影響液壓油壽命的外在因素

劉卜瑜(中國石化潤滑油有限公司北京研究院，北京 100085)

0 引言

在液壓油選型和使用中，諸多因素會對液壓油的使用壽命造成影響，液壓油本身的品質取決于液壓油產品的配方設計及生產工藝，在液壓油選型時已成為確定因素。本文重點討論液壓油在使用過程中外在的對其性能及壽命造成影響的主要因素，以便為液壓油的正確使用及維護提供參考意見。

1 溫度對液壓油壽命的影響

液壓油在使用過程中不可避免的要與高溫、氧氣、金屬接觸，這就具備了液壓油氧化的條件，即高溫、氧、催化劑，這三個氧化條件均可能促進液壓油快速氧化。通常，液壓油在常溫下的氧化是很慢的，溫度在94℃以下、正常大氣下氧化不是特別明顯，但是當溫度超過94℃時，氧化速率開始隨溫度的變化而變得明顯，溫度每升高10℃，氧化速率增加一倍，溫度越高，液壓油的氧化就越劇烈[1]。由此可見，高溫會縮短液壓油的氧化壽命。

液壓油溫度升高主要是因為系統功率損失造成的，比如泵的功率損失，液壓缸和液壓馬達在工作過程中因泄漏造成的功率損失，管道因長度、接頭、轉彎、過濾等造成的沿程壓力損失等；另一方面，閥件如溢流閥和伺服閥等在工作時因發揮節流和壓力控制效用時也會產生熱量；液壓系統中的運動部件因摩擦以及接觸面之間的粘性阻力等也會使液壓油溫升高；當液壓油中混有空氣，在高壓環境下，氣泡因沖擊和急劇壓縮的作用會發生突然破裂，釋放出大量熱致使液壓油溫急速升高；設備冷卻、散熱設備發生故障或因故不能達到設計所要求的冷卻散熱效果時也會使液壓油溫度升高[2]。

2 金屬對液壓油壽命的影響

對于液壓油的氧化，除了高溫可以加速氧化以外，若液壓油中含有銅、鐵等金屬顆粒或金屬離子，上述金屬特別是金屬離子會作為催化劑成倍增加液壓油被氧化的速度，液壓油氧化生成的酸會腐蝕金屬部件進一步增加金屬離子在液壓油中的濃度，氧化產生的油泥和沉淀會加速運動部件的磨損，進一步增加磨損從而造成液壓油溫度升高，同時也增加了金屬磨損產生的磨粒數量，引發液壓元件磨損的鏈式反應，造成惡性循環[1]。因此，金屬不僅會催化加速液壓油的氧化使其迅速老化，還會引發運動部件磨損的鏈式反應，使液壓油受到顆粒物的污染進而對液壓系統造成磨損、閥件動作失靈甚至卡閥等故障。

液壓油中的金屬離子主要來自自身氧化產生的酸性物質對金屬零部件的腐蝕；液壓油中的金屬顆粒主要來源于液壓元件的磨損。上述兩個來源可以互相促進，金屬離子和顆粒的存在會促進液壓油的氧化，氧化產生的酸性物質、油泥和沉淀會進一步引發金屬部件的腐蝕和磨損，進而增加金屬離子和金屬顆粒的濃度。

3 水對液壓油壽命的影響

液壓系統在正常使用過程中不可避免的要與水接觸，由于不可避免性，液壓油中允許少量水的存在，對于液壓油新油來說水含量要控制在質量分數＜0.03%，對于使用中的液壓油水含量要控制在質量分數≤0.1%。但是，當液壓油中水的含量較大，并且在較高壓力和流速下運行時，較大的水滴會因為高速湍動和強剪切的作用分散成細小的水滴，此時，由于液壓油中含有一定量的抗氧防腐劑和防銹劑等添加劑，而這些添加劑均具有降低油水界面張力的作用，同時，這些添加劑容易吸附于油水界面上形成堅固的界面膜進而阻礙小水滴向大水滴的凝集，從而形成穩定的油水乳化狀態造成液壓油的乳化。此時的液壓油體系會因水的存在破壞潤滑油膜的形成造成磨損；水的存在還會加速液壓油的變質，造成液壓油中部分添加劑的析出，或與部分添加劑發生水解作用或其他化學反應生成沉淀物造成過濾器堵塞、卡閥等現象；水的存在還會造成液壓元件的銹蝕和腐蝕。此時必須將乳化的液壓油進行換油處理，否則，將極大程度的影響液壓油的壽命[3]。

液壓油中水的侵入主要有兩種途徑：一是由于液壓系統管路接口、法蘭等密封不良直接造成的水的侵入；二是在空氣濕度較大的環境中工作時由于呼吸作用將水引入。

4 舊油對液壓油壽命的影響

液壓油在用至換油期時，不可避免地會發生不同程度的氧化，有的氧化會非常嚴重，而氧化產物本身也會像催化劑那樣作用，進一步加速液壓油的氧化進程[1]。

舊油的引入一般來自設備液壓系統換油時的殘留，因此，液壓系統在換油時，系統中舊油的殘存量對于后加入的液壓油壽命影響起著不可忽視的作用，換油的充分性就顯得尤為重要。以挖掘機的液壓系統為例，挖掘機液壓油箱的容量大約占整機液壓系統總裝油量的一半，其他的液壓油分布在其他液壓元件(如液壓泵、閥件、液壓缸)及管路中[4]。而挖掘機換油時，往往液壓油箱中的液壓油可以相對比較容易的通過設備抽出，而留存在液壓元件及管路中的液壓油相對難以置換并容易被忽略，從而在新液壓油加入后會嚴重影響新液壓油的使用壽命。因此，在對設備液壓系統換油時或者設備液壓系統必須清洗時，如果條件具備，建議對設備液壓系統使用擬更換的液壓油新油對整個液壓系統進行充分的沖洗，并取液壓油樣通過便攜式設備進行性能監測以保證良好的換油效果。具體換油程序和換油效果見圖1 和圖2。

圖1 液壓系統換油參考程序

5 其他外來因素對液壓油壽命的影響

除上述描述的對液壓油壽命會產生顯著影響的主要因素之外，其他污染物的直接引入也會對液壓油的壽命產生重大影響，如，部分機床設備工作過程中金屬加工液的不慎引入；在對液壓系統進行清洗時部分帶有表面活性劑的清洗劑的殘留；不同種類潤滑油(如內燃機油、齒輪油等)的不慎加入，甚至不同品牌的液壓油的混用，會因為配方體系的不同使得液壓油體系出現渾濁、沉淀等導致液壓油壽命的受損。

6 廣泛意義上的長壽命液壓油

提起長壽命液壓油，人們通常想到的便是換油周期較長的液壓油，往往會和液壓油的抗氧化能力及氧化壽命相關聯，的確，液壓油的抗氧化能力決定了其氧化壽命，這是一項非常關鍵的指標。但是，液壓系統的穩定可靠運行，需要液壓油具有多項優異性能，如抗乳化性，以用于保持液壓油的油水分離能力；空氣釋放性和抗泡沫性，以用于保證液壓油具有較好的釋放空氣及抑制泡沫生成和消除泡沫的能力；熱穩定性和水解安定性，以用于保證液壓油在高溫或有水工況下添加劑抵抗熱分解和水解的能力。因此，長壽命液壓油應當是一個廣泛意義上的概念，任何一項關鍵性能的缺失均可能影響液壓油的壽命。

7 結語

本文總結了影響液壓油壽命的外在主要因素，并結合不同因素分析了其對液壓油壽命可能造成的影響；分析了影響液壓油壽命因素的成因；提出了長壽命液壓油應當是廣泛意義上的概念，任何一項關鍵性能的缺失均可能影響液壓油的壽命。因此，若要保證液壓油具有較長的壽命進而保證液壓系統穩定可靠運行，需要綜合考慮各項影響液壓油壽命的因素，多角度、多方位對使用中的液壓油做好維護，保證液壓油關鍵性能的穩定性和持續性。液壓油本身的優異品質可以在一定程度上抵御外在因素的影響，具有較好的耐受性和壽命，因此，在液壓油選型時也可以考慮選用品質較好長壽命液壓油以保證液壓系統運行的穩定和可靠，提高運行效率和經濟效益。