A hidraulikaolaj nem egyszerű segédanyag, hanem a hidraulikus géprendszer egyik legfontosabb szerkezeti eleme. Amikor a gépek mellett állunk, kezünkkel érezzük a szeleptömbök finom vibrációját és a csővezetékek melegedését: a folyadék közvetíti a mechanikai erőt, hűti az érintkező fémfelületeket, és néhány mikron vastagságú kenőfilmet hoz létre a gyorsan mozgó dugattyúk, fogaskerekek és tolattyúk között. Az üzemósejtszintű vitalitás gyarapodásával a friss, mézszínű folyadék észrevétlenül változik, mikroszkopikus fémkopadékot, szilárd környezeti port és vizet gyűjtve magába a tömítéseken és a szellőzőkön keresztül.

A megbízható gépüzemeltetés alapja, hogy rendszeresen ellenőrizzük ezt a láthatatlan belső kopási folyamatot. Egy kapkodva levett, szennyezett mintával végzett laboratóriumi vizsgálat félrevezető eredményt ad, ami felesleges olajcseréhez vagy éppen a súlyos kopások figyelmen kívül hagyásához vezet. Ha tiszta szerszámokkal, megfontoltan és fegyelmezett lépésekben dolgozunk, a hidraulikaolaj vizsgálata pontos visszajelzést ad a szivattyúk, a szelepek és a szűrők állapotáról, még mielőtt a rendszer mechanikai hibát jelezne.

Mintavételi pontok kijelölése a hidraulika körben

A pontos analízis ott kezdődik, hogy a megfelelő ponton csapoljuk le a mintát a rendszerből. Soha ne vegyünk rutinszerűen mintát a hidraulikatartály alján lévő leeresztő csapból, mert ott az évek során leülepedett, sűrű iszapot és vizet kapnánk, ami nem tükrözi a keringő folyadék valós állapotát. Ugyanígy a tartály tetején keresztül, laza szívócsővel leengedett mintavevő cső is gyakran felkavarja a tartályfenék üledékét, vagy a falról sodor be szennyeződéseket.

A mintavételre a legalkalmasabb hely a fő visszatérő ág, még a visszatérő szűrőház előtt, közvetlenül a terhelés alatt dolgozó munkahengerek és hidromotorok után. Itt a folyadékáramlás turbulens (a Reynolds-szám eléri a 4000 feletti értéket), ami biztosítja, hogy a szilárd részecskék lebegésben maradjanak és egyenletesen oszoljanak el a keresztmetszetben. Ha nyomóági vizsgálatra van szükség, a nyomásszabályozó szelepek elé beépített mérőcsatlakozók adnak tiszta képet a szivattyú felől érkező közegről.

A mintavételhez dedikált mérőpontokat, úgynevezett Minimess csatlakozókat használunk, amelyek belső golyós visszacsapó szeleppel zárnak. A vizsgálat előtt a csatlakozó hegyét zsírtalanító tisztítószerrel lefújjuk, majd szöszmentes ipari kendővel szárazra töröljük. A mintavevő tömlő felcsavarása után az első 200-400 milliliter olajat egy külön gyűjtőedénybe engedjük ki öblítésként, hogy a mérővezetékben megrekedt pangó olaj és a csatlakozó felületéről bejutó por ne torzítsa a mérést. Csak ezután töltjük meg az ISO 3722 szerint tanúsított, pormentes mintavevő flakont a térfogatának mintegy háromnegyedéig, hogy a laboratóriumi homogenizáló rázáshoz elegendő légrés maradjon.

Részecskeszám meghatározása ISO szabvány szerint

A hidraulikus rendszerek meghibásodásainak túlnyomó részét a mikroszkopikus méretű szilárd részecskék okozzák. Ezek a szemcsék bejutnak a szervoszelepek 3-5 mikronos illesztési réseibe, ahol koptatják a szabályozóéleket, vagy felakadást idéznek elő. A részecskeszennyezettséget nemzetközileg az ISO 4406 szabvány szerint határozzuk meg, amely három referencia-mérettartományban számlálja a részecskéket egy milliliter olajban: a 4 mikronnál, a 6 mikronnál és a 14 mikronnál nagyobb szemcsék számát rögzíti.

A szabvány minden részecskeszám-tartományhoz egy kódszámot rendel. A skála logaritmikus: egy kódlépcső emelkedése megduplázza a szennyezettséget. Például egy ISO 18/16/13 besorolás a következőt jelenti:

• Nagyobb mint 4 mikron: a 18-as kód szerint 1300 és 2500 darab közötti részecske található milliliterenként.
• Nagyobb mint 6 mikron: a 16-os kód szerint 320 és 640 darab közötti részecske van jelen.
• Nagyobb mint 14 mikron: a 13-as kód szerint 40 és 80 darab közötti részecske mutatható ki.

A műhelyben vagy a laboratóriumban két fő módszert alkalmazunk a részecskék vizsgálatára. A lézeres optikai részecskeszámláló berendezések gyors, pontos számszerű adatot szolgáltatnak a folyadék átvilágításával keletkező fényelnyelés alapján. Ha azonban az olaj opálos, erősen vizes vagy légbuborékokkal telített, a számláló a buborékokat is szilárd szemcsének érzékelheti. Ilyenkor membránszűrős folttesztet készítünk: 100 milliliter mintát vákuumszivattyúval átszívunk egy 0.8 mikron pórusméretű cellulóz membránon, majd a visszamaradt réteget 100-szoros nagyítású fénymikroszkóp alatt vizsgáljuk meg. A mikroszkóp alatt azonnal láthatóvá válik a szennyeződés jellege: éles szélű kvarcpor, gömbölyded kopadék vagy sötét oxidációs gyanta borítja a felületet.

Víztartalom kimutatása cseppteszttel és műszerrel

A víz a hidraulikaolaj második legveszélyesebb ellensége. Három formában lehet jelen a rendszerben: oldott állapotban (amikor a molekulák eloszlanak az olajban anélkül, hogy a folyadék zavarossá válna), emulzióként (amikor az olaj tejszerű, opálos kinézetet kap), valamint szabad vízként, amely nagyobb sűrűsége miatt a tartály alján gyűlik össze. Egy átlagos ásványolaj bázisú hidraulikaolaj 40 Celsius-fokon nagyjából 150-250 ppm (milligramm/kilogramm) oldott vizet képes magában tartani anélkül, hogy opálossá válna.

A műhely körülményei között a legegyszerűbb tájékozódó eljárás az úgynevezett sercegési vizsgálat, azaz a forrólemezes cseppteszt. Egy szabályozható elektromos fűtőlapot felmelegítünk 135-145 Celsius-fok közötti hőmérsékletre, majd egy tiszta fém pálcával egyetlen csepp olajat cseppentünk a fémfelületre. Ha az olajcsepp csendben szétterül és füstöl, a szabad és emulgeált víztartalom alacsony. Ha apró buborékok képződnek, és halk pattogást, sercegést hallunk, a víztartalom meghaladja a 600-800 ppm szintet. Erős habzás, intenzív pattogás esetén a folyadék több mint 1500-2000 ppm vizet tartalmaz, ami azonnali beavatkozást kíván.

A pontos ellenőrzéshez laboratóriumi körülmények között a Karl Fischer-féle kulometriás titrálást alkalmazzuk (az ISO 12937 szabvány szerint). Ez a kémiai módszer az oldott vizet is ppm pontossággal méri. A folyamatos felügyeletre a tartályba vagy a nyomóvezetékbe épített kapacitív relatív páratartalom-érzékelők alkalmasak. Ezek a szondák a víz telítettségét mérik a folyadékban: ha a telítettség átlépi a 60 százalékot, a víz a hőmérséklet hűlésekor azonnal kicsapódhat, ami gyors korróziót indít el a csapágyakon, hidrolizálja a kopásgátló cink-dialkil-ditiofoszfát (ZDDP) adalékokat, és lerontja a kenőfilm terhelhetőségét.

Olajcsere vagy szűrés: mikor melyik szükséges

Gyakori tévhit, hogy az elkoszolódott hidraulikaolajat minden esetben le kell cserélni. Az ipari hidraulikaolajok alapolaja rendkívül stabil szerkezetű folyadék, amely mechanikusan aligha használódik el. Ha a laboratóriumi vizsgálat kimutatja, hogy az ISO részecskeszám a megengedett 17/15/12 határérték fölé emelkedett (például elérte a 21/19/15 szintet), de az olaj kémiailag stabil maradt, a teljes mennyiség leengedése felesleges anyagi pazarlás és környezeti terhelés.

A döntéshez két alapvető kémiai paramétert mérünk fel:

1. Savszám (TAN - Total Acid Number): A savszám a bázisolaj oxidációját és az adalékcsomag bomlását jelzi. Ha a savszám az új olaj kiinduló értékéhez (amely általában 0.15-0.25 mg KOH/g) képest több mint 0.4 mg KOH/g értékkel megemelkedik, a savas bomlástermékek már kikezdik a réz és bronz alkatrészeket, és lakkréteget képeznek a tolattyúkon. Ilyenkor a szűrés már nem segít, az olajat le kell cserélni.
2. Kinematikai viszkozitás 40 Celsius-fokon: Ha a mért érték az ISO viszkozitási osztály névleges értékéhez képest (például ISO VG 46 esetén) több mint 10 százalékkal eltér lefelé vagy felfelé, az olaj szerkezete megbomlott, vagy idegen folyadékkal (például tisztítószerrel, vágóemulzióval) keveredett. Ebben az esetben is a csere a helyes lépés.

Ha a savszám és a viszkozitás megfelelő, csupán szilárd szemcsék vagy nedvesség terheli a közeget, külső, mélységi mellékáramköri szűrést alkalmazunk. Egy mobil szűrőkocsival, amely 1-3 mikronos nagy kapacitású cellulóz betéteken keresztül, lassú áramlással (percenként 10-30 liter sebességgel) forgatja át a tartály tartalmát 24-48 órán keresztül, a részecskeszám biztonságosan visszahozható az ISO 16/14/11 szintre. A mélységi cellulóz betétek ráadásul jelentős mennyiségű emulgeált vizet és lágy oxidációs iszapot is képesek megkötni anélkül, hogy az olaj adalékrendszerét károsítanák.

Szűrőbetétek felülvizsgálata fémforgácsok után kutatva

A vizsgálat soha nem ér véget a mérőedények elmosásával. A hidraulikarendszer legőszintébb krónikása az elhasznált szűrőbetét, amely mechanikusan összegyűjti mindazt, ami a keringésből kiválik. Amikor eljön a szűrőcsere ideje, ne dobjuk a betétet közvetlenül a veszélyeshulladék-tárolóba. Hagyjuk lecsöpögni egy tiszta fémkádban, majd vigyük a műhelyasztalra.

A vizsgálathoz speciális szűrővágó szerszámot használunk, vagy kézi lemezvágó ollóval finoman lefejtjük a betét alsó és felső fém zárófedelét. Semmiképpen ne használjunk sarokcsiszolót vagy fémfűrészt a ház kibontásához, mert a vágás során keletkező sejtszintű vitalitás és apró fémreszelékek teljesen használhatatlanná teszik a mintát. Miután leválasztottuk a fém végzárókat, egy tiszta szikével hosszában végigvágjuk a szűrőharmonikát a belső perforált támasztócső mentén, majd kihajtjuk a redőzött papír- vagy üvegszálas anyagot egy tiszta fehér tálcára.

Ujjainkkal óvatosan széthúzzuk a redők tövét, mert a nehezebb, nagyobb szemcsék ott ülnek meg. Erős fényű kézilámpával, lapos szögben világítjuk meg a felületet, és a következő jellegzetességeket keressük:

• Fényes acélszilánkok: Erős neodímium mágnessel ellenőrizzük őket. Ha a mágnes felveszi a szilánkokat, azok edzett acél felületekről, leggyakrabban csapágygörgőkről, futógyűrűkről vagy fogaskerék-fogak tövéről származnak.
• Sárgás réz- vagy bronzpikkelyek: A nem-mágneses, aranyszínű lemezkék a szivattyúk és hidromotorok dugattyúsaruinak csúszófelületeiről, az elosztótárcsákról vagy a perselyekről válnak le intenzív kavitáció vagy kenési hiányosság miatt.
• Puha, fekete gumidarabkák: Nyomás alatt elnyírt O-gyűrűk, karmantyúk vagy a tönkrement belső rétegű hidraulikatömlők leválásai, amelyek a szelepek fészkeibe jutva szivárgást vagy tolattyúszorulást idéznek elő.

Ha a redők mélyén látható fémkopadék jelenik meg, az nem normális üzemi állapot. Ilyenkor a szűrővizsgálat egyértelmű figyelmeztetés: a szivattyú vagy az adott mechanikai egység a tönkremenetel korai fázisában van, és a tervezett leállítás során ellenőrizni kell a forgórészek hézagait.

Gyakori hibák a mintavétel és elemzés során

A gyakorlatban a hidraulikaolaj-vizsgálatok leggyengébb pontja az emberi tényező és a mintavételi fegyelem hiánya. Évek tapasztalata alapján a leggyakoribb hibák a következők:

• Álló gépből történő mintavétel: Ha a gépet leállítjuk, a 10 mikronnál nagyobb részecskék perceken belül elkezdenek leülepedni a vezetékek és szelepházak alsó felületére. Mindig működés közben, vagy a leállítás után azonnal, üzemi hőmérsékleten (45-55 Celsius-fokos olajnál) vegyünk mintát.
• Nem megfelelő mintavevő edény használata: Ásványvizes palack, lemosott befőttesüveg vagy hagyományos műanyag edény nem alkalmas erre a célra. Ezek fala belső statikus töltéssel vonzza a mikroszkopikus műanyagport és a szálló port, ami az ISO tisztasági kódot azonnal három-négy lépcsővel rontja.
• Az öblítési fázis kihagyása: Ha a mintavevő csapot a porvédő kupak levétele után rögtön a mérőflakonba engedjük, a csatlakozó menetében megülő környezeti szennyeződés közvetlenül a mintába jut. Legalább 2-3 deciliter olajat ki kell engedni a flakon megtöltése előtt.
• Késlekedés az elemzéssel: A levett olajmintát ne tároljuk hetekig a polcon közvetlen napfényen. A hőmérséklet-ingadozás hatására a mintában lévő pára lecsapódhat az üveg falára, elindítva az olaj utólagos zavarosodását és oxidációját, ami meghamisítja a laboreredményt.

Gyakorlati lépések a vizsgálatok bevezetéséhez

Ahhoz, hogy a hidraulikaolaj mintavételezése hatékony karbantartási eszközzé váljon a műhelyben, érdemes felépíteni egy egyszerű, jól követhető rutint. Első lépésként mérjük fel a berendezéseket, és a kritikus hidraulikatápegységek visszatérő ágába szereljünk be szabványos Minimess mérőcsatlakozókat, ha a gépen korábban csak tartálybeöntő nyílás volt.

Szerezzünk be egy induló készletet tanúsítottan tiszta, pormentes mintavevő flakonokból, és jelöljünk ki egy pormentes sarpassztalt a műhelyben a minták adminisztrációjára. Határozzunk meg ellenőrzési intervallumot: általános ipari gépeknél 500 üzemóránként vagy legalább negyedévente vegyünk mintát, és vezessünk egyszerű nyilvántartást az ISO tisztasági kódok, a víztartalom és a savszám alakulásáról. Ha a trendeket grafikonon követjük, pontosan látni fogjuk, mikor kezdődik a szivattyú fokozott kopása, vagy mikor telítődik a tartály szellőzőszűrője szilárd porral. Szükség esetén, bonyolultabb üzemzavarok vagy bizonytalan laboreredmények felmerülésekor, vonjunk be kenéstechnikai szakembert a részletes szerveskémiai analízis elvégzésére.