長城液壓支架用乳化油HFAE10-4的性能及應用

任玉飛

中國石化潤滑油有限公司上海研究院

液壓支架液是為煤炭行業(yè)長壁開采過程配套的產(chǎn)品,用于煤礦井下液壓支架和外注式單體液壓支柱的液壓系統(tǒng)。根據(jù)煤炭行業(yè)標準MT 76-2011《液壓支架用乳化油、濃縮液及其高含水液壓液》可以將液壓支架液按高含水液壓液的類型分為兩大類:乳化油和濃縮液。每類產(chǎn)品又可以按適用水質(zhì)的最高硬度分成8個等級:5、10、15、20、25、30、35、40。

長城液壓支架用乳化油和濃縮液現(xiàn)共有5個型號,分別是:液壓支架用乳化油HFAE10-4、液壓支架用乳化油HFAE15-4、液壓支架用濃縮液HFAS10-5、液壓支架用濃縮液HFAS15-4和液壓支架用濃縮液HFAS20-4。5個液壓支架液產(chǎn)品全部通過“安標國家礦用產(chǎn)品安全標志中心”的認證,取得了“礦用產(chǎn)品安全標志證書”。

對于長城液壓支架用乳化油HFAE10-4,H表示液壓液,是產(chǎn)品類型代號;FAE表示乳化油,是高含水液壓液類型代號;10是產(chǎn)品適用水質(zhì)硬度等級代號,表示該產(chǎn)品可適用于最高硬度為500 mg/L的水質(zhì);4是產(chǎn)品使用濃度代號,表示該產(chǎn)品的使用濃度為4%(質(zhì)量比)。本文將重點介紹長城液壓支架用乳化油HFAE10-4的性能研究。

長城液壓支架用乳化油HFAE10-4的性能

產(chǎn)品性能全分析

長城液壓支架用乳化油HFAE10-4執(zhí)行煤炭行業(yè)標準MT 76-2011《液壓支架用乳化油、濃縮液及其高含水液壓液》,產(chǎn)品性能完全滿足MT 76-2011標準的技術要求,并于2014年通過“安標國家礦用產(chǎn)品安全標志中心”的認證,取得了“礦用產(chǎn)品安全標志證書”。其典型性能分析數(shù)據(jù)見表1。

MT 76-2011標準中對液壓支架用乳化油及其高含水液壓液的穩(wěn)定性、防銹性、防腐蝕性和潤滑性等都提出了技術要求,并且部分技術要求十分苛刻,例如,防腐蝕性試驗配液濃度只有產(chǎn)品正常使用濃度的40%,并且試驗溫度為 70 ℃。

為滿足液壓支架用乳化油及其高含水液壓液的穩(wěn)定性、防銹性、潤滑性和消泡性等技術要求,長城液壓支架用乳化油HFAE10-4的配方體系是由水、基礎油和多種功能添加劑組成,包括多種乳化劑、多種防銹劑、有色金屬防腐劑、消泡劑等10多種組分。本文將重點介紹長城液壓支架用乳化油HFAE10-4的抗硬水性能研究和防銹性能研究。

抗硬水性能

由于長城液壓支架用乳化油HFAE10-4在使用時,使用單位通常直接采用礦井水配制高含水液壓液［長城液壓支架用乳化油HFAE10-4配制的高含水液壓液的水含量達到96%(質(zhì)量比)］,而我國不同地區(qū)礦井水的水質(zhì)硬度差別又較大,并且同一個礦礦井水的水質(zhì)硬度也會有所波動,這就對液壓支架用乳化油的抗硬水性能提出了較高的要求。如果水質(zhì)硬度過高,而液壓支架用乳化油對硬水適應性差,就會對產(chǎn)品使用時的穩(wěn)定性能和防銹性能產(chǎn)生嚴重影響。

在長城液壓支架用乳化油HFAE10-4的研發(fā)過程中,為提升產(chǎn)品的抗硬水能力,增強產(chǎn)品的穩(wěn)定性,在產(chǎn)品配方體系中,乳化劑優(yōu)選了2種兼有多功能的表面活性劑進行復配:表面活性劑A是一種具有優(yōu)良乳化性能并兼具防銹性能的陰離子表面活性劑;表面活性劑B不僅具有出色的乳化能力,還能夠提升液壓支架用乳化油產(chǎn)品的耐硬水能力、耐電解質(zhì)性能以及鈣皂分散能力,改善產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

表1 長城液壓支架用乳化油HFAE10-4性能分析數(shù)據(jù)

實驗室采用人工硬水和煤礦井下礦井水,考查了不同水質(zhì)硬度的硬水對長城液壓支架用乳化油HFAE10-4的穩(wěn)定性能和防銹性能的影響,結果見表2。

表2 長城液壓支架用乳化油HFAE10-4抗硬水性能考查

由表2可以看出,長城液壓支架用乳化油HFAE10-4具有優(yōu)異的抗硬水性能,其實際適用水質(zhì)硬度達到1 000 mg/L,遠超其設計適用水質(zhì)硬度,能夠有效地應對配制高含水液壓液時礦井水水質(zhì)硬度波動帶來的影響,對硬水具有優(yōu)異的適應性。

防銹性能

防銹性能是液壓支架用乳化油的關鍵性能指標,該性能直接關系到礦下液壓支架設備的正常運行、工人的檢修工作量以及更換設備和零件帶來的成本。礦下配制的高含水液壓液濃度由于各種原因也會有所波動,這對液壓支架用乳化油的防銹性能是較大的考驗。在長城液壓支架用乳化油HFAE10-4的研發(fā)過程中,為提升產(chǎn)品的防銹性能,避免產(chǎn)品在實際應用過程中發(fā)生設備銹蝕的情況,在產(chǎn)品配方體系中優(yōu)選了多種高效的水溶性防銹劑進行復配,充分發(fā)揮防銹劑之間的協(xié)同防銹作用。

實驗室分別采用500 mg/L的人工硬水和陜西某礦水質(zhì)硬度為500 mg/L的煤礦井下礦井水,考查了不同配液濃度對長城液壓支架用乳化油HFAE10-4防銹性能的影響,結果見表3。

表3 長城液壓支架用乳化油HFAE10-4防銹性能考查

由表3可以看出,長城液壓支架用乳化油HFAE10-4具有優(yōu)異的防銹性能,即使配液濃度為3%(質(zhì)量比)時,產(chǎn)品的防銹性能也合格,說明長城液壓支架用乳化油HFAE10-4適應性強,能夠在一定范圍內(nèi)有效應對礦下配制的高含水液壓液濃度波動帶來的影響。

市場應用情況

研制的長城液壓支架用乳化油HFAE10-4目前已在河南、山西等地實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應用,年用量達1 000 t。客戶反饋,長城液壓支架用乳化油HFAE10-4具有氣味小、防銹性能優(yōu)良和應用穩(wěn)定性好等特點,不僅解決了原來的濾芯堵塞和設備銹蝕等問題,極大減輕了檢修工作量,用油消耗降低30%以上。

結論

☆研制的長城液壓支架用乳化油HFAE10-4產(chǎn)品各項性能均符合MT 76-2011《液壓支架用乳化油、濃縮液及其高含水液壓液》標準要求。

☆長城液壓支架用乳化油HFAE10-4具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和防銹性,實際應用結果表明,該產(chǎn)品能夠滿足煤礦井下苛刻環(huán)境的要求。產(chǎn)品目前已實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應用。