液压油抗泡失效的情形及其解决办法

李耿辉(中国石化润滑油有限公司，北京 100085)

0 引言

泡沫是气液共存的一种现象，其中液相是连续相，气相是非连续相。油品中的泡沫浮在油品的表面，分散在油液中的气体不属于泡沫，而是分散气泡。泡沫生成的难易程度及稳定性通常用泡沫倾向性和泡沫稳定性来表示。

泡沫的产生与油液的表面张力具有很大的关系。表面张力越小，越容易产生气泡[1]。液压油是一种混合物，除基础油外，还含有各种功能添加剂。其中许多的添加剂是表面活性物质，从而降低了油品的表面张力，导致泡沫倾向性显著增强。液压油在使用过程中的一些氧化产物也会对表面张力产生影响，导致泡沫倾向性变强。

液压系统被广泛应用于工业生产、工程机械等设备。液压系统的主要功能是将机械能转换为压力能，对外输出做功。液压油作为液压系统做功过程中的能量传递介质，液压油的性能对传动的效率及状态具有直接影响，而液压油起泡则是危害液压系统正常运行的重要因素之一。

液压油运行过程中产生泡沫会对液压系统造成以下危害：

(1)传动过程不平稳：液压介质在传递能量的过程中，通常处于高压的状态，因此要求液压介质不可压缩。当液压油中混入气泡时，随着压力的变化，气泡体积迅速变化，导致动力传递过程不平稳，进而引发其他故障；

(2)加速油品氧化：液压油中的气泡增大了油品与空气的接触面积，空气中的氧气会加速油品的氧化；

(3)油品无法吸入：当油品中混入大量空气时，液压泵无法有效吸入液压流体，无法对外做功；

(4)造成液压泵磨损：油品中混入的气泡在液压泵高速运转的过程中对液压泵的活动部件造成冲击，从而造成磨损。

综上，液压系统中产生气泡会对设备、油品、操作造成不良影响，因此控制液压油中泡沫的产生及快速消除泡沫十分必要。

1 液压油配方开发时的抗泡问题

液压油由基础油与各种功能添加剂组成。在未添加抗泡剂时，液压油的抗泡性能通常较差。通过加入抗泡剂，可以有效增强液压油的抗泡性能。抗泡剂的消泡效果与抗泡剂的类型、抗泡剂粘度、加剂量等因素相关，并且会受到液压油基础油以及其他添加剂的影响[2]。

液压油中使用的抗泡剂一般分为硅型、非硅型和复合型三类。从消泡效果的角度来看，在相同的加剂量下，硅型抗泡剂的消泡效果比非硅型抗泡剂更好[3]。但是，硅型抗泡剂的消泡效果受加入方式的影响较大，并且在长时间储存后，消泡效果下降明显[4]。非硅型抗泡剂在油品中不容易析出，在长时间储存后抗泡效果依旧较好，并且对加入方式不敏感。复合型抗泡剂则结合了硅型与非硅型抗泡剂各自的特点，适用效果更好。

在液压油中添加抗泡剂时，不仅需要考虑抗泡剂的抗泡效果，同时需要注意抗泡剂对液压油空气释放性能的影响。液压油中如果存在较多的空气不能及时释放，会导致在使用过程中，液压系统能量传递不平稳。研究表明，硅型抗泡剂的加入会导致液压油空气释放性能变差，非硅型抗泡剂和复合抗泡剂对空气释放值的影响较小[5]。因此，液压油成品如果空气释放性较差，可以考虑选择使用非硅型抗泡剂或复合抗泡剂。

在选用抗泡剂时，还需要考虑抗泡剂与其他添加剂的配伍性问题。硅型抗泡剂与各种添加剂的配伍性能较好。非硅型抗泡剂在与T601、T109、T705 这三种添加剂复合使用时，对油品的起泡甚至产生了促进作用[6]。

基础油的粘度对抗泡效果也会产生影响[7]。在高粘度的基础油中使用低粘度的抗泡剂、低粘度的基础油中使用高粘度的抗泡剂能够取得较好的抗泡效果。液压油具有多种粘度等级，因此最好结合液压油的粘度进行抗泡剂的选择，以达到最好的消泡效果。

2 液压油长时间储存后抗泡失效

使用硅型抗泡剂或复合抗泡剂的液压油在存储较长时间后，抗泡性能通常会变差。硅型抗泡剂是聚硅氧烷(硅油)，化学性质稳定，并且挥发性低，黏度为20～10000mm2/s(25℃)，表面张力21～25mN/m(35℃)。硅型抗泡剂在润滑油中的溶解度很小，以细微颗粒的形式存在，在长时间静置储存过程中，硅型抗泡剂颗粒不断聚集，逐渐沉降，油液中分散的抗泡剂减少，从而导致抗泡效果变差[7]。

抗泡剂的沉降速度与抗泡剂在油品中的分散状态相关，影响抗泡剂分散状态的因素包括抗泡剂的分子量、抗泡剂稀释方式、抗泡剂加入方式及油品调和工艺条件等。小分子量的硅油在液压油中的分散状态更为稳定。为提升分散的效果，通常使用煤油将硅油抗泡剂预分散，并且油品调和加入抗泡剂时，通过加大搅拌强度、逐滴加入的方式可以提升抗泡剂的分散度，以取得更好的抗泡效果及储存稳定性。通过调节上述变量，可以延缓油品中硅型抗泡剂在存储过程中的沉降速率。

对于储存时间较长的液压油品，建议在使用前采样，对抗泡性能进行测试。在抗泡性能不符合标准要求时，可以通过搅拌、晃动等方式，重新分散沉降的抗泡剂，以改善抗泡性能。

3 液压油使用过程中抗泡失效

液压油在使用的过程中，因为工况的原因，液压系统中可能进入各种污染物[8]。这些污染物可大致分为机件残留污染物、外界侵入污染物、再生污染物。其中一些污染物具有一定的表面活性，从而导致液压油的起泡性增强。此外，液压油使用过程中生成的某些氧化产物表面张力较小，也会导致液压油抗泡性变差。液压系统对液压油的清洁度要求较高，液压油中的一些添加剂包括抗泡剂有可能被液压系统中的过滤器件滤出，导致抗泡性能变差。

液压油在使用的过程中应当定期检测油品的抗泡性能，在液压油的抗泡性能较差时，可以向液压油箱中添加一定剂量的抗泡剂，并检测液压油抗泡性能的改善状况是否符合标准要求。在补充一定的抗泡剂后如果抗泡性能依然不合格，则需要更换液压油。

不同情形下液压油抗泡失效时可采取的部分措施见图1。

图1

4 结语

液压油新油、液压油在长期储存后、使用过程中均可能出现抗泡失效的情形，通过选择合适的抗泡剂类型、添加适量的抗泡剂可以有效改善液压油的抗泡性能。在液压油调和过程中，应当通过控制工艺条件使抗泡剂达到较好的分散状态。长期储存后的液压油，在使用前应当对抗泡性能进行检测，并在发现油品抗泡性能变差时采取适当的措施以改善抗泡性能。在用油过程中，应当对液压油的抗泡性能进行定期监测，在发现异常时及时采取合适的处理措施。