液壓裝置在工業生產中應用廣泛，液壓設備需要科學管理，如果有管理漏洞很可能會引起火災，給生產帶來巨大的損失，本文介紹了難燃液壓液的種類及其應用場合。

　　《液壓與氣動》雜志屬技術性期刊，由北京機械工業自動化研究所主辦，1997年創刊。雜志1980年改為公開發行;1993年從季刊改為雙月刊;1999年從小16開改為國際通用的大16開版面，2001年由雙月刊改為月刊。讀者對象為本專業的工程技術人員，有關的銷售人員、治理人員，液壓和氣動設備的安裝、調試、使用、維修人員，有關大專院校師生。

　　主要產品有水包油乳化液(HFAE)和含聚合物水溶液(HFC)，另外還有磷酸酯型(HFDR)產品與合成酯型(HFDU)產品。水-乙二醇型產品是目前冶金行業應用最多的產品。磷酸酯型合成液性能雖好，但在高溫條件下容易分解產生有毒物質，不利于健康環保。合成酯型產品綜合性能優異，可替代其他產品使用，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展趨勢及廢液處理提出了相關看法與建議。

　　0引言

　　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，即難燃液壓液。難燃液壓液主要有水溶性產品及無水型(合成型)產品兩大類，水溶性產品有水乳化液型產品和水-乙二醇型產品等，合成型產品有磷酸酯型產品和多元醇酯型產品等。本文就難燃液壓液的分類、性能、應用條件、發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。根據需要可以提高對金屬材質的防銹、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 ℃，系統壓力不能超過7.0 MPa。適用于煤礦液壓支架靜壓液壓系統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。系統運行溫度通常低于油系統。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，過高蒸發太快。另外水的潤滑性差，所以運行的系統壓力也不能高于7.0 MPa。本產品適用于需要難燃性液體的低壓液壓系統和金屬加工等機械。

　　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定的乳化混合體，是細小水顆粒分散在礦物油連續相里的混合物。在黏度、傾點合適的礦物基礎油和水中(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。此外，該類產品無毒、無味，價格較低，應用較廣。但穩定性較差，長期靜置、高溫和污染都會引起分相，分相的出現會加速泵的過早損傷。該產品適用于冶金、煤礦等行業的中壓和高壓、高溫和易燃系統。表2為WOE-80油包水型乳化液技術指標，該產品與日本Sonic Hubria E400產品性能相當，使用溫度為5～50 ℃。本產品可用于60 ℃以下、工作壓力7～14 MPa、有明火、熱源、易燃易爆環境下的液壓系統，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。該產品具有優良的抗燃性、高黏度指數，良好的穩定性和流動性，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，能使用與礦物油相同的密封材料和軟管，但與鋅、鎘、鎂、銀及未經處理的鋁不相容。適用于冶金和煤礦等行業的低壓和中壓液壓系統以及易于著火的工作環境，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、鋼包滑動口及轉爐煙罩升降設備等，在使用中應定期監測其黏度、水含量及pH值，如超過規定指標，應補加水和添加劑。產品質量標準為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商制訂。另外，中國石油還開發出了一種高性能水-乙二醇難燃液壓液，該產品適用于冶金、機械制造、采礦等行業中有抗燃性需求的液壓系統，如煉鋼電爐液壓系統、高速線材軋機液壓系統以及熱連軋卷板機液壓系統等，質量標準為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油加精選的抗氧化、防水解、抗腐蝕等添加劑，以確保該產品具有優異的氧化安定性和水解安定性。其性能特點如下：

　　●優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、黏度指數高，應用溫度范圍寬;

　　●優良的的抗泡性和抗乳化性;

　　●熱穩定性能突出，使用壽命長;

　　●易生物降解，綠色環保。

　　表6為該類產品典型數據。本產品適用于苛刻條件下工作的連鑄生產線液壓系統和高爐、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，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難燃液壓油的發展現狀

　　2.1乳化液與含聚合物水溶液仍是主流產品

　　絕大多數的液壓系統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火災。自二戰以來，一些產品已經發展成為替代礦物油的更安全選擇。其中的一些，如多氯聯苯，因健康和環境的原因已不再使用。現在，國際標準化組織(ISO)明確有四大類抗燃液壓油(FRHFs) ，并為每個大類根據它們的化學性質制定了代碼;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型液壓油需要經常性的維護來保證安全和無故障的運行。系統溫度需要保持較低以防止水蒸發。同樣地，需要經常檢查其穩定性來保持耐火性。由于HFB型液壓油需要繁瑣的維護以及存在著內在不穩定性，現在已經不太使用了。

　　HFC型液壓油，或者叫水乙二醇型液壓油，是現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、壓力都需要重新調整。所有的HFC型在內的所有水基液壓油，都是不可壓縮的。在運行一個液壓系統時，這種不可壓縮性會使得系統內部的壓力上升非常快。這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合成型產品發展較快

　　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。但是現在被使用的越來越少了，主要原因是不夠環保，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，是現在最通用的HFD型抗燃液壓油。它們與各種系統配件的相容性很好，能與礦物油完全相容，適用于高壓。另外，由于它的有機性，產品具有很好的生物降解能力，無毒無害，非常環保。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保，硅油類的在一些關鍵場合使用，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配而成，具有鐵金屬和非鐵金屬的防腐保護作用，優異的氧化安定作用。因其很高的自燃點，所以在航空、電力、鋼鐵冶金等特殊行業被應用，多元醇酯型液壓油與液壓系統材料有很好的相容性，能與大多數密封材料相容，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，且性能優異，有很好的生物可降解性等優點。根據產品性能介紹，幾種常用難燃液壓液的適用溫度范圍、壓力范圍以及環境適應性如表7所示。由表7可見，合成酯型產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保要求較高的場所，其應用比例在持續增長。

　　3展望與建議

　　難燃液壓油發展迅速，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揮了重要作用。對于含水型產品，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，而且廉價經濟，仍是目前的主導型產品，其性能也在根據使用要求而不斷改進。

　　水乙二醇型液壓液(HFC)主要用于冶金行業及制造業的高溫及有明火的場合，該產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點而被應用于寒冷工作環境下使用的液壓設備中。乳化液產品因外觀不透明、黏度不可調整、潤滑性較差難以滿足很多設備的使用要求，而水乙二醇型產品外觀透明、黏度可調、潤滑性好等特點比乳化液型產品有更多的用途，因此也是現在使用最廣泛的抗燃液壓液。該類產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，水乙二醇型產品仍占據主導地位，并在更多的場合替代乳化液型產品使用。

　　雖然水溶性產品抗燃效果好，而且廉價經濟，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于礦物油，并且與礦物油有一定的相容性，近期發展十分迅速。在合成型產品中，磷酸酯型產品性能雖好，但有毒性，不利于環保，正在被多元醇合成酯型產品(HFDU)替代。體積小、功率高是液壓設備的一大發展趨勢，這勢必使液壓系統壓力更高，但在有抗燃性要求的場合，水乙二醇型產品難以滿足更高壓力的要求，而合成型產品能夠很好地滿足高壓使用要求，已經越來越多地替代水溶性產品得到推廣應用。除了抗燃性，合成酯型產品還具有良好的低溫流動性及環保性，適用于更多的野外作業設備。因此，合成酯型產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，尤其是水溶性產品。如乙二醇有一定的毒性，如果排入環境勢必會造成污染。為保護環境，廢液處理措施必須得當。對于乳化液產品，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約用水。對于水乙二醇型產品，因具有較低的冰點，其廢液經適當的處理可以考慮用于煤炭的冬季儲存及運輸的防凍液使用，由此可以節省防凍液，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。對于合成型產品的廢油，因該類產品價格較高，不易燃燒，高溫還容易分解有毒物質，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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