Zajmują ważne miejsce na rynku cieczy trudnopalnych. Pod względem wyprodukowanych ilości są numerem jeden na rynku. Mają doskonałe własności ogniotrwałe i są stosunkowo tanie, w porównaniu z różnymi technologiami bezwodnych, trudnopalnych cieczy hydraulicznych.
Ze względu na to, że ciecze wodno-glikolowe HFC mają stosunkowo niską górną granicę ciśnienia (ok. 3000 psi – 20 685 Pa w zależności od rodzaju sprzętu i producenta oryginalnego sprzętu), są powszechnie stosowane w procesie odlewania stali i odlewania matryc na rynku cieczy trudnopalnych. Ponieważ mają duży udział w rynku, ważne jest zrozumienie parametrów zarówno ich wytworzenia, jak i utrzymania, które pozwolą na efektywną pracę zarówno samej cieczy wodno-glikolowej, jak i sprzętu.
Wytworzenie cieczy
Ciecze wodno-glikolowe to roztwory złożone. Klasyfikacja produktu jasno wskazuje, że ciecz zawiera wodę i glikol. Niezbędne są jednak również inne składniki chemiczne, aby wyprodukować gotową ciecz, która będzie się sprawdzać w stosowanym dzisiaj sprzęcie hydraulicznym.
Po wymieszaniu woda i glikol mają lepkość wody. Do cieczy HFC dodawany jest zagęszczacz rozpuszczalny w wodzie: glikol polialkilenowy (PAG), który zapewnia jej odpowiednią lepkość. Po wymieszaniu te trzy składniki tworzą ciecz przypominającą olej. Niestety nie ma ona własności smarnych i nie ochroni elementów przed rdzą i korozją. Pozostałe składniki chemiczne to kwasy tłuszczowe i aminy zapewniające smarowanie, aminy do ochrony przed korozją metali żelaznych, żółty pasywator metalu dla mosiądzu i brązu, a także barwnik do identyfikacji cieczy.
Ogólny skład cieczy HFC przedstawiono w tabeli. Podczas gdy takie składniki, jak aminy, dodatki smarne, zagęszczacze polimeryczne, a nawet zawartość wody mogą się różnić u różnych producentów, końcowe składy cieczy są do siebie podobne. Optymalna wydajność cieczy jest uzyskiwana, gdy wszystkie jej składniki są w równowadze. Konieczne jest zatem wdrożenie dobrego programu konserwacji cieczy.
Najważniejsze parametry konserwacji
Program konserwacji powinien obejmować m.in. badania lepkości, poziomu pH, rezerwy zasadowej i liczby cząsteczek.
Lepkość
Lepkość cieczy wodno-glikolowej jest bezpośrednio związana z zawartością wody. Glikol i zagęszczacz PAG zawarte w cieczy HFC nie są lotne i pozostaną w zbiorniku hydraulicznym, bez względu na temperaturę cieczy. W związku z tym można się spodziewać wzrostu lepkości wraz z odparowywaniem wody. Tempo wzrostu lepkości zależy od takich czynników, jak: temperatura otoczenia, temperatura zbiornika, przepływ powietrza przez odpowietrzacz zbiornika, ilość dodanego płynu uzupełniającego itd.
Dobrze zorientowany dostawca płynu hydraulicznego może przedstawić użytkownikom płynu HFC wykres pokazujący zależność lepkości od zawartości wody. Taka informacja eliminuje potrzebę kontroli faktycznej zawartości wody i pozwala na łatwe utrzymanie, serwis cieczy. Należy również podkreślić, że spadek lepkości oznacza nadmiar wody w cieczy wodno-glikolowej. Taki nadmiar zaś może być oznaką przeciekającej chłodnicy lub nadmiernego dodania wody w czasie jej uzupełniania.
Sugerowane przez firmę Quaker Chemical zakresy lepkości to:
-> normalny zakres lepkości pracy – 180250 SUS (od 5 do 7°E – stopnie Englera, jednostka stosowana w Polsce i w większości krajów europejskich),
-> lepkość poniżej 180 SUS (5°E) – należy sprawdzić źródło nadmiaru wody,
-> lepkość 250500 SUS (od 7 do 14°E) – uzupełnić miękką, destylowaną lub dejonizowaną wodą,
-> lepkość powyżej 500 SUS (14°E) lub poniżej 160 SUS (4,5°E) – usunąć ciecz i ponownie napełnić system świeżą cieczą wodno-glikolową.
Jeśli uzupełnienie wody jest konieczne, należy użyć do tego miękkiej, destylowanej lub dejonizowanej wody. Dwuwartościowe jony metali, takich jak wapń i magnez, które znajdują się w wodzie z kranu lub źródlanej, sprawią, że dodatek smarny w cieczy przejdzie w stan stały i stanie się nieefektywny.
Poziom pH
Parametr ten jest miarą własności chroniących przed korozją. W cieczach na bazie wody pH musi wynosić powyżej 8,0, aby chronić przed rdzą. Ponadto pH można zwiększać, stosując alkanolaminy, gdyż środki żrące, takie jak wodorotlenek sodu, nie chronią przed korozją.
pH cieczy będącej w użyciu spada ze względu na utratę inhibitora korozji fazy lotnej. Jest to naturalne, gdyż inhibitor korozji fazy lotnej ulatnia się, aby chronić przed korozją w przestrzeni nad poziomem cieczy w zbiorniku. Poziom pH poniżej 8,0 wskazuje na zanieczyszczenie lub rozrzedzenie systemu.
Rezerwa zasadowa
Jest to miara połączenia inhibitorów korozji, fazy ciekłej i lotnej w cieczy wodno-glikolowej. Rezerwa zasadowa będzie spadać w trakcie pracy cieczy, ponieważ inhibitor fazy lotnej jest powoli usuwany. Tempo parowania będzie zależało od temperatury zbiornika, temperatury otoczenia, przepływu powietrza przez odpowietrzacz zbiornika. Rezerwa zasadowa na poziomie 90 lub więcej jest niezbędna do ochrony przed korozją w fazie lotnej. Małe uzupełnienia cieczy mogą mieć znaczący, pozytywny wpływ na rezerwę zasadową cieczy wodno-glikolowej. W zależności od użytego aminu jako inhibitora korozji fazy lotnej, konieczność korekty rezerwy zasadowej może nigdy nie nastąpić w czasie całego cyklu życia cieczy.
Liczba cząsteczek
Parametr ten to miara zanieczyszczeń, osadu i drobinek metalu zawieszonych w cieczy. Aby zmaksymalizować żywotność składnika, należy utrzymywać liczbę cząsteczek na właściwym poziomie. Pompy i zawory mają wskazane przez producentów zalecane liczby cząsteczek w cieczy, w zależności od typu pompy, ciśnienia działania, użycia serwozaworów lub zaworów proporcjonalnych itd. Zidentyfikowanie krytycznego sprzętu w systemach hydraulicznych pozwoli na ustalenie poziomów liczby cząsteczek dla poszczególnych urządzeń. Dotyczy to cieczy dostarczanej w beczkach i pośrednich pojemnikach zbiorczych.
Uzyskanie właściwej liczby cząsteczek według ISO 4406 wymaga idealnie przejrzystej cieczy. Mętny płyn wprowadzi błędy w liczbie cząsteczek. Inne metody, takie jak zawiesina cząsteczek, mogą dać lepsze rezultaty, ale nie są bardzo precyzyjne. Ta metoda jest dobra do analizy trendów, jednak zapoznanie się ze wskazówkami czystości cieczy producenta sprzętu, a także rozmowa z dostawcą cieczy, pomogą ustalić limity czystości dla serwisu płynu.
Autor: Peter Skoog jest menedżerem technicznym działu smarów ciekłych i stałych firmy Quaker Chemical Corp.
Tekst pochodzi ze specjalnego wydania „Smary i Oleje 2016/2017”. Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.
