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Schwerentflammbare Hydraulikfluids

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 im System. 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 „synthetischen“ Gebrauchtölen (HFC- und HFD) andere Testmethoden zum Einsatz wie für mineralölbasische Produkte. OELCHECK bietet auch für Sie die genau passenden Analysensets.

Im Berg- und Tunnelbau, 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. Beim Einsatz eines Mineralöles könnte sich dieses bei einer Leckage mit großer Wahrscheinlichkeit an dem glühenden Stahl entzünden. Damit gäbe es innerhalb von Sekunden ein Flammeninferno mit fatalen Folgen für dort arbeitenden Menschen wie auch für die Produktionsanlagen.

Inhaltsverzeichnis

  1. Schwerentflammbar und schlecht brennbar
  2. Klassifizierung schwerentflammbarer Hydraulikfluids
    1. Wasserhaltige schwerentflammbare Fluids
    2. Wasserfreie schwerentflammbare Fluid HFD
  3. Spezielle Analysen für schwerentflammbare Hydraulikfluids

Schwerentflammbar und schlecht brennbar

Die Kriterien für die Schwerentflammbarkeit eines Hydrauliköls werden nach gängigen Vorschriften, Normen und Standards spezifiziert (ISO 6743/4, DIN EN ISO 12922, DIN 24317, VDMA 24317, ANSI/NFPA, CETOP u.a.). Ein schwerentflammbares Hydraulikfluid vom Typ HFC soll z.B. 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 werden kann, die es erlaubt, 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 wässrige synthetische Lösungen, die in der Regel auf Polyglykolen beruhen. Sie enthalten meistens noch mehr Wasser als die Emulsionen.

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 +50°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, auch verstärkte Korrosionen spielen hier eine Rolle.
 

HFB

Unter dieser Kategorie werden ebenfalls Wasser-in-Öl-Emulsionen aufgeführt. Sie enthalten etwa 40% Wasser, der Rest ist bestehend aus 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 diesen Typs handelt es sich um wässrige Polymerlösungen auf Wasser-Glykol-Basis. Sie haben einen Wasseranteil von etwa 35 bis 50%, als HFC-E bieten diese Öle die Eigenschaft einer verbesserten biologischen Abbaubarkeit.

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 könnte. Bei Temperaturen von mehr als 600°C sollen sie sich nicht entzünden oder weiterbrennen. Bei Umgebungstemperaturen von - 20°C bis + 60°C sind sie bis zu Arbeitsdrücken von 250 Bar einsetzbar. Ein weiterer Vorteil von HFC’s ist die mineralölähnliche Viskosität (durch Polymerzusatz). Bei ihrer Verwendung muss daher auf ein stabiles Verhältnis zwischen Wasser und Glykol geachtet werden, da sich besonders bei Betrieb im oberen Temperaturbereich durch verdunstendes Wasser ansonsten 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 Flugzeughydrauliken verwendet. Der Typ HFD-R basiert auf Phosphorsäure-Ester, HFD-S auf wasserfreien chlorierten Kohlenwasserstoffen. Zur Herstellung von HFD-U werden z.B. Carbonsäureester, Polyolester (POE)  oder Polyglykole (PG) verwendet. Ein HFD-U ist besonders für sehr hohe Drücke oder sogar als umweltschonendes, schwerentflammbares Fluid geeignet, wie z.B. bei Tunnelbohrmaschinen gefordert. Der Einsatztemperaturbereich von HFD Fluids liegt, je nach verwendeten Typ, zwischen - 20°C bis + 150°C.

Eine Anlage, die von einer HFC-Flüssigkeit auf ein HFD Fluid, oder umgekehrt, umgeölt werden soll, muss vorher speziell gespült und gereinigt werden, manchmal ist der Einsatz besonderer Chemikalien notwendig.

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, in denen meist zur Routineüberwachung kleinerer und mittlerer Anlagen, und ein HFC Fluid im Einsatz ist, bietet OELCHECK z.B. 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 mehr als 100 Litern Füllmenge oder Anlagen mit gesteigerter Verfügbarkeit oder zusätzlich geforderter Langlebigkeit von Komponenten oder Ölfüllung empfiehlt OELCHECK das Analysenset 5, das zusätzlich die Prüfungen folgender Parameter umfasst:

  • Feste Fremdstoffe
    Verschmutzungskontrolle, Filtrieren und Angabe des Feststoffanteiles in Gew.%
  • Dichte
    Kontrollparameter für Anwendungskonzentration und Fremdölgehalt

 

Zur Kontrolle der Reinheitsklasse kann zusätzlich eine mikroskopische Partikelzählung
(Fein- und Feinstverunreinigungen), beauftragt werden, welche weitere Informationen zu Qualität der Filtration liefert.

Quelle:

ÖlChecker Frühjahr 2011, Seite 5