Renare basoljor skapar problem för industrin med beläggningar

Industrin reagerar nu mot de växande problemen med beläggningar (varnish) i oljorna, som kan orsaka stora skador och få komponenter att sluta fungera. Detta var också temat för konferensen SSG Hydraulikdagar 2016, där både problem och tänkbara lösningar ventilerades.

Dagens moderna basoljor av mineraloljetyp ska egentligen vara betydligt mer kemiskt stabila, jämfört med äldre generationers basoljor. Trots det verkar de industriella hydraulsystemen idag ha större problem än tidigare med varnish, som är en form av lackartade beläggningar som kan resultera i att komponenter slutar fungera.

– Problem med varnish har alltid funnits, men det har med tiden blivit många gånger värre såväl inom skogsindustrin, som stålindustrin och verkstadsindustrin, förklarar Lennart Strandberg, ProjektHydraulik Sverige AB och ordförande i stålbranschens hydraulikgrupp AUH och därmed djupt engagerad i SSG Hydraulikdagar. Lennart Strandberg har även skrivit flera artiklar i ämnet.

I mars månad i år tog Lennart Strandberg initiativ till att samla flera olika industrier från olika branscher för en träff hos SSAB i Borlänge. Där visade det sig omgående att alla upplevde liknande beläggningsproblem.

– I juli månad hade vi ett uppföljningsmöte hos Volvo i Göteborg. För att gå vidare tyckte vi att detta också var ett utmärkt tema att ta oss an under SSG Hydraulikdagar 2016 och att till detta evenemang även bjuda in leverantörerna, säger Lennart Strandberg.

Så skapas varnish

Förr uppstod varnish, då oljan kallnade vid nedstängning av system, men nu är tendensen att beläggningar även uppstår vid varm olja.

– Några problem som uppstår är läckande axeltätningar, slitspår i axlar och kärvande ventilslidar. Vi har även sett att varnish verkar lättflyktig då den når delar i tankar som ligger över oljenivån. Även korrosion uppstår, då varnish tränger undan oljefilmer och kan orsaka att rörliga komponenter skär, säger Lennart Strandberg.

Jens Vesterlund, CC Jensen, som också var en av talarna på SSG Hydraulikdagar, menar att katalysatorer, som exempelvis syre, vatten, värme, koppar, järn, kisel och andra syror, skapar hotspots som ger mjuka föroreningar, vilka i sin tur bildar varnish.

– Mjuka föroreningar visar sig som slam, oxidation i form av tröga ventiler och igensatta filter och förorenade tankar. Partiklar skapar slitage som i sin tur accelererar nedbrytning och sedan varnish. Vatten skapar mikronedbrytning och lokala tryckförändringar, som även det ökar varnish. Kan man ha kontroll på katalysatorerna kan man även kontrollera problemet, förklarar Jens Vesterlund, och betonar att på turbinsidan, så kan även små beläggningar orsaka stora verkningsgradsförluster.

Globalt problem

Lennart Strandberg menar att en del av lösningen på beläggningsproblemen redan finns på närmare håll

– Varnish är inget svenskt problem, det är ett globalt problem. Och för raffinaderierna är detta inget nytt, de har tidigare varnat för detta. I Nordamerika upptäcktes problematiken först, då de där var tidigast ute med de moderna basoljorna och då de byggde om och rustade upp sina gamla anläggningar och samtidigt moderniserade sina raffinaderier. Senare har liknande problem dykt upp också i Europa och Asien, säger han och fortsätter:

– Det är viktigt att framhålla att beläggningsproblematiken är annorlunda idag, jämfört med för tio år sedan. Raffinaderierna har med tiden raffinerat fram renare och bättre basoljor, men som har en sämre förmåga att lösa upp andra ämnen, säger Lennart Strandberg.

Lösningen finns redan

Grunden i basoljan är egentligen en paraffinolja, som inte har någon löslighet alls. Äldre mer orena basoljor innehöll en mängd olika molekyler, bland annat naftener och aromater som har en bra lösningsförmåga.

– I de gamla basoljorna gjorde naftenerna ett hyfsat och aromaterna ett superbra jobb, eftersom de effektivt löste upp avlagringar och tillsatser. När oljorna sedan har renats har raffinaderierna tagit bort först aromaterna och sedan naftenerna. Då försvann också oljornas löslighet helt, fortsätter han.

Samtidigt har leverantörerna av olika smörj- och hydrauloljor inte riktigt hängt med och förändrat formuleringarna i de produkter de levererar, menar Lennart Strandberg.

– Lösningarna har dock funnits där hela tiden. I de syntetiska oljorna, som inte heller kan lösa tillsatser, används idag syntetiska estrar som har en fantastisk löslighet. Den tekniken borde även kunna användas i de raffinerade produkterna, säger han.

SSAB i Borlänge, som gjort en egen utredning kring detta ämne, löste själva problemet genom att använda en basolja som redan finns på marknaden med hög löslighet och som ger smörj- och hydrauloljor av en helt annan kvalitet.

Leverantörernas lösningar

Leverantörerna pekade under SSG Hydraulikdagar 2016 även på andra lösningar för ett effektivare underhåll.

Med den numera stora floran av oljor och additiv är det svårt, men också väldigt viktigt, att välja rätt olja för applikationerna. De flesta nyare mineraloljor är mindre polära och löser mindre vatten och föroreningar, men laddas lättare upp, förklarar en annan av talarna under SSG Hydraulikdagar, Andreas Norberg, produktspecialist på Hydac Filter Systems i Tyskland.

Han menar dock att det går att förebygga problemet att oljans additiv förbrukas på kort tid genom att:

• anpassa systemet för vätskan med ett Stat-Free filter
• rätt dimensionering, djupfilter, luft och vattenborttagning
• undvika luft för att minska förbrukning av antioxidantadditiv, minska oxidation och risken för hög lokal temperatur
• undvik fritt vatten i oljan, eftersom det stör vissa additiv, som till exempel ska bära varnish och kan leda till att additivet filtreras bort i en gelliknande form.

Rekommenderar inte mängdinköp

Ett annat problem är, enligt leverantörerna, industrins inköp av oljor.

– Det ena hydraulsystemet är inte det andra likt. Att generellt välja en och samma typ av hydraulolja för alla system kan äventyra en optimal funktion. Grundorsaken till varnish är lokalt höga temperaturer, som bildas någonstans i systemet. Därför måste problemen eftersökas i hela systemet. Det finns stora fördelar med att ha en olja med högt viskositetsindex och en mycket god luftavskiljningsförmåga, förklarade Per Nilsson, applikationsingenjör på Fuchs Lubricants Sweden, en annan av talarna under SSG Hydraulikdagar .

Renare olja ger en effektivare process

Jens Vesterlund, CC Jensen, redogjorde även för ett svenskt turbinprojekt, där en gedigen reningsprocedur har gjort att kunden kunnat ställa av en av tre pumpar.

– Filterbyten på inlinefilter har gått från årlig rutin till att vara behovsstyrt när tryckökningen nått en viss gräns, vilket har lett till färre filterbyten. Värmeväxlarna har blivit mer effektiva, då varnish har tagits bort. Vibrationer i turbinen har reducerats, vilket har gett en effektivitetsökning, då det varit snabbgående maskineri. Man har även märkt att oljan kan hålla en lägre temperatur i tomgångsläge, då ingen oxidationsutfällning sker. En ren olja ger tidiga signaler i tryck om varnish uppstått och ger då med VRU styrsystem tidig information om när onormala händelser sker i oljesystemet, förklarar Jens Vesterlund.

Några allmänna tankar från SSG Hydraulikdagar 2016

• Varnish bygger varnish, om det uppstått accelererar problemet lätt.
• Ge oljan rätt förutsättningar; tankar, värme och avluftning.
• Många additiv i hydraulikolja är svåra att tillsätta.
• Man bör hitta en analysmetod för att upptäcka problemet i tid. Både gällande renhet och additiv. Utöka MPC-testen och exempelvis Ruler-test.
• Komponenter måste vara anpassade för nya oljor eller vice versa.
• Jordning är ett utvecklingsområde.
• Filtrering av luft på tankar bör tillses så att även luftburen fukt absorberas.