Schwerentflammbare Hydraulikfluids

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Im Stahlwerk (© fotolia)

Die in hydraulischen Systemen eingesetzten Fluids müssen eine Vielzahl von Aufgaben erfüllen. Sie übertragen Kräfte, schmieren die beweglichen Geräteteile, kühlen, schützen vor Korrosion und sie sorgen für die Dämpfung etwaiger Schwingungen sowie den Abtransport von Verunreinigungen. Klassische Hydrauliköle vom Typ HLP, HVLP, HLPD etc. werden überwiegend auf der Basis von Mineralölen hergestellt. Bei biologisch schneller abbaubaren Hydraulikölen handelt es sich meist um esterbasische Syntheseöle. Hydraulische Anlagen mit erhöhtem Brandrisiko erfordern jedoch Flüssigkeiten, die schwer entflammbar sind oder die nicht selbstständig weiterbrennen. Aufgrund ihrer besonderen Zusammensetzung kommen für die Analyse von HFC- und HFD-Gebrauchtölen andere Testmethoden zum Einsatz wie für mineralölbasische Produkte. OELCHECK bietet auch für Sie die genau passenden Analysensets.

Im Steinkohlebergbau, in der Stahl- und Gießereiindustrie, in Schmiedepressen und Metall-Druckgießmaschinen, bei Regeleinrichtungen von Kraftwerksturbinen oder in der Luftfahrt sind schwer entflammbare Hydraulikflüssigkeiten für viele Anwendungen unverzichtbar und teilweise gesetzlich vorgeschrieben. Schließlich könnten bei Leckagen oder Leitungsbrüchen alleine durch den Kontakt von mineralölbasischen Hydraulikölen, deren Selbstentzündungstemperatur unter 400°C liegt, mit den stark erhitzten Anlagenkomponenten Brände entstehen. Damit kann von der Hydraulikanlage ein hohes Gefährdungspotential ausgehen. In Gießereien zum Beispiel sind Anlagen mit mehreren Tausend Litern Hydraulikflüssigkeit installiert. Bei Einsatz eines Mineralöles entzündet sich dieses bei einer Leckage mit höchster Wahrscheinlichkeit an dem glühenden Stahl. Damit gäbe es innerhalb von Sekunden ein Flammeninferno mit fatalen Folgen für die dort arbeitenden Menschen wie auch für die Produktionsanlagen.


Schwerentflammbar und schlecht brennbar

Die Kriterien für die Schwerentflammbarkeit eines Hydrauliköls werden nach gängigen Vorschriften, Normen und Standards spezifiziert („7. Luxemburger Bericht“, ISO 6743/4, VDMA, CETOP u.a.). Ein schwerentflammbares Hydraulikfluid vom Typ HFC z.B. soll selbst bei Temperaturen von über 600°C nicht anfangen zu brennen. Doch „schwerentflammbar“ bedeutet nicht, dass solche Hydraulikfluids überhaupt nicht brennen können.

Stark vereinfacht drückt die „Schwerentflammbarkeit“ aus, dass die Brandsicherheit erhöht und im Havariefall zusätzlich Zeit gewonnen wird, die es erlaubt, die Menschen in Sicherheit zu bringen und Löschmaßnahmen einzuleiten.

Klassifizierung schwerentflammbarer Hydraulikfluids

Generell lassen sich schwerentflammbare Hydraulikflüssigkeiten in zwei Kategorien einteilen: in wasserhaltige und wasserfreie Fluids. Darauf basiert eine Klassifizierung, die Sie in der unten stehenden Tabelle finden.

Wasserhaltige schwerentflammbare Fluids

HFA

Diese Fluids enthalten einen überaus hohen Wasseranteil von mehr als 80%. Beim Typ HFA-E handelt es sich um Öl-in-Wasser-Emulsionen auf Basis von Mineral- oder Syntheseölen. Zum Typ HFA-S gehören synthetische Lösungen, die in der Regel auf Polyglykolen beruhen. Sie enthalten meistens noch mehr Wasser als die Emulsionen.

Schwerentflammbare Hydraulikfluids – Klassifizierung

Schwerentflammbare Hydraulikfluids – Klassifizierung
Gruppe Wasser­-

anteil

Beschreibung Einsatzbeispiele
HFA HFA-E ca.

80 - 90 %

Öl-in-Wasser-Emusion Öl-in-Wasser-Emusion
HFA-S ca.

90 - 95%

Synthetische Lösung Synthetische Lösung
HFB ca. 40 % Wasser-in-Öl-Emulsion In Deutschland aufgrund des hohen Mineralölanteils nicht zugelassen
HFC HFC ca. 50 % Polymerlösung (Wasser/Glykol) Bergbau, Stahlindustrie, Gießerei
HFC-E ca. 20 % Polymerlösung (Wasser/Glykol) Bergbau, Stahlindustrie
HFD HFD-R 0 % Phosphorsäure-Ester Steuerflüssigkeit in

Dampfturbinen,

Flugzeugtriebwerke

HFD-S 0 % Wasserfreie chlorierte
Kohlenwasserstoffe
HFD-T 0 % Mischung aus HFD R und HFD S
HFD-U 0 % Carbonsäure-Ester bei sehr hohen Drücken oder als umwelt­schonende schwerentflammbare Fluids,

z.B. in Tunnelbohrmaschinen



Fluids des Typs HFA werden oft bei Temperaturen zwischen +5°C und +55°C und relativ moderaten Drücken und im Untertage-Bergbau eingesetzt. Da sie wie Wasser extrem dünnflüssig sind, treten häufig Leckverluste auf. Ihre Einsatzzeit kann durch Bakterien und Pilzbefall beeinträchtigt werden.

HFB

Arbeiten unter extremen Bedingungen im Stahlwerk (© fotolia)

Unter dieser Kategorie werden ebenfalls Wasser-in-Öl-Emulsionen aufgeführt. Sie enthalten etwa 40% Wasser, der Rest ist meistens Mineralöl. Sie sind zwar ebenfalls schwerentflammbar – doch aufgrund ihrer mangelhaften brandtechnischen Eigenschaften sind sie in Deutschland nicht zugelassen.

HFC

Sie spielen die größte Rolle unter den wasserhaltigen schwerentflammbaren Hydraulikfluids, denn sie bieten die mit Abstand besten Werte für die Schwerentflammbarkeit und die hydraulischen Eigenschaften. Bei Fluids dieses Typs handelt es sich um wässrige Polymerlösungen auf Wasser-Glykol-Basis. Sie haben einen Wasseranteil von etwa 50%, bzw. von ca. 20% als HFC-E.

HFC-Fluids sind im Untertage-Bergbau vorgeschrieben. Sie werden auch überall dort eingesetzt, wo sich die unter hohem Druck austretende Hydraulikflüssigkeit an heißen Materialien entzünden kann. Bei Temperaturen von mehr als 600°C sollen sie sich nicht entzünden oder weiterbrennen. Bei Umgebungstemperaturen von - 20°C bis + 65°C sind sie bis zu Arbeitsdrücken von 250 Bar einsetzbar. Bei ihrer Verwendung muss auf ein stabiles Verhältnis zwischen Wasser und Glykol geachtet werden, da sich besonders bei Betrieb im oberen Temperaturbereich durch verdunstendes Wasser Viskositätsänderungen ergeben können.

Wasserfreie schwerentflammbare Fluid HFD

Diese Fluids verfügen unter den schwerentflammbaren Hydraulikflüssigkeiten über die besten hydraulischen Eigenschaften. Sie werden bevorzugt dort eingesetzt, wo mit offenem Feuer oder glühend heißen Materialien gearbeitet wird. Weiterhin werden sie als Steuerflüssigkeit in Dampfturbinen oder in Flugzeugtriebwerken verwendet. Der Typ HFD-R basiert auf Phosphorsäure-Ester, HFD-S auf wasserfreien chlorierten Kohlenwasserstoffen. Zur Herstellung von HFD-U wird Carbonsäureester verwandt. HFD-U ist besonders für sehr hohe Drücke oder als umweltschonendes schwerentflammbares Fluid geeignet, z.B. in Tunnelbohrmaschinen. Der Einsatztemperaturbereich von HFD Fluids liegt zwischen - 20°C bis + 150°C.

Eine Anlage, die von einer HFC-Flüssigkeit auf ein HFD Fluid umgeölt werden soll, muss vorher speziell gespült werden. Im umgekehrten Fall müssen die im System befindlichen Reste eines HFD sorgfältig entfernt und dabei manchmal mit besonderen Chemikalien gebunden werden.

Spezielle Analysen für schwerentflammbare Hydraulikfluids

Ölanalysen haben sich im Hydraulikbereich zur Überwachung des Ölzustandes und in der pro-aktiven Instandhaltung fest etabliert. Ziel ist es, die Betriebssicherheit und Verfügbarkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Kosten zu senken, indem:

  • Das Ölwechselintervall durch die Überwachung des Ölzustandes risikolos den tatsächlichen Gegebenheiten angepasst wird.
  • Die Ölreinheit als häufigste Ausfallursache kontrolliert wird.
  • Der Betreiber die Ölpflegemaßnahmen gezielt optimiert.
  • Unregelmäßigkeiten rechtzeitig erkannt werden, um ungeplante Ausfälle zu vermeiden.

Schwerentflammbare Flüssigkeiten erfordern aufgrund ihrer besonderen Zusammensetzung und den aus ihrer Anwendung resultierenden Randbedingungen allerdings zusätzliche spezielle Untersuchungsmethoden. Wasserfreie HFD-Flüssigkeiten können, so wie schneller biologisch abbaubare Hydraulikfluids, entsprechend dem Untersuchungsumfang des OELCHECK Analysenset 3 mit „Bio-Sets“ geprüft werden. Für die wasserhaltigen HFC-Flüssigkeiten sind dagegen hauptsächlich aufgrund ihres hohen Wasseranteiles einige Besonderheiten zu beachten. OELCHECK bietet daher ein speziell auf wässrige HFC-Fluids abgestimmtes Untersuchungsprogramm an.

Als minimaler Untersuchungsumfang, der meist zur Routineüberwachung kleiner und mittlerer Anlagen, in denen HFC-Fluids eingesetzt werden, ausreicht, bietet OELCHECK das Analysenset 3 an. Damit werden nachstehende Parameter überwacht:

  • Elementanalyse
    Metallischer Abrieb, Staub, Korrosion, Additivelemente, Fremdöle, Salze, z.B. aus dem Wasser
  • PQ-Index
    Magnetischer Metallabrieb bzw. Verunreinigungen
  • Kinematische Viskosität bei 40°C
    Schmierfähigkeit und Fließvermögen, Ölalterung, Wasserverlust
  • Wassergehalt in %
    Kontrolle der Anwendungskonzentration, Ausgleich der Verdunstung
  • pH-Wert/Reservealkalität
    Kontrolle der Additiv-Chemie: Restwirksame Additiv-Reserve zur Neutralisation und zum Korrosionsschutz
  • Visuelle Kontrolle
    Grobe Verunreinigungen, Trübung, Verfärbung, Fremdöleintrag

Für Hydraulikanlagen mit mehreren 100 Litern Füllmenge oder Anlagen mit gesteigerter Verfügbarkeit oder zusätzlich geforderter Langlebigkeit von Komponenten oder Ölfüllung empfiehlt OELCHECK das Analysenset 5, das zusätzlich die Prüfung folgender Parameter umfasst:

  • Feste Fremdstoffe
    Verschmutzungskontrolle, Filtrieren und Angabe des Feststoffanteiles in Gew.%
  • Dichte
    Kontrollparameter für Anwendungskonzentration und Fremdölgehalt
  • Reinheitsklasse
    Partikelzählung (Fein- und Feinstverunreinigungen), Qualität der Filtration
Beispiel eines HFC-Laborberichts


Quelle


ÖlChecker Frühjahr 2011, Seite 5