Ateşe Dayanıklı Yanmaz Hidrolikler
Ateşe Dayanıklı, Yanmaz Hidrolik Sıvılar, Poliglikol-Su Çözeltileri (Hfc)
Hidrolik tahrikli makinelerin imalatı ve çalışmaları sırasında insanların ve makinelerin güvenliğinin sağlanması çok önemli bir rol oynar. Bunlar özelikle açık ateşte yüksek ısıda ve ergimiş metallerde çalışan yerlerde geçerlidir. Bir borunun çatlaması veya boruların eklem yerlerinde sızdırması sonucu basınç altında bulunan mineral yağlar ısı kaynağını yakından püskürme ihtimali genellikle yangın felaketi ile sonuçlanır.
Endüstriyel daha fazla güvenlik sağlamak ve hidrolik sistemlerdeki yangın tehlikesini önlemek için ateşe dayanıklı hidrolik sıvılar geliştirilmiştir. Ateşe dayanıklı yanmaz hidrolik sıvılar hidrolik sistemlerin yakınında açık ateş ergimiş metal ve ısıtma fırınları nedeniyle devamlı yangın tehlikesi bulunan yerlerde kullanılır. Yangın rizikosunu azaltmak ve dolayısıyla hidrolik sistemin devre dışı kalmasını önlemek amacıyla geliştirilmiştir.
Senelerce işletmelerde başarı ile kullanılan ateşe dayanıklı sıvılar, poligılikol – su çözeltisi olan hfc tipi su içermeyen – fosforasid ester bazlı HFDR Tipi suyla karışabilen HFA VE HFB Tipleri ile biyolojik olarak çözüle bilen fosfat ester sıvıları HFDU Tipi yanmaz hidrolik sıvılar sahip oldukları yüksek alev alma noktaları nedeniyle madeni yağdan fazla güven sağlarlar
Hidrolik tahrikli makinelerin imalatı ve çalışmaları sırasında insanların ve makinelerin çalışmaları sırasında insanların ve makinelerin güvenliği rol oynar haklı olarak kanun yapıcıların güvenlik istekleri her gün biraz daha bağlayıcı olmakla beraber nerde yüksek yangın tehlikesi var ise orada gerekli önlemler alınması gerekir.
Bunlar özellikle açık ateşte yüksek ısıda ve ergimiş metallerde çalışan yerlerde geçerlidir. Ayrıca elektrikli cihazların yağ hidroliğiyle kumanda edilen yüksek yangın tehlikesi hesaba katılır.
Bir borunun çatlaması ve ya boruların eklem yerlerinin sızdırması sonucu basınç altında bulunan mineral yağın ısı kaynağının yakınlarına püskürme ihtimali genellikle yangın felaketi ile sonuçlanır, Ağır can kaybı değerli üretim tesislerinin yok olması veya uzun süre üretim dışı kalması senelerdir işletmelerde ve modern endüstri ülkelerinin madenlerinde gözlenmektedir.
Endüstriyel daha fazla güvenlik sağlamak ve hidrolik sıvıların geliştirilmesine 40 yılı aşkın bir süre önce başlanıldı. Endüstri ve maden işletmeciliği için artık tüm talepleri karşılayacak ateşe dayanıklı hidrolik sıvı paleti hizmete sunulmuştur.
Hidrolik Sıvı Tipleri
Ateşe dayanıklı hidrolik sıvılar özellikle HFC Tipi geniş uygulama alanlarında belli standarda ulaşmış ve pratikte tüm mevcut ekipmanlarla problemsiz çalışabilmektedir. Bazı hidrolik sistemler yüksek su bazlı hidrolik sıvılar için dizayn edilmiştir. Bu uygulamalar için suyla karışabilen HFA-Tipi sıvılar uygundur.
HFDR Fosfatester tipi hidrolik sıvılar yağ içerikli nötral kokulu sıvılardır. Bunlar özel olarak seçilmiş aktif malzeme ilave edilmiş arylfosfatester den meydana gelmiştir. Bunlar PCB veya zehirli ortho bileşikleri ihtiva etmezler. Aktif malzemeler en iyi yağlama özelliği yüksek yaşlanma dayanımı ve mükemmel krozyon koruma sağlamaktadır. Bunun dışında sıvı her türlü metal hasarlarını önleyen inhibitörler içerir.
Poliolester olarak adlandırılan ve biyolojik olarak çözünebilen HFDU – Tipi sıvıların en büyük avantajı çevre dostu olmalarıdır. Alev alma noktaları mineral yağlara göre daha yüksek olmasına rağmen aynı viskozite sahiptirler. Bazı kritik durumlarda yağ gibi yanabilirler, bu nedene uygulama alanları kısıtlıdır.
Ateşe dayanıklı hidrolik sıvılar olarak kullanılan iki tip HFA ve HFB Tipi yağ su emülsiyonları bulunmaktadır. Bunlar su içinde yağ emülsiyonu ve yağ içinde su emülsiyonudur. İlk tipte olanlar metal kesme ve taşlamada kullanılan soğutma sıvıları gibi suyla çözünebilir yağ emülsiyonlarıdır. Son zamanlara kadar santrifüj yada krank tipli karşılıklı gidip gelen pistonlu pompaları bulunan sistemlerde bu emülsiyonların kullanımı sınırlı idi. Fakat şimdi aksiyel-pistonlu pompalarda kullanımı da uygundur. İkinci tip emülsiyonlarda yağ dıştaki fazdadır ve çok küçük su partüküllerinin etrafını sarar. Bu emülsiyonların ayrılmaya karşı çok iyi mukavemeti vardır.
Günümüzde en sık kullanılan tip ateşe dayanıklı hidrolik sıvı HFC-Tipi aslında tam olarak yanmaz değildir. Fakat konvansiyonel hidrolik yağlar için mutlak yangın tehlikesi olan sıcaklık bölgesinde tehlikesizdir.
Mineral yağ bazlı hidrolik yağların viskozitelerine göre alevlenme noktası 180-260 C derece aralığındadır. Bu sıcaklıkta yabancı bir kıvılcımın alev kaynağı olması halinde mutlak yangın tehlikesi vardır. Sıcaklık alevlenme noktasının 30-50 C üzerinde bulunuyorsa yanma noktasına ulaşılmıştır. Yağ kıvılcım kaynağının uzaklaştırılmasından sonra yanmaya devam eder.
Bu tehlikeli HFC –Tipi ateşe dayanıklı ortamda bulunmamaktadır. Bunlar yabancı kıvılcımlar ile çok kısa süre alev alabilirler, fakat yüksek sıcaklıkta kıvılcım kaynağının uzaklaştırılmasından sonra yanma devam etmez.
Sulu ortamda ateşe dayanıklılık suyun buharlaşması ile sağlanır. Sulu kısım tamamen buharlaştıktan sonra geriye kalan organik maddeler yanabilir. Ancak alev sınırlı bir bölgede kalır ve yayılmaz. Susuz ortamlarda ateşe dayanıklılık zor yanabilen ve alevi önleyen buharlar ile sağlanmıştır.
Sıçrayan hidrolik sıvıların ateş ile veya ergimiş metal ile temas etmeleri sonucunda davranışları da çok önemlidir. Eğer madeni yağ bazlı bir hidrolik yağ ateşe püskürtülür ise yağ yanar veya daha tehlikelisi aeresol alev alabilir ve yağ patlayarak yanar. Burada personel ve değerli hidrolik aletler için mevcut tehlikelerin açıklanmasına gerek yoktur.
Güvenlik sıvılarının su içeren HFC tipleri püskürtüldükleri takdirde yanmazlar. Susuz HFD tipleri yalnızca çok küçük bir alanda ve çok kısa süre yanarlar. Alev püskürtme sırasında yayılmaz. Resim 1.1 ve 1.2 de HFC tipleri ateşe dayanıklılığı ile madeni yağ bazlı konvensiyonel hidrolik yağın yanma davranışları mukayese edilmektedir. Görüldüğü gibi HFC tipi ürün kullanıldığında alev yayılmaz bu da HFC tipi ürün kullanıldığında alev sıvıların reaksiyonlarının testi Lüksemburg raporunda yer alan metodlar esas alınarak yapılmıştır. Bu testte erişilmesi çok zor ve katı ölçü birimleri kullanılmıştır. Zira bu test madenlerde kullanılacak sıvıların testi için geliştirilmiştir.
Belli miktarda ergimiş metal ile temas ile temas eden HFC tipi sıvı ile madeni yağın reaksiyonları arasında çok önemli farklılıklar bulunmaktadır. Hidrolik yağ metal ile temas eder etmez hemen alev almakta ve kuvvetli bir alev oluşarak bütün banyo yüzeyi üzerinde yağ tamamen yanana kadar yanma reaksiyonu devam etmektedir.
Buna karşın HFTC tipi sıvının ergimiş metal ile temas anında hiçbir reaksiyonu oluşmamaktadır. Belli bir zamandan sonra buharlaşma meydana gelmekte su tamamen buharlaştıktan sonra artıklar yanmaya başlamaktadır. Fakat çıkan alev madeni yağa oranla çok daha azdır. Oluşan alev ergimiş metalin dışına çıkmaz dolayısıyla çevreye sıçramış olan HFC tipi sıvı yanmaz.
Sadece ergimiş metalde değil başka farklı ateş kaynaklarında da benzer davranış söz konusudur. Bu durum ise HFC tipi sıvı kullanımı ile elde edilen güvenliği kanıtlamaktadır. Böylece bir hidrolik borusunun çatlamasından sonra önemle almak ve zararı tamir etmek için yeterli zaman sağlanmış oluyor.
1.4 Fizyolojik ve zehirli etkileri : HFC Tipi su içerikli alev almayan hidrolik sıvılar çevreye hiç zarar vermezler, kirletmezler. Madeni yağdan çok daha az zararlıdırlar. İnsan derisine zarar vermez PH değerinin 9 dan büyük olmasından dolayı gereksiz yere deri ile temas önlenmelidir. Eğer temas edildiyse de cildin ıslanan bölümü bol su ve sabun ile yıkanmalıdır. İşlem sıcaklığındaki sıvının buharı gereksiz yere teneffüs edilmemelidir.
HFC tipi sıvılar göze temas eder ise gözde yanma oluşur çünkü bu sıvılar hafif alkaliktir. Bu gibi durumlarda göz bol su ile yıkanmalı. Eğer göz iyi bir şekilde bol su ile yıkanırsa gözün saydam tabakasına zarar görme tehlikesi olmadığından bir doktora görünmek gereksiz olacaktır.
HFDR Tipi sıvılar su içermeyen aktif madde ilave edilmiş fosfat esterlerdir. Bu sıvılar klorlanmış hidrokarbon PCB ve zehirli etki yapan ortho bileşikleri ihtiva etmezler. Bu nedenden dolayı su içermeyen HFDR tipleri işletmede kullanıldığından,zehirli etki oluşturmaz. Buna rağmen bu sıvının kullanımında gereksiz yere deri ile teması önlenmelidir. Eğer uzun süre deri ile temas halinde olur ise temas eden deri hemen bol su ile ve sabunla yıkanmalıdır. HFDR tipi sıvılar atık sulara karışmamalıdır. Pratikte bunlar da madeni yağlar gibi işlem görürler. Ancak yüksek yoğunluktan dolayı bunlar da madeni yağlar gibi işlem görürüler ancak yüksek yoğunluktan dolayı bunlar yağ ayırıcıların içinde tabana otururlar Fosfat ester sıvısının tam olarak yanması neticesinde karbondioksit fosfor pentaoksid ve su buharı meydana gelir.
1.5 Kullanım ve seçim : Ateşe dayanıklı yanmaz hidrolik sıvılar her zaman hidrolik sistemlerin yakınından açık ateş ergimiş metal ve ısıtma fırınları nedeniyle devamlı yangın tehlikesi bulunan yerlerde kullanılmalıdır. Zaman zaman yangın tehlikesi olan yerlerde de ateşe dayanıklı bir sıvının kullanılması tavsiye edilir.
Yangın rizikosunu azaltmak ve dolayısıyla hidrolik sistemin devre dışı kalmasını önlemek için ilk defa devreye sokulan bir hidrolik sisteme de yangın tehlikesine karşı gerekli önlemler alınmalı ve sistem ateşe dayanıklı bir ortam doldurulmalıdır.
Hangi ateşe dayanıklı hidrolik sıvı tipinin kullanılacağına karar verilmesinde, hidroliğin çalışma sıcaklığı hidrolik sistemde kullanılan bileşenler ve kullanılan contanın hammaddesi de çok önemlidir.
1.6 Ateşe dayanıklı yanmaz hidrolik sıvıların kontrolü : Kontrollerde sıvının çeşidine göre HFC veya HFD tiplerinin en önemli özellikleri ve verileri kontrol edilir. Örneğin sulu HFC tiplerinin yoğunluğu viskozitesi paslanmaya karşı koruyuculuğu ve su miktarı ölçülür
Sıvıda bulunan kirliliklerin cinsi belirlenir ve buradan uygun olmayan conta kullanıldığı veya kirliliğin dışarıdan hidrolik sisteme geldiği ortaya çıkabilir. Bu nedenlerden dolayı Hfc Tipi sıvının kontrolü yalnız sıvının kontrolünü değil daha fazlasını vermektedir. Kontrol ve araştırma raporlarında görünen uygun olmayan işletme şartları ve bunların giderici önlemler tavsiye edilir.
2.Poliglikol Su – Çözeltileri (HFC)
Bu tipler kendilerini yüksek film mukavemeti ve çok iyi yağlama özellikleri ile gösterirler. Kontrol Vickers Pompa testi ile DIN 51389 standardına göre yapılır.
HFC tipi sıvılar paslanma ve aşınmaya karşı çok iyi güvence sağlarlar, aynı zamanda sızdıran conta malzemelere karşı da kusursuz bir ortam oluştururlar.
2.1 Bileşimi : HFC tipi sıvılar genellikle açık renkte orta viskoziteli ateşe dayanıklı sıvılardır. Birleşimleri birbirleri ile optimal bir uyum sağlayan su polialkilen glikol ve özel aktif maddelerden oluşmaktadır. Denenmiş negatif katalizörler pasa ve aşınmaya karşı güvenilir koruma özelliği sağlarlar. Kimyasal kararlılığı iyi olan çözeltilerdir. İşlem sırasında tortu reçine veya diğer artıkları meydana getiren hidrokarbon ihtiva etmemelidirler.
Madeni yağ HFC tipi sıvıların içinde çözülmez ve tamamen ayrılır tabi eğer yağ kendiliğinden emülsiyon oluşturmazsa. Eğer işin başlangıcında sistem düşük sıcaklıkta ise bu özellikle çok önemlidir. Aşırı derecede düşük sıcaklık yoksa çalışma sıcaklığını yükseltmek için sistemin boşa çalışması ve buna bağlı iş zamanı kaybı ortadan kalkar.
2.2.2.İşlem sıcaklığı ve kullanım ömrü : HFC Tipi su ihtiva ederler.Bu sebeple viskozitenin artmasına yol aça bilecek yüksek buharlaşma kaybını önlemek için işlem sıcaklığı 60 c yi aşmamalıdır ayrıca yüksek sıvı sıcaklıklarında kavitasyon tehlikesi oluşabilir. Konvensiyonel hidrolik yağlara kıyasla su glikol karışımın daha yüksek spesifik ısıya sahip olması ve daha iyi ısı iletebilme özelliği nedeni ile konvensiyonel hidrolik yağların ısıya sahip olması ve daha iyi ısı iletebilme özeliği nedeniyle hidrolik yağların kullanımından meydana gelen sıcaklıktan daha düşük bir işlem sıcaklığı meydana geleceği hesaplanır.
HFC tipi sıvılar için en uygun işlem sıcaklığı yaklaşık 40 C dir dikkat edilecek bir husus da yağın kısmı olarak borular veya silindir içinde çok fazla ısınabilmesi ve bunu tehlike yaratabileceğidir. Basıncın artması sırasında sıkışabilecek bir buhar tabakası oluştura bilir ve sistemde darbelere yol açar bu sebeple hidrolik yağ sıcaklığının termostat ile ayarlanması veya belirli zaman aralıklarında termometre ile ölçülmesi gerekmektedir. HFC tipi sıvılar konvensiyonel hidrolik yağlara karşı önemli ölçüde daha uzun bir kullanma süresine sahiptir ve bir çok seneler değiştirmeden hidrolik sistemlerde kalabilirler.
2.2.3 Korozyondan koruma etkisi : HFC tipi sıvılar Çelik ve dökme demir parçaları Bakır pirinç nikel krom alüminyum ve alüminyum alaşımları ile kullanabilirler. Ancak dikkate alınması gereken husus yeni kesilmiş alüminyum yüzeyler aşındırmadan kavitasyon erezyonundan ve metal sürtünme temasından dolayı PH değeri 7 den yüksek olan sulu sistemlere karşı hassastır. Kullanım bu nedenle iyi irdelenmelidir.
Çinko da statik testte sadece minimal bir ağırlık değişimi gösterir. Yani çinko ve çinko tabakaları minimum derecede aşınsa dahi oluşan reaksiyon ürünleri büyük hacimli artıklar bırakırlar ki bunlar filtreyi vs bloke edebilirler bu nedenle çinko HFC hidrolik sistemlerinde kullanılmalıdırlar. Kurşun ise daha statik korozyon deneyi sırasında bile hissedilir.
2.3 Contalar salmastralar ve hortumlar : HFC tipi sıvıların en önemli tercih sebebi şudur normalde hidrolik sistemlerde kullanılan conta hammaddesi bunlar içinde uygundur bu maddeler çok yüksek kimyasal direnç sahibi olmalarına rağmen perbunan daha az elastiklerdir
Poliüretan hammaddeler ve günümüzde çok nadir kullanılan deri ve mantar gibi conta malzemeleri dayanıklı olmadıklarından istisna tekstil ederler Eğer yeni bir sistem başlangıçta deri ve mantar gibi conta malzemeleri dayanıklı hammaddeler ve günümüzde çok nadir güvenlik sıvısına göre ayarlanacak ise dinamik contalar mümkün olduğu kadar yüksek kaliteli perbunan N kullanılmalıdır. Piston segman salmastırası bir istisna teşkil etmektedir.
2.4 Hidrolik pompalar : Ateşe dayanıklı yanmaz hidrolik sıvılar ile yapılan uzun süreli çalışmalar göstermiştir kı hidrolik pompaların Kaplanmış Hubringli pompalar da özellikle uygundurlar.
2.5. HFC tipi sıvıların madeni yağların yerine kullanılması için gerekli şartlar
25.1 İç boyama
Ateşe dayanıklı hidrolik ortamlarla çalışan hidrolik sistemlerde iç boyama yapılmamalıdır. Eğer buna rağmen iç boya yapılmak isteniyor ise dirençli bir cila seçilmelidir. Bunlar iki bileşenli cilalar ve epoxydharz bazlı cilalar olmalıdır
Madeni yağ kullanılmış olan bir sistemde HFC tipi sıvıların kullanımına geçilmek isteniyorsa ve sistem içindeki mevcut olan tank kaplanmış ise tank içindeki tabakanın bir kısmına kazınarak dayanıklılık testi uygulanabilir.