB ควรสูงกว่าความหนืดของน้ำมันปิโตรเลียมทั่วไปสำหรับระบบนั้น

ปัญหาที่เกิดกับอิมัลชันน้ำมันในน้ำ

การเก็บของเหลวไฮดรอลิกที่ทนไฟซึ่งมีส่วนประกอบเป็นน้ำไว้ในถังเก็บอาจก่อให้เกิดปัญหา สำหรับอิมัลชัน HFB ปัญหาหลักสองประการคือ การแยกตัวออกเป็นเฟส และ การเจริญเติบโตของแบคทีเรีย

การแยกตัวของเฟส

อิมัลชัน HFB ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ ที่อุณหภูมิ 32°F (0°C) จะเริ่มเกิดน้ำแข็งขึ้น และที่ประมาณ -10°F (-23.3°C) อิมัลชันจะแข็งตัวอย่างสมบูรณ์ วงจรการแช่แข็งและละลายซ้ำๆ จะทำให้สองเฟสแยกตัวออกจากกัน: ที่จุดเยือกแข็งของน้ำ (32°F / 0°C) หยดน้ำบางส่วนในอิมัลชันจะแข็งตัวกลายเป็นผลึกน้ำแข็ง เมื่อระบบอุ่นขึ้นและน้ำแข็งละลาย อิมัลชันอาจไม่กลับมาอยู่ในสถานะเดิมอีก — ณ จุดนี้ของเหลวจะทำให้ชิ้นส่วนมีแนวโน้มเกิดสนิมมากขึ้น และไม่สามารถทำหน้าที่เป็นสารหล่อลื่นที่ดีได้อีกต่อไป

การแช่แข็งและละลายซ้ำๆ หลายครั้งจะทำให้เฟสน้ำและเฟสไขมันแยกตัวออกจากกันอย่างถาวร หลังจากแยกตัวแล้ว การนำสองเฟสกลับเข้าสู่สถานะอิมัลชันอีกครั้งจะทำได้ยากมาก หรืออาจเป็นไปไม่ได้เลย และความต้านทานไฟก็จะกลายเป็นประเด็นที่น่ากังวลอย่างยิ่ง

การตรวจสอบการแยกเฟส

การตรวจสอบด้วยตาเปล่าใช้เพื่อตรวจสอบว่าเอไมล์ชันเกิดการแยกเฟสหรือไม่ ซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะระบุได้ว่าทั้งสองเฟสแยกตัวออกจากกันแล้วหรือยังในถังเก็บ — ให้เก็บตัวอย่างน้ำมันมาหนึ่งตัวอย่าง เทลงในขวดปากกว้าง แล้วทิ้งไว้สักครู่ คุณจะสังเกตเห็นน้ำที่แยกตัวออกมาลอยตัวอยู่ที่ก้นขวด

หากคุณสงสัยว่าการแยกเฟสมีความรุนแรงมาก โปรดติดต่อผู้จัดจำหน่ายของเหลวของท่าน — พวกเขาอาจแนะนำให้เปลี่ยนของเหลวใหม่

การเจริญเติบโตของแบคทีเรีย

ภายใต้อุณหภูมิที่เหมาะสม แบคทีเรียสามารถเจริญเติบโตในเอไมล์ชัน HFB ได้ จำนวนแบคทีเรียจำนวนมากอาจทำให้รูเปิดของวาล์วควบคุมการไหลและองค์ประกอบตัวกรองอุดตัน — ผลกระทบทั้งหมดเหล่านี้จะทำให้ระบบทำงานไม่น่าเชื่อถือและเกิดความผิดปกติในการทำงาน

เอไมล์ชัน HFB หลายชนิดมีสารยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย (bacteriostatic additives) เพื่อป้องกันปัญหานี้

การตรวจสอบการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย

การเจริญเติบโตของแบคทีเรียในเอไมล์ชัน HFB สามารถตรวจพบได้ด้วยตาเปล่าและด้วยกลิ่น หากแบคทีเรียเจริญเติบโตในของเหลว ตัวกรองที่ทางเข้าจะมีลักษณะคล้ายถูกเคลือบด้วยเมือกเหนียวหนืด และของเหลวจะปล่อยกลิ่นเหม็นรุนแรง

หากมีการเจริญเติบโตของแบคทีเรียในอิมัลชัน ของเหลวมีแนวโน้มว่าจะต้องถูกเปลี่ยนใหม่

น้ำ-ไกลโคเลน (HFC)

น้ำ-ไกลโคเลนเป็นของเหลวที่ทนไฟชนิดหนึ่งซึ่งมีน้ำเป็นส่วนประกอบหลัก โดยผลิตจากน้ำและไกลโคเลน (เอทิลีนไกลโคเลน) โครงสร้างทางเคมีของมันจึงคล้ายกับสารป้องกันการแข็งตัวของน้ำในระบบระบายความร้อนของรถยนต์มาก

น้ำ-ไกลโคเลนมักมีสีแดงหรือชมพู โดยทั่วไปประกอบด้วยไกลโคเลน 60% และน้ำ 40% พร้อมทั้งมีสารเพิ่มความหนืดเชิงเคมีเพื่อเพิ่มความหนืด เนื่องจากไกลโคเลนสามารถละลายในน้ำได้จริง ของเหลวนี้จึงเป็นเฟสเดียว — ต่างจากอิมัลชัน ซึ่งเมื่อสังเกตภายใต้กล้องจุลทรรศน์จะไม่เห็นหยดของน้ำและไกลโคเลนแยกจากกัน น้ำ-ไกลโคเลนทำงานได้ดีที่อุณหภูมิต่ำ

การเปรียบเทียบอิมัลชัน HFB กับน้ำ-ไกลโคเลน

เมื่อเปรียบเทียบอิมัลชัน HFB กับน้ำ-ไกลโคเลน เราพบว่า:

1. ความเสถียรของอิมัลชัน HFB ต่ำกว่าสารละลายน้ำ-ไกลโคเลน
2. อิมัลชัน HFB ที่มีความเสถียรสูงให้สมรรถนะในการหล่อลื่นที่ดีกว่า
3. อิมัลชัน HFB มีราคาถูกกว่า
4. น้ำ-ไกลโคเลนมีสมรรถนะในการทนไฟที่ดีกว่า
5. น้ำผสมไกลโคลทำงานได้ดีกว่าที่อุณหภูมิต่ำ

ปัญหาที่เกิดจากของไหลไฮดรอลิกที่ใช้น้ำเป็นส่วนประกอบ

การใช้ของไหลไฮดรอลิกที่ทนไฟและใช้น้ำเป็นส่วนประกอบในถังเก็บของไหลไฮดรอลิกก่อให้เกิดปัญหาบางประการ สองประเด็นหลักสำหรับอิมัลชัน HFB คืออายุการใช้งานของชิ้นส่วนลดลง และน้ำระเหยไป

การหล่อลื่นด้วยของไหลที่ใช้น้ำเป็นส่วนประกอบ

เนื่องจากของไหลไฮดรอลิกที่ทนไฟและใช้น้ำเป็นส่วนประกอบมีสัดส่วนน้ำสูงเพื่อให้บรรลุคุณสมบัติทนไฟ ความสามารถในการหล่อลื่นจึงต่ำกว่าน้ำมันปิโตรเลียมมาก — นี่คือข้อจำกัดโดยธรรมชาติของมัน

แม้ว่าจะมีการเติมสารเสริมการหล่อลื่นและสารเพิ่มความลื่นเข้าไปแล้ว ก็ยังทำให้อายุการใช้งานของชิ้นส่วนลดลงเมื่อใช้งานจริง เนื่องจากผลกระทบเชิงลบดังกล่าว ของไหลไฮดรอลิกที่ทนไฟและใช้น้ำเป็นส่วนประกอบจึงมักไม่นิยมใช้ในระบบที่ทำงานภายใต้แรงดันสูงกว่า 1,800 psi (124 บาร์)

ในหมู่ของไหลชนิด HFA ของไหลอิมัลชัน HFB และน้ำผสมไกลโคล ของไหลอิมัลชัน HFB ที่มีเสถียรภาพให้ประสิทธิภาพการหล่อลื่นดีที่สุด รองลงมาคือน้ำผสมไกลโคล และตามด้วย HFA

ตาราง 4-1 ปัจจัยการลดประสิทธิภาพการหล่อลื่นสัมพัทธ์ของของเหลวทนไฟที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ เมื่อเทียบกับน้ำมันปิโตรเลียม ค่าปัจจัยที่สูงขึ้นหมายถึงการสึกหรอของชิ้นส่วนมากขึ้น

การระเหยของน้ำ

ผู้ผลิตของเหลวหลายรายแนะนำให้อุณหภูมิในการทำงานสูงสุดของของเหลวไฮดรอลิกที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบไม่เกิน 140°F (60°C) และควรรักษาไว้ต่ำกว่า 120°F (49°C) ให้ได้มากที่สุด หากร้อนเกิน 140°F (60°C) อาจเกิดการระเหยของน้ำอย่างมาก

เมื่อน้ำระเหยออกจากของเหลวที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ จะเกิดปรากฏการณ์ที่ไม่พึงประสงค์หลายประการ ไอน้ำที่หนีออกจากของเหลวจะควบแน่นบนพื้นผิวโลหะเหล็กที่ไม่มีการป้องกัน ส่งผลให้เกิดสนิม หลังจากผ่านไประยะหนึ่ง คราบสนิมจะลอกออกและกลายเป็นแหล่งของสิ่งสกปรกที่แพร่กระจายไปทั่วระบบ

ของเหลวที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบโดยทั่วไปมักมีสารยับยั้งการเกิดสนิม แต่พื้นผิวโลหะใดๆ ที่ไม่ได้จุ่มอยู่ในของเหลวและไม่มีการป้องกัน จะถูกทำลายโดยไอที่เกิดจากการระเหย

ความต้านทานไฟของของเหลวที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำ ดังนั้นการระเหยของน้ำจึงทำให้ความสามารถในการต้านทานไฟลดลง การระเหยยังส่งผลต่อความหนืดอีกด้วย — ในของเหลวชนิดน้ำ-ไกลโคเลน (water-glycol) การสูญเสียน้ำจะทำให้ความหนืดเพิ่มขึ้น ในขณะที่ในอิมัลชัน HFB การสูญเสียน้ำจะทำให้ความหนืดลดลง และอาจทำให้อิมัลชันไม่เสถียรได้ เพื่อรักษาความสามารถในการต้านทานไฟในระดับสูงสุดและรักษาความหนืดให้อยู่ในเกณฑ์ที่เหมาะสม จำเป็นต้องตรวจสอบปริมาณน้ำในของเหลวทนไฟที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบอย่างสม่ำเสมอ และควบคุมให้อยู่ภายในช่วงความเข้มข้นที่แคบ

รูปที่ 4-11 การระเหยของน้ำจากของเหลวที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ การระเหยทำให้ความสามารถในการต้านทานไฟลดลง เปลี่ยนแปลงความหนืด และทำให้ไอน้ำควบแน่นบนพื้นผิวโลหะจนก่อให้เกิดสนิม

ของเหลวไฮดรอลิกทนไฟสังเคราะห์ (HFDR)

ของเหลวไฮดรอลิกทนไฟสังเคราะห์เป็นน้ำมันที่ผลิตขึ้นโดยมนุษย์ ซึ่งมีคุณสมบัติเด่นคือความต้านทานไฟสูง ในขณะที่คุณสมบัติการหล่อลื่นใกล้เคียงกับน้ำมันปิโตรเลียมมากที่สุด ของเหลวทนไฟสังเคราะห์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือฟอสเฟตเอสเทอร์

หมายเหตุ: ของเหลวสังเคราะห์ที่ทนไฟต้องไม่นำมาผสมกับเรซินซิลิโคน สารเอสเทอร์ซิลิเกต สารเอสเทอร์กรดไดเบสิก สารประกอบเอสเทอร์โพลีออล โพลีอีเธอร์ หรือของเหลวสังเคราะห์อื่นๆ สารสังเคราะห์เหล่านี้อาจมีคุณสมบัติเฉพาะที่จำเป็นสำหรับการใช้งานบางประเภท แต่โดยทั่วไปแล้วไม่จัดว่าเป็นสารทนไฟ

ของเหลวฟอสเฟตเอสเทอร์ทำงานได้ดีภายใต้ความดันสูง และมีคุณสมบัติทนไฟที่ยอดเยี่ยม แต่มีราคาแพง ในระบบที่ใช้ความดันสูงและมีข้อกำหนดด้านความทนไฟ เนื่องจากราคาของฟอสเฟตเอสเทอร์สูง จึงสามารถใช้ส่วนผสมของฟอสเฟตเอสเทอร์กับน้ำมันปิโตรเลียมได้ ส่วนผสมนี้ให้คุณสมบัติหล่อลื่นที่ระบบต้องการ แต่ความสามารถในการทนไฟจะด้อยกว่าฟอสเฟตเอสเทอร์บริสุทธิ์

การเปรียบเทียบของเหลวทนไฟที่มีฐานน้ำกับของเหลวทนไฟสังเคราะห์

เมื่อเปรียบเทียบของเหลวทนไฟที่มีฐานน้ำกับของเหลวทนไฟสังเคราะห์:

6. ของเหลวสังเคราะห์มีคุณสมบัติหล่อลื่นที่ดีกว่า และสามารถทำงานภายใต้ความดันสูงกว่า
7. ของเหลวสังเคราะห์มีราคาแพงกว่า
8. ของเหลวสังเคราะห์มีคุณสมบัติทนไฟที่ดีกว่า
9. ของเหลวชนิดฟอสเฟตเอสเทอร์มีจุดติดไฟประมาณ 455°F (235°C) จุดลุกไหม้ประมาณ 665°F (352°C) และอุณหภูมิการลุกไหม้เองโดยอัตโนมัติประมาณ 1,150°F (621°C)

ของเหลวที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบไม่แสดงคุณสมบัติต้านการลุกไหม้ผ่านจุดติดไฟและจุดลุกไหม้ — เนื่องจากของเหลวเหล่านี้มีน้ำเป็นส่วนประกอบ สำหรับของเหลวชนิดน้ำ-ไกลโคเลน อุณหภูมิการลุกไหม้เองโดยอัตโนมัติอยู่ที่ประมาณ 1,100°F (593°C) ส่วนของเหลวชนิด HFB emulsion มีอุณหภูมิการลุกไหม้เองโดยอัตโนมัติอยู่ที่ประมาณ 825°F (440.6°C)

รูปที่ 4-14 ของเหลวไฮดรอลิกที่ทนไฟ 4 ประเภทและถังบรรจุสำหรับจัดเก็บ จากรูปซ้ายไปขวา: ของเหลวสังเคราะห์ (ฟอสเฟตเอสเทอร์), ของเหลวผสมระหว่างฟอสเฟตเอสเทอร์กับน้ำมัน, ของเหลวชนิด HFB emulsion และของเหลวชนิดน้ำ-ไกลโคเลน

ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับของเหลวไฮดรอลิกที่ทนไฟ

การใช้ของเหลวไฮดรอลิกที่ทนไฟในระบบไฮดรอลิกก่อให้เกิดปัญหาบางประการ ได้แก่ ความเข้ากันได้กับซีลและสารเคลือบป้องกัน การเกิดโฟมและการคงตัวของอากาศ และการตกตะกอน

ความเข้ากันได้ของของเหลวไฮดรอลิกที่ทนไฟ

วัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับซีลแบบไดนามิกในระบบน้ำมันปิโตรเลียมคือยางไนไตรล์ (บูนา-เอ็น) วัสดุชนิดนี้ยังเข้ากันได้ดีกับอิมัลชัน HFB และของเหลวไฮดรอลิกชนิดน้ำ-ไกลโคเลน อีกด้วย ดังนั้น เมื่อระบบเปลี่ยนจากน้ำมันปิโตรเลียมไปใช้อิมัลชัน HFB หรือของเหลวไฮดรอลิกชนิดน้ำ-ไกลโคเลน หากซีลที่มีอยู่เดิมทำจากยางไนไตรล์ ก็ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนซีลใหม่ อย่างไรก็ตาม หากเปลี่ยนไปใช้ของเหลวสังเคราะห์ เช่น ฟอสเฟตเอสเทอร์ จะต้องเปลี่ยนซีลใหม่

เมื่อเปลี่ยนจากน้ำมันปิโตรเลียมไปใช้ของเหลวไฮดรอลิกที่มีส่วนผสมของน้ำ อาจเกิดปัญหากับการเคลือบป้องกันต่างๆ ได้ หากภายในถังเก็บของเหลวถูกเคลือบด้วยสารเคลือบหรือสีที่เข้ากันได้กับน้ำมันปิโตรเลียม ของเหลวไฮดรอลิกที่มีส่วนผสมของน้ำอาจละลายสารเคลือบเหล่านั้นได้

น้ำ-ไกลคอล์และสารเข้มข้นบางชนิดไม่สามารถใช้ร่วมกันได้กับโลหะบางชนิด ซึ่งอาจก่อให้เกิดการกัดกร่อนต่อสังกะสี แคดเมียม แมกนีเซียม และโลหะผสมอะลูมิเนียมบางชนิด ส่งผลให้เกิดตะกรันเหนียวที่อุดตันรูเปิดของวาล์วและตัวกรอง รวมทั้งอาจทำให้สไลด์วาล์วติดขัด จึงขอแนะนำให้หลีกเลี่ยงการใช้ชิ้นส่วนที่ประกอบด้วยโลหะเหล่านี้หรือเคลือบผิวด้วยโลหะเหล่านี้ร่วมกับน้ำ-ไกลคอล์ ชิ้นส่วนดังกล่าวอาจรวมถึงท่อที่ผ่านกระบวนการชุบไฟฟ้า ตะแกรงตัวกรองที่เคลือบด้วยสังกะสีหรือแคดเมียม ข้อต่อท่อ และอุปกรณ์เสริมสำหรับถังเก็บ

วัสดุซีลยางไนไตรล์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับซีลแบบไดนามิกในระบบน้ำมันปิโตรเลียมนั้นไม่สามารถใช้ร่วมกับฟอสเฟตเอสเทอร์หรือส่วนผสมของฟอสเฟตเอสเทอร์ได้ — ของไหลชนิดนี้จำเป็นต้องใช้วัสดุซีลที่เข้ากันได้ เช่น ฟลูโอโรเอลาสโตเมอร์ (Viton), ยางที่มีพื้นฐานจากเรซินอีพอกซี หรือวัสดุซีลอื่นๆ ที่เข้ากันได้

ของไหลสังเคราะห์ที่ทนไฟอาจละลายสีและแล็กเกอร์ที่เข้ากันได้กับน้ำมันปิโตรเลียม แต่ไม่ก่อให้เกิดการกัดกร่อนต่อโลหะทั่วไปที่ใช้ในระบบไฮดรอลิก

โฟมและการคงตัวของอากาศในของไหลที่ทนไฟ

เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำมันปิโตรเลียม ของเหลวที่ทนไฟแบบน้ำและแบบสังเคราะห์มีแนวโน้มที่จะกักเก็บอากาศและเกิดฟองได้มากกว่า หลังจากของเหลวทำงานกลับเข้าสู่ถังเก็บ ของเหลวทนไฟจำเป็นต้องใช้เวลานานขึ้นในถังเก็บเพื่อปล่อยฟองอากาศที่สะสมไว้ทั้งหมด

ดังนั้น ระบบที่ใช้ของเหลวทนไฟควรมีถังเก็บขนาดใหญ่กว่าระบบที่ใช้น้ำมันปิโตรเลียม

การตกตะกอนในของเหลวทนไฟ

เมื่อของเหลวทนไฟไหลกลับเข้าสู่ถังเก็บ จะกักเก็บสิ่งสกปรกที่ลอยอยู่ได้ง่ายกว่าน้ำมันปิโตรเลียม ของเหลวควรสามารถให้อนุภาคสิ่งสกปรกที่มีขนาดเหมาะสมจมลงสู่ก้นถังเก็บได้ แต่ในของเหลวทนไฟ สิ่งสกปรกเหล่านี้จะจมลงได้ยากกว่า

ดังนั้น เมื่อระบบใช้ของเหลวไฮดรอลิกทนไฟ สิ่งแรกที่ควรพิจารณาคือการใช้มาตรการกรองของเหลวที่มีประสิทธิภาพ และไม่ควรละเลยตัวกรองแม่เหล็ก

แนวทางการบำรุงรักษา

การเก็บรักษา

การจัดเก็บของเหลวไฮดรอลิกที่ทนไฟนั้นมีหลักการพื้นฐานเดียวกับการจัดเก็บน้ำมันปิโตรเลียม — ถังบรรจุควรจัดเก็บในแนวข้างเพื่อไม่ให้น้ำสะสมอยู่ที่ส่วนบนและซึมเข้าไป

สำหรับอิมัลชัน HFB มีข้อกำหนดเพิ่มเติมในการจัดเก็บ: เนื่องจากวงจรการแข็งตัวและละลายซ้ำๆ จะส่งผลต่อความเสถียรของสาร จึงจำเป็นต้องเก็บไว้ให้พ้นจากการแข็งตัวอย่างระมัดระวังระหว่างการจัดเก็บ

การถ่ายเทของเหลวจากถังบรรจุไปยังถังเก็บ

การถ่ายเทของเหลวจากถังบรรจุไปยังถังเก็บเป็นขั้นตอนสำคัญอีกขั้นตอนหนึ่ง ก่อนถอดฝาปิดถังบรรจุ ให้ทำความสะอาดฝาด้านบนของถัง และเตรียมอุปกรณ์และเครื่องมือทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับกระบวนการถ่ายเท ได้แก่ ท่อยืดหยุ่น ปั๊มถ่ายเท กระบอกกรอกของเหลว ตัวกรองสำหรับเติมของเหลวลงในถังเก็บ และมือของผู้ปฏิบัติงาน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าชื่อแบรนด์และค่าความหนืดของของเหลวในถังบรรจุนั้นถูกต้อง

หากใช้ปั๊มถ่ายเทในการเคลื่อนย้ายของเหลวทนไฟ โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีของเหลวชนิดอื่นตกค้างอยู่ภายในปั๊ม และวัสดุที่ใช้ทำปั๊มรวมทั้งข้อต่อต่างๆ นั้นเข้ากันได้กับของเหลวชนิดนี้

หลังจากเติมของเหลวที่ทนไฟลงในถังเก็บแล้ว ควรดำเนินการบำรุงรักษาและตรวจสอบตามช่วงเวลาที่กำหนดไว้ การบำรุงรักษาของน้ำมันประกอบด้วย: การเติมให้ถึงระดับต่ำสุด การจัดการกับการรั่วซึม และการเปลี่ยนองค์ประกอบตัวกรอง

ควรตรวจสอบของเหลวไฮดรอลิกที่มีส่วนผสมของน้ำเป็นประจำเพื่อวัดปริมาณน้ำ — ความเข้มข้นต้องรักษาให้อยู่ภายในช่วงแคบมาก มิฉะนั้นความหนืดและความสามารถในการทนไฟจะได้รับผลกระทบ

โดยทั่วไปไม่แนะนำให้เติมน้ำลงในอิมัลชัน HFB เนื่องจากกระบวนการนี้จำเป็นต้องผ่านขั้นตอนการสร้างอิมัลชันใหม่ การเติมน้ำลงในสารละลายไกลโคล-น้ำเป็นเรื่องทั่วไป แต่ไม่ควรทำเพียงแค่ใช้ท่อน้ำจากสวนหยดน้ำลงในถังเก็บโดยตรง น้ำที่เติมเพิ่มเติมต้องไม่มีสิ่งสกปรกหรือแร่ธาตุที่อาจปนเปื้อนระบบ น้ำกลั่นหรือน้ำที่ผ่านกระบวนการกำจัดไอออนเหมาะสมสำหรับใช้กับสารละลายไกลโคล-น้ำ ปริมาณน้ำที่ต้องเติมควรกำหนดจากผลการวิเคราะห์ตัวอย่างน้ำมันในห้องปฏิบัติการ

* HFA มักไม่ถูกใช้ในระบบความดันสูง เนื่องจากมีสมบัติหล่อลื่นที่แย่มาก; ขีดจำกัดความดันจึงเป็นข้อจำกัดเชิงปฏิบัติมากกว่าข้อจำกัดเชิงเทคนิค