Уплотнения для негорючей гидравлической жидкости: HFA, HFC, HFD

Негорючие жидкости ставят туда, где разрыв рукава рядом с расплавом, печью или горячей поверхностью превращается в пожар: машины литья под давлением, МНЛЗ и прессы у печей, системы регулирования турбин. По технической записке Mobil такие жидкости труднее воспламенить и они не распространяют пламя, хотя при определённых условиях всё же горят. Для уплотнений важнее другое: у каждой группы свой состав, и материал, проверенный на масле, переносится на неё не всегда.

Класс ISO 6743-4 показывает, из чего состоит жидкость

Классификация ISO 6743-4 делит негорючие жидкости на водные и безводные. Mobil приводит её вместе с типичным содержанием воды и рабочими температурами; ниже эти данные сведены в одну таблицу.

Для фосфатных эфиров Mobil допускает работу до 150 °C, но только кратковременно и с частой проверкой жидкости, а выше +100 °C уплотнения, набивки и рукава могут потребовать специальных материалов. Название жидкости на бочке часто не говорит о классе, поэтому класс по ISO уточняют у поставщика жидкости до подбора уплотнений.

Вода в жидкости отсекает полиуретан и часть фторкаучуков

В масляной гидравлике полиуретановые манжеты штока ставят повсеместно. В водосодержащих жидкостях справочник Parker O-Ring Handbook ORD 5700 даёт полиуретану AU оценку 4: и в воде, и в водогликолях Houghto-Safe 620 и Hydrolube, и в эмульсии Houghto-Safe 5040. Вода разрывает связи в полиуретане обычных марок, деталь размягчается и крошится, и этот гидролиз полиуретана ускоряется с нагревом. Специальные гидролизостойкие марки существуют, но их применимость подтверждают по документации изготовителя смеси для конкретной жидкости.

С фторкаучуком сложнее. Parker пишет прямо: некоторые марки FKM несовместимы с жидкостями HFC. В строке водогликоля Houghto-Safe 620 FKM получает 2, то есть годится в основном для неподвижного кольца, в строках Hydrolube единицу. В горячей воде и паре, по тому же справочнику, фторкаучуки твердеют и рано теряют упругость. Перенос «самой стойкой резины» из масляной системы в водную поэтому не помогает.

Эмульсии HFA и HFB держит нитрил

Для эмульсий с большим содержанием воды Parker рекомендует нитрил N0674-70 и этилен-пропилен E0540-80 в диапазоне 4…49 °C. С EPDM есть оговорка: концентраты HFAE содержат минеральное масло, и в эмульсии вода-в-масле Houghto-Safe 5040 у EPDM оценка 4. Поэтому EPDM рассматривают только для синтетических растворов HFAS и только по подтверждению изготовителя жидкости, а базовым материалом для эмульсий остаётся NBR.

Вязкость HFA и HFB, по таблице Parker, всего 0,3–2 мм²/с при 50 °C, в десятки раз меньше масла. Жидкость уходит в каждый зазор, поэтому течи на эмульсии появляются там, где масло держалось годами. Для уплотнений это значит точные канавки, малые зазоры и защитные кольца там, где давление выше обычного. Шахтная гидравлика на таких эмульсиях, с её крепями и абразивом, относится к отдельной задаче горного оборудования.

Водогликоль HFC совместим с нитрилом и EPDM

По Parker вода в жидкостях HFC составляет 35–55 %, рабочий диапазон от −25 до 60 °C. В строках водогликолей у нитрила и EPDM оценка 1. Для подвижных колец из NBR справочник ограничивает ресурс выше 43 °C и для более горячих режимов называет отдельную марку N0951-75. EPDM в водогликоле работает хорошо, но в систему, где остатки минерального масла не удалены, его не ставят: в масле у EPDM четвёрка.

Parker отмечает ещё два свойства HFC. Подшипники насосов в такой жидкости служат заметно меньше, особенно при давлении выше 200 бар, а сама жидкость со временем разрушается сдвигом, по испытаниям после 2000–3000 часов. Отсюда регулярный контроль вязкости, содержания воды и pH; уплотнения при нарушенном составе изнашиваются быстрее, даже если материал подобран верно.

Какая резина подходит для водогликолевой жидкости HFC?

Резина для водогликоля HFC в первую очередь нитрильная: в строках Houghto-Safe 620 и Hydrolube таблицы Parker у NBR единица. Этилен-пропилен держит сам водогликоль так же хорошо, но боится масла, которое остаётся в системе после неполной промывки. Фторкаучук получает двойку в Houghto-Safe 620 и единицу в Hydrolube, но у части его марок совместимости с HFC нет вовсе; полиуретан запрещён четвёркой. Подвижное нитрильное кольцо в горячем водогликоле, выше 43 °C, по Parker служит меньше.

Фосфатные эфиры проверяют по марке жидкости

Для безводных фосфатных эфиров HFDR Parker в общей таблице называет EPDM и FKM, но в построчных оценках марки жидкостей расходятся сильнее, чем классы. Строки ниже взяты из того же справочника; столбцы NBR, EPDM, FKM, CR, IIR и VMQ.

Нитрил в фосфатных эфирах непригоден почти везде. Остальное зависит от марки: в Pydraul 10E выпадает фторкаучук, в Pydraul 230C и соседних марках выпадает EPDM, а Fyrquel A60 не держит FKM и даёт EPDM только двойку. Поэтому уплотнение под фосфатный эфир заказывают по торговому названию жидкости, а не по классу.

Какое уплотнение выбрать для фосфатного эфира HFDR?

Уплотнение для фосфатного эфира HFDR выбирают по торговой марке жидкости: справочник Parker ORD 5700 даёт EPDM и FKM оценку 1 для триарилфосфата и Fyrquel 150–550, но в Pydraul 10E фторкаучук получает 4, а в Pydraul 230C и 540C четвёрку получает EPDM. Нитрил и хлоропрен в фосфатных эфирах непригодны. Без паспорта жидкости материал не назначают.

Безводные HFDU подбирают по паспорту

Класс HFDU объединяет разные химические основы: полиолэфиры, полиалкиленгликоли и другие синтетические жидкости. Общей таблицы для них нет. Пример из справочника Parker: в полиолэфирной жидкости Quintolubric 888 нитрил и фторкаучук получают 1, а EPDM 4, то есть картина обратна фосфатным эфирам. Для любой жидкости HFDU материал уплотнений берут из рекомендаций её производителя и сверяют с таблицей изготовителя резины.

Светофор заявки показывает, где нужна техоценка

Заявку на уплотнения для негорючей жидкости удобно разложить по трём цветам риска. Цвет определяет, можно ли делать по спецификации сразу или нужна отдельная проверка.

• Зелёный: изготовитель машины указал марку жидкости и материал уплотнений, размеры известны. Детали делают по спецификации.
• Жёлтый: класс жидкости известен, материал не задан, или систему переводят с масла на водную жидкость. Материал подбирают по таблице и паспорту жидкости и записывают в КП как предложение.
• Красный: фосфатный эфир без торговой марки, смесь жидкостей разных поставщиков, температура выше предела класса, переход между водной и безводной жидкостью. Без решения технолога и данных производителя жидкости материал не обещают.

Отдельно в красную зону попадают узлы, где кроме уплотнения есть мембрана гидроаккумулятора или рукава: их внутренний слой тоже резиновый и подбирается по той же жидкости.

Перевод системы с масла идёт по шагам

ISO описывает четыре варианта перевода: с минерального масла на водную жидкость, с масла на безводную, с водной на безводную и обратно. Для всех Mobil называет одни контрольные точки, и на схеме они разложены по порядку.

Сначала у поставщика уточняют класс и марку жидкости. Затем составляют ведомость всех резиновых и полимерных деталей системы: уплотнения гидроцилиндров, кольца клапанов и насосов, мембраны, рукава, покрытия баков. Систему сливают и очищают, включая баки, фильтры и сетки, на пустой системе заменяют несовместимые позиции, затем промывают и заливают новую жидкость. Mobil предупреждает: даже небольшой остаток масла снижает огнестойкость водной жидкости, а в безводной HFD он сохраняет работоспособность системы, но ухудшает её стойкость к возгоранию.

Последний шаг, контроль, растягивается на первые недели работы. Водогликоль смывает отложения от масла, и фильтры забиваются быстрее; на сетках фильтров видно и разрушенные уплотнения, если какая-то позиция в ведомость не попала.

Ведомость уплотнений решает исход перевода

Для расчёта комплекта нужны торговое название жидкости и её класс по ISO, рабочая и максимальная температура, давление, тип узла и размеры канавок или образцы деталей. Если систему переводят с масла, полезно приложить список позиций, которые стояли на масле, с материалами: по нему сразу видно, какие детали менять. Для серийных цилиндров удобно оформить манжеты и сальники одной спецификацией на всю машину, а подбор для насосов и клапанов вести через раздел уплотнений для насосов и гидравлики.

Тормозные системы со своей гликолевой жидкостью DOT к этой группе не относятся, хотя химически похожи на HFC; резину под тормозную жидкость подбирают по требованиям к самой жидкости DOT и к тормозным узлам.