液压装置在工业生产中应用广泛，液压设备需要科学管理，如果有管理漏洞很可能会引起火灾，给生产带来巨大的损失，本文介绍了难燃液压液的种类及其应用场合。
《液压与气动》杂志属技术性期刊，由北京机械工业自动化研究所主办，1997年创刊。杂志1980年改为公开发行;1993年从季刊改为双月刊;1999年从小16开改为国际通用的大16开版面，2001年由双月刊改为月刊。读者对象为本专业的工程技术人员，有关的销售人员、治理人员，液压和气动设备的安装、调试、使用、维修人员，有关大专院校师生。
主要产品有水包油乳化液(HFAE)和含聚合物水溶液(HFC)，另外还有磷酸酯型(HFDR)产品与合成酯型(HFDU)产品。水-乙二醇型产品是目前冶金行业应用最多的产品。磷酸酯型合成液性能虽好，但在高温条件下容易分解产生有毒物质，不利于健康环保。合成酯型产品综合性能优异，可替代其他产品使用，在难燃液压油中的市场比例越来越大，但成本较高。另外，文章还对难燃液压油的发展趋势及废液处理提出了相关看法与建议。
0引言
为防止油品外泄引起火灾，在这些场合的液压设备要求使用抗燃性液压介质，即难燃液压液。难燃液压液主要有水溶性产品及无水型(合成型)产品两大类，水溶性产品有水乳化液型产品和水-乙二醇型产品等，合成型产品有磷酸酯型产品和多元醇酯型产品等。本文就难燃液压液的分类、性能、应用条件、发展趋势及废液处理这几方面展开讨论。
1难燃液压油的分类及应用
1.1水包油型乳化液(HFAE)
它是细小油粒分散在水为连续相里的混合物，水含量高达80%以上的乳化型含水抗燃液。其基础油的作用是各种添加剂的载体，加入乳化剂、防锈剂、防霉剂、抗泡沫剂和助溶剂等。使用时将配制好的乳化油用水(约20份)冲配制而成。因此，HFAE乳化液的比热高，抗燃性好，具有优良的冷却性能，价格也较便宜，对人体无害。但这种抗燃液的低温性能、黏温性能和润滑性较差。根据需要可以提高对金属材质的防锈、防腐能力。对一般的非金属材料适应性较好。因为是含水液，蒸汽压高，润滑性差，因此使用温度不能超过50 ℃，系统压力不能超过7.0 MPa。适用于煤矿液压支架静压液压系统和其他不要求回收废液和不要求有良好润滑性、但要求有良好难燃性液体的液压系统或机械部位。
1.2高水基液(HFAS)
通常由95%的水和5%水溶性化学品组成，含有乳化剂、油性剂、抗磨剂、润湿剂、防锈剂、抗泡沫剂、杀菌剂和稠化剂。它不燃、无压缩性，具有高的热容和导热性，冷却效果好。系统运行温度通常低于油系统。黏度低、污物沉淀快、价廉(仅是矿物油成本的1/5～1/10)、无毒、无污染、易处理。使用温度最好在4～50 ℃，温度过低可能冻结，过高蒸发太快。另外水的润滑性差，所以运行的系统压力也不能高于7.0 MPa。本产品适用于需要难燃性液体的低压液压系统和金属加工等机械。
1.3油包水乳化液(HFB)
它是由60%的矿物油和 40%的水借助于乳化剂的作用形成的相对稳定的乳化混合体，是细小水颗粒分散在矿物油连续相里的混合物。在黏度、倾点合适的矿物基础油和水中(一般是软水或去离子水)，添加乳化剂、极压抗磨剂、防锈剂、抗氧剂等调合而成。油包水型抗燃液的特性接近于矿物油型液压油，润滑性好，具有抗燃性，最高使用温度 60～70 ℃，防腐性优于水包油型乳化液，也可用于适用于矿物油型液压油的液压系统。此外，该类产品无毒、无味，价格较低，应用较广。但稳定性较差，长期静置、高温和污染都会引起分相，分相的出现会加速泵的过早损伤。该产品适用于冶金、煤矿等行业的中压和高压、高温和易燃系统。表2为WOE-80油包水型乳化液技术指标，该产品与日本Sonic Hubria E400产品性能相当，使用温度为5～50 ℃。本产品可用于60 ℃以下、工作压力7～14 MPa、有明火、热源、易燃易爆环境下的液压系统，如冶金、煤矿中的液压设备。
1.4含聚合物水溶液(HFC)
即水-乙二醇抗燃液压液，由30%～55%的水(软水或去离子水)、25%～45%乙二醇、丙三醇或其聚合物以及水溶性稠化剂、抗磨剂、防锈剂、抗泡沫剂等组成。该产品具有优良的抗燃性、高黏度指数，良好的稳定性和流动性，外观呈透明状溶液。使用温度不能超过65 ℃，一般用于压力不高于10 MPa的液压系统，能使用与矿物油相同的密封材料和软管，但与锌、镉、镁、银及未经处理的铝不相容。适用于冶金和煤矿等行业的低压和中压液压系统以及易于着火的工作环境，如铝或锌压铸机、金属挤压机、轧钢机、玻璃成型机、起重机、连铸机、炼焦炉门控制机构、钢包滑动口及转炉烟罩升降设备等，在使用中应定期监测其黏度、水含量及pH值，如超过规定指标，应补加水和添加剂。产品质量标准为GB/T 21449-2008，如表3所示。
喷射燃烧试验、老化特性及抗磨性试验的具体指标由供需双方协商制订。另外，中国石油还开发出了一种高性能水-乙二醇难燃液压液，该产品适用于冶金、机械制造、采矿等行业中有抗燃性需求的液压系统，如炼钢电炉液压系统、高速线材轧机液压系统以及热连轧卷板机液压系统等，质量标准为Q/SY RH 2180-2009，如表4所示。
1.5磷酸酯无水合成液(HFDR)
1.6其他无水合成液(合成酯型HFDU)
合成酯型难燃液压油是由合成多元醇酯为基础油加精选的抗氧化、防水解、抗腐蚀等添加剂，以确保该产品具有优异的氧化安定性和水解安定性。其性能特点如下：
●优异的润滑性能和抗剪切安定性能;
●良好的材料适应性，比磷酸酯型抗燃液对密封材料的要求低;
●倾点低、闪点高、黏度指数高，应用温度范围宽;
●优良的的抗泡性和抗乳化性;
●热稳定性能突出，使用寿命长;
●易生物降解，绿色环保。
表6为该类产品典型数据。本产品适用于苛刻条件下工作的连铸生产线液压系统和高炉、拆炉机、热轧厂、铸造厂、钢水包阀、电站、煤矿等要求抗燃、安全性设备的液压系统，并可替代磷酸酯型抗燃液压油。使用温度范围：-30～150 ℃。使用压力可达30 MPa。 2难燃液压油的发展现状
2.1乳化液与含聚合物水溶液仍是主流产品
绝大多数的液压系统上都要使用到矿物油，但在有些特殊应用场合中如：加热炉、锻造、钢厂和焊接，如有任何泄漏或溢出都可能引发火灾。自二战以来，一些产品已经发展成为替代矿物油的更安全选择。其中的一些，如多氯联苯，因健康和环境的原因已不再使用。现在，国际标准化组织(ISO)明确有四大类抗燃液压油(FRHFs) ，并为每个大类根据它们的化学性质制定了代码;HFA代表高水含量的液压油;HFB代表油包水型液压油;HFC代表水乙二醇液压油;HFD代表合成型或 “无水”型的液压油，其中包括合成酯型。
HFA型液压液大部分的液体是水，因此极为耐火，但它们必须用专门设计的设备来运行，不能取代在典型的液压设备中运行的矿物油。HFA型液压油广泛应用于钢厂和煤矿，那里的设备就是为HFA型液压油设计的。传统油性HFA型液压油仍被使用，但是它们正逐步被润滑性更佳、相容性更好、具有生物稳定性的合成型液压油替代。
HFB型液压油也被称为乳化液。在这种乳化液中，水滴分散在油中，水含量为60%，占到了大部分。这种液压油与HFA型的液压油相比更具有润滑性和防锈性，在某些情况下能够达到与矿物油近似的性能。HFB型液压油需要经常性的维护来保证安全和无故障的运行。系统温度需要保持较低以防止水蒸发。同样地，需要经常检查其稳定性来保持耐火性。由于HFB型液压油需要繁琐的维护以及存在着内在不稳定性，现在已经不太使用了。
HFC型液压油，或者叫水乙二醇型液压油，是现在使用最广泛的抗燃液压油。像HFB型液压油一样，HFC型液压油中的水也起到抗燃的作用，所以必须时刻监控和维护在一定的液位。HFC型液压油典型特点是具有较好的润滑性和抗磨性。但是它会缩短滚珠滚柱轴承的使用寿命。HFC型液压油能在大部分为矿物油设计的设备中使用，但是泵的工作速度、温度、压力都需要重新调整。所有的HFC型在内的所有水基液压油，都是不可压缩的。在运行一个液压系统时，这种不可压缩性会使得系统内部的压力上升非常快。这种极端的压力峰值会损坏设备的零部件，因此选择HFC型液压油时必须时刻牢记这一点。
2.2合成型产品发展较快
HFD型液压油，这个大类的液压油有好几个种类，凡是不含矿物油和水的都能称为是合成型的。在HFD型液压油这个大家族中，磷酸酯液压油是第一个成员，而且是最抗燃的。但是现在被使用的越来越少了，主要原因是不够环保，相容性差，以及成本很高。磷酸酯液压油因为自燃温度很高，所以有一些仍在某些特定的场合使用，如飞机制造和发电厂。大部分磷酸酯抗燃液压油都被脂肪酸酯抗燃液压油替代了。因为是有机酯的，所以脂肪酸酯抗燃液压油具有很好的抗燃型，是现在最通用的HFD型抗燃液压油。它们与各种系统配件的相容性很好，能与矿物油完全相容，适用于高压。另外，由于它的有机性，产品具有很好的生物降解能力，无毒无害，非常环保。脂肪酸酯抗燃液压油比普通的矿物油型的液压油价格要高两倍以上，因此它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。HFD型液压油常用基础油为季戊四醇油酸酯、三羟甲基丙烷油酸酯等。
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，但这些种类的合成型抗燃液压油价格都非常昂贵，应用受到制约。
2.3合成酯型产品的比重日益增大
合成酯型难燃液压油主要为多元醇酯型液压油(polyol ester，也称为脂肪酸酯型、HFDU型难燃液压油)，是由高性能的合成酯与精选的添加剂调配而成，具有铁金属和非铁金属的防腐保护作用，优异的氧化安定作用。因其很高的自燃点，所以在航空、电力、钢铁冶金等特殊行业被应用，多元醇酯型液压油与液压系统材料有很好的相容性，能与大多数密封材料相容，特别是：丁腈橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯、硅橡胶、氨基甲酸酯(URETHANE)。但是下列密封件最好不要使用：氯丁橡胶(Neoprene)、丁基橡胶(butyl)、乙丙烯橡胶(EPR)、低密度丁腈橡胶(Low nitrile Buna-N)。同时，因该种液压液很容易和矿油型液压油互换，且性能优异，有很好的生物可降解性等优点。根据产品性能介绍，几种常用难燃液压液的适用温度范围、压力范围以及环境适应性如表7所示。由表7可见，合成酯型产品具有较宽的温度适用范围和较高的使用压力，而且可生物降解，因此尽管其价格是矿油型液压油的两倍以上，仍然被使用在许多对于阻燃和环保要求较高的场所，其应用比例在持续增长。
3展望与建议
难燃液压油发展迅速，种类繁多，在液压油中所占比例越来越大，在高温、高压及接近明火的场合替代矿物油发挥了重要作用。对于含水型产品，如水包油型乳化液(HFA)和水乙二醇型液压液(HFC)，主要成分是水，抗燃效果极好，而且廉价经济，仍是目前的主导型产品，其性能也在根据使用要求而不断改进。
水乙二醇型液压液(HFC)主要用于冶金行业及制造业的高温及有明火的场合，该产品的典型特点是具有较好的润滑性、抗磨性和防锈性，可有效地减少液压运动部件的磨损，以及防止设备的腐蚀。除了广泛应用于各种有防火要求液压设备外，水乙二醇抗燃液压液还由于其低温流动性好的优点而被应用于寒冷工作环境下使用的液压设备中。乳化液产品因外观不透明、黏度不可调整、润滑性较差难以满足很多设备的使用要求，而水乙二醇型产品外观透明、黏度可调、润滑性好等特点比乳化液型产品有更多的用途，因此也是现在使用最广泛的抗燃液压液。该类产品需要使用水溶性增黏剂、抗磨剂和防锈剂等功能添加剂，这些添加剂的性能在不断地改进，使液压液性能在不断提高。预计今后在水溶性液压液中，水乙二醇型产品仍占据主导地位，并在更多的场合替代乳化液型产品使用。
虽然水溶性产品抗燃效果好，而且廉价经济，但润滑性仍无法与矿物油相比，而且不能与矿物油混合。合成型抗燃液压油HFD不仅有很好的抗燃效果，在润滑性、低温流动性等许多方面也优于矿物油，并且与矿物油有一定的相容性，近期发展十分迅速。在合成型产品中，磷酸酯型产品性能虽好，但有毒性，不利于环保，正在被多元醇合成酯型产品(HFDU)替代。体积小、功率高是液压设备的一大发展趋势，这势必使液压系统压力更高，但在有抗燃性要求的场合，水乙二醇型产品难以满足更高压力的要求，而合成型产品能够很好地满足高压使用要求，已经越来越多地替代水溶性产品得到推广应用。除了抗燃性，合成酯型产品还具有良好的低温流动性及环保性，适用于更多的野外作业设备。因此，合成酯型产品的应用比例会逐步提高，应该积极推广使用。
废液的处理仍是一个问题，尤其是水溶性产品。如乙二醇有一定的毒性，如果排入环境势必会造成污染。为保护环境，废液处理措施必须得当。对于乳化液产品，废液目前采用破乳、使油水分离的措施，将水分排出、油液回收。还有就是将废乳化液与煤炭、重质燃料油按一定比例掺和燃烧，既做到了无害化处理，也提高了燃料燃烧效率，从而节省了燃料。还有就是制备水煤浆、乳化燃料油以及煤制油方面，都需要大量的水，都可以考虑利用废乳化液而节约用水。对于水乙二醇型产品，因具有较低的冰点，其废液经适当的处理可以考虑用于煤炭的冬季储存及运输的防冻液使用，由此可以节省防冻液，降低煤炭的储运成本，而且还可以与煤炭一同燃烧，做到无害化处理。对于合成型产品的废油，因该类产品价格较高，不易燃烧，高温还容易分解有毒物质，因此不宜进行燃烧处理，应设法回收，进行再生处理。
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