رفتار روانکارها در حوادث شعله آنی و مواجهه با آتش در واحدهای نفت، گاز و پتروشیمی
مدیریت ریسک آتش در واحدهای فرآیندی ایرانـ از عسلویه تا ماهشهر و بندر امامـ بیش از هر زمان دیگری به انتخاب هوشمندانهٔ روانکار وابسته است. در رویدادهای Flash‑Fire یا مواجهه با آتش، کوچکترین نشتی هیدرولیک، مه روغن یا فیلم نازک روغن روی سطح داغ میتواند به جرقهٔ اولیه تبدیل شود. کلید کاهش ریسک، درک علمی رفتار سیالات و انتخاب روغن صنعتی با پایهٔ سنتتیک مناسب یا سیالات کماشتعال است تا «احتمال اشتعال» و «انرژی آزادشده» به حداقل برسد.
تعاریف کلیدی: Flash Point، Fire Point و Auto‑Ignition
– نقطهٔ اشتعال (Flash Point): پایینترین دمایی که بخاراتِ سیال، با منبع جرقه، شعلهٔ لحظهای ایجاد میکنند. این نقطه «پتانسیل شروع» آتش را نشان میدهد، نه تداوم آن.
– نقطهٔ شعلهوری پایدار (Fire Point): دمایی که شعله پس از اشتعال، حداقل چند ثانیه پایدار میماند. هرچه اختلاف Fire Point نسبت به Flash Point بیشتر باشد، ریسک گسترش آتش در تماسهای کوتاهمدت کمتر است.
– دمای خوداشتعالی (Auto‑Ignition Temperature, AIT): دمایی که سیال بدون منبع جرقه، صرفاً بر اثر گرما مشتعل میشود. این معیار برای سطوح بسیار داغ (اگزاست، مبدلها، هاتاسپاتها) حیاتی است.
تفاوت عملی در محیط صنعتی
در مه یا اسپریِ نشتی هیدرولیک، Flash Point کلاسیک بهتنهایی کفایت نمیکند؛ زیرا قطرات ریز، نسبت سطح به حجم بالا دارند و بخارسازی سریعتر رخ میدهد. در مقابل، سیالاتی با AIT و Fire Point بالاتر (مانند فسفاتاسترها یا برخی پلیاُلاسترها) در رویدادهای شعلهٔ آنی، دیرتر وارد ناحیهٔ احتراق پایدار میشوند و فرصت کنترل اولیه را افزایش میدهند.
استانداردهای آزمون مرتبط با اشتعالپذیری روانکارها
– ASTM D92 / ISO 2592 (Cleveland Open Cup): اندازهگیری Flash/Fire در ظرف باز. نتایج معمولاً بالاتر از روش ظرف بسته است و برای ارزیابی کاربردهای دمای بالا مفید است.
– ASTM D93 / ISO 2719 (Pensky‑Martens Closed Cup): اندازهگیری Flash در ظرف بسته. عدد کوچکتری ارائه میدهد و برای طبقهبندی ایمنی حملونقل و انبارش کاربرد دارد.
– ASTM E659: تعیین دمای خوداشتعالی مایعات. برای سنجش ریسک تماس با سطوح داغ بدون جرقه حیاتی است.
– ISO 12922 و ISO 6743‑4: الزامات و طبقهبندی سیالات هیدرولیک مقاوم در برابر آتش (HFAE/HFAS/HFB/HFC/HFDR/HFDU) و تطابق با الزامات سازگاری، پایداری و ایمنی.
نکتهٔ ایمنی: عدد Flash Point بهتنهایی معادل «غیرقابل اشتعال» نیست؛ انتخاب سیال باید با Fire Point، AIT، شرایط اسپری، و نزدیکی به منابع داغ سنجیده شود.
رفتار روغنها در دمای بالا و رویدادهای Flash‑Fire
در مواجهه با سطح داغ یا شعلهٔ گذرا، ابتدا بخارسازی اجزای سبک رخ میدهد. اگر غلظت بخار در محدودهٔ اشتعال قرار گیرد، شعلهٔ آنی شکل میگیرد. در اسپریهای فشاربالا (نشتی خطوط 160–250 بار)، قطرات زیر 200 میکرون، مخلوط قابل اشتعال تولید میکنند که با یک جرقهٔ کوچک یا شعلهٔ مجاور، شعلهور میشود. افزودنیهای فرّار، آلودگی سوختی یا حلالی و تهویهٔ ضعیف، ریسک را بیشتر میکند.
در سیالات معدنی، اکسیداسیون در دمای بالا منجر به تشکیل لاک/وارنیش و ککشدن روی سطوح داغ میشود؛ این رسوبات جذب گرما را تشدید کرده و موضع داغتر میسازند. سیالات سنتتیک با پایداری اکسیداسیونی بالاتر (مانند POE/PAO) این چرخهٔ معیوب را کند میکنند. در سیالات پایهٔ آبی (HFC)، حضور آب، گرمای نهان تبخیر را جذب کرده و شُعله را خاموش میکند، اما در صورت افت درصد آب، رفتار آتشگیری میتواند تغییر کند.
مقایسهٔ کلاسهای روانکار از منظر مقاومت در برابر آتش
جدول زیر «مقادیر تیپیک» و دامنههای مرجع را نشان میدهد. اعداد بسته به برند، فرمولاسیون و آزمون میتواند متفاوت باشد؛ انتخاب نهایی باید برگهٔ دادهٔ فنی (TDS/SDS) را مبنا قرار دهد.
| کلاس سیال | پایه/ترکیب | Flash Point (°C) | Fire Point (°C) | AIT (°C) | دامنهٔ دمای کارکرد | کاربرد شاخص | نکات قوت/چالش |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| روغن هیدرولیک معدنی (HL/HLP) | مینرال گروه I/II | ≈ 180–230 | ≈ 200–260 | ≈ 330–380 | ‑10 تا 90 | هیدرولیک عمومی | در دسترس و اقتصادی؛ اما ریسک آتش بالاتر در اسپری/هاتاسپات |
| PAO/سنتتیک هیدروکربنی | پایهٔ PAO | ≈ 220–260 | ≈ 250–300 | ≈ 360–420 | ‑40 تا 120 | توربین/کمپرسور | پایداری اکسیداسیون عالی؛ هنوز قابل اشتعال در اسپری |
| HFDU (پلیاُلاسترها و مشابه) | استر سنتتیک بیآب | ≈ 250–310 | ≈ 300–340 | ≈ 400–520 | ‑20 تا 120 | هیدرولیک مقاوم در آتش | خودخاموششوندگی بهتر؛ بررسی سازگاری با لاستیک/رنگ |
| HFDR (فسفاتاستر) | تریآریل/تریآلکیل فسفات | ≈ 260+ | ≈ 300+ | ≈ 480–600 | 10 تا 90 | توربین/هیدرولیک بحرانی | کماشتعال عالی؛ چالش سازگاری و مدیریت سلامت اپراتور |
| HFC (واترـگلیکول) | 35–45٪ آب + گلیکول | فاقد Flash متعارف | خودخاموششونده | بالا (بهسبب آب) | ‑20 تا 60 | فولاد، ریختهگری، معدن | ایمنی آتش عالی؛ محدودیت دما/خوردگی و مراقبت از درصد آب |
| HFAE/HFAS (آب بالا) | > 80–95٪ آب | عملاً غیراشتعال | عملاً غیراشتعال | بسیار بالا | 5 تا 55 | معدن/فولاد خاص | بیشترین ایمنی آتش؛ محدودیت روانکاری/مواد |
طراحی ایمن سیستمهای هیدرولیک، روانکاری و توربین
هیدرولیک در محیطهای پرریسک
– انتخاب سیال: در مجاورت کوره، ککسازی، ریفرمر یا ریهیتر، گذار از HLP معدنی به HFDU/HFDR یا HFC معمولاً ریسک را بهطور معنیدار کاهش میدهد. نقطهٔ شروع انتخاب، Fire Point ≥ 300°C یا کلاس HFC/HFDR است.
– مدیریت نشتی: شیلنگهای با روکش ضدآتش، شیلدهای اسپری، و مسیردهی دور از هاتاسپاتها. سنسور نشت/فشار و شیر قطع اضطراری به کاهش زمان درگیری کمک میکند.
– پاکیزگی و سلامت سیال: طبق ISO 4406، پاکیزگی مناسب، اکسیداسیون را کاهش میدهد؛ آلودگی فلزی، کاتالیست تخریب حرارتی است. کنترل TAN و ویسکوزیته در پنجرهٔ مجاز، احتمال تشکیل لاک را کم میکند.
روغن توربین گازی/بخاری
دماهای پوسته و خطوط برگشت میتواند به آستانهٔ Flash نزدیک شود. انتخاب پایهٔ PAO/استری با اکسیداسیون کنترلشده، افزودنی ضدلاک و مدیریت وارنیش (MPC/VCM) از جرقههای ثانویه جلوگیری میکند. در محیطهای با خطر آتش شدید، ارزیابی مهاجرت به فسفاتاستر در نقاط بحرانی با توجه به سازگاری واشر/رنگ توصیه میشود.
سناریوهای صنعتی و درسآموختهها
– سناریو ۱: نشتی ریز از شیلنگ هیدرولیک 210 بار روی سطح 320°C. سیال معدنی HLP بهصورت اسپری مهمانند وارد ناحیهٔ اشتعال میشود و شعلهٔ آنی رخ میدهد. جایگزینی با HFDU با Fire Point بالاتر و نصب شیلد اسپری، رخدادهای مشابه را متوقف کرد.
– سناریو ۲: توربین گازی با روغن سنتتیک PAO در تابستان جنوب. افزایش اکسیداسیون باعث لاک در ولوها شد و دمای موضعی را بالا برد. با فیلتراسیون رزینی ضدوارنیش و بهینهسازی تهویهٔ محفظه، AIT دستنیافتنی ماند و خطر کاهش یافت.
– سناریو ۳: واحد ریختهگری پیوسته با HFC. حریق اطراف کوره با برخورد سیال به شعله، در همان ثانیهها خاموش شد؛ اما افت درصد آب در دوران توقف، رفتار سیال را تغییر داد. افزودن برنامهٔ کنترل دورهای آب و هدایت حرارتی مدار، وضعیت را پایدار کرد.
چکلیست انتخاب روغن مقاوم در برابر آتش
- تعریف سناریوهای حاکم: اسپری فشاربالا، مه روغن، تماس سطح داغ، حریق مجاور.
- حداقل معیارها: Fire Point ≥ 300°C یا انتخاب کلاس HFC/HFDR در نواحی با شعلهٔ باز.
- AIT بالاتر از حداکثر دمای سطح + حاشیهٔ ایمنی حداقل 100°C.
- سازگاری با آببندیها، رنگ و پوششها؛ بهویژه در فسفاتاسترها و استرها.
- قابلیت خودخاموششوندگی و رفتار در اسپری (استاندارد و آزمون میدانی).
- پایداری اکسیداسیون، تمایل به وارنیش و نیاز به فیلتراسیون ویژه.
- ملاحظات HSE: سمیت بخارات، الزامات SDS، مدیریت ضایعات.
- هزینهٔ چرخهٔ عمر: مصرف، دورهٔ تعویض، ریسک توقف تولید.
نگهداری و پایش وضعیت برای کاهش ریسک آتش
– آنالیز دورهای روغن: ویسکوزیته، TAN/TBN، عدد اسیدی، نقطهٔ اشتعال (دوبارهسنجی)، آب (KF)، لاک/وارنیش (MPC). در HFC، پایش درصد آب و pH حیاتی است.
– پاکیزگی مطابق ISO 4406: فیلتر مناسب (بتا‑رتینگ)، فیلتر جاذب آب برای مینرال/PAO و در صورت نیاز واحد پولیش رزینی برای توربینها. کنترل کف/هوا بهواسطهٔ اصلاح نقاط مکش و افزودنی ضدکف.
– مدیریت هاتاسپات: شناسایی با ترموگرافی، نصب شیلد حرارتی، اصلاح مسیر لولهها و اجرای روتینگ دور از منابع گرمای تابشی.
– برنامهٔ واکنش سریع: کیت مهار نشتی، اسنابرهای شعله، شاتداونهای مرحلهای و تمرین دورهای آتشنشانی متناسب با فرهنگ ایمنی سایتهای ایرانی.
جمعبندی: راهبرد موتورازین برای انتخاب ایمن روانکار در رویدادهای شعله آنی
مدیریت شعلهٔ آنی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، از شناخت دقیقِ پارامترهای آتشگیری آغاز میشود. Flash Point تنها چراغ زرد است؛ این Fire Point و AIT هستند که رفتار واقعی سیال را در همسایگی شعله و سطوح داغ تصویر میکنند. در مدارهای هیدرولیک نزدیک کورهها و مبدلها، عبور از روغنهای معدنی به سمت کلاسهای مقاوم در آتش مانند HFDR (فسفاتاستر) یا HFDU (استرهای سنتتیک) یا انتخاب HFC در کاربردهای مناسب، میتواند احتمال شعلهورشدن اسپری و مه روغن را بهشدت کاهش دهد. برای توربینها، انتخاب پایهٔ سنتتیک با پایداری اکسیداسیونی بالا و برنامهٔ کنترل وارنیش، دمای موضعی و احتمال رسیدن به AIT را مهار میکند.
انتخاب سیال تنها نیمی از راه است. پاکیزگی طبق ISO 4406، حذف آلودگیهای کاتالیستی، کنترل آب و پایش TAN/Flash Point مجدد، چرخهٔ تخریب حرارتی را کند میکند. مهندسی ایمنی خطوط با شیلد اسپری، مسیردهی دور از هاتاسپاتها، نگهداری پیشگیرانهٔ شیلنگها و آزمونهای فشار، در کنار آموزش تیم بهرهبرداری، «احتمال مواجهه» را کاهش میدهد.
موتورازین بهعنوان مرجع تخصصی تأمین و توزیع روانکار، با دسترسی به سبد کامل سیالات مینرال، سنتتیک، HFDU/HFDR/HFC و روغنهای توربین، رویکردی دادهمحور برای انتخاب امن ارائه میدهد: تحلیل فرآیند، تعریف سناریوهای آتش، تطبیق با استانداردها، و پایش برخط وضعیت روغن. نتیجه، کاهش ریسک حریق، افزایش قابلیت اطمینان تجهیزات و پایداری تولید است. برای تدوین بستهٔ فنی انتخاب سیال مقاوم در برابر آتش متناسب با شرایط سایت شما، با تیم فنی موتورازین تماس بگیرید.
پرسشهای متداول
در مدارهای هیدرولیک نزدیک کوره، HFDU بهتر است یا HFC؟
HFC بهسبب آب بالا، خودخاموششوندگی بهتری دارد اما محدودیت دمایی و مسائل خوردگی/مواد دارد. HFDU (استر سنتتیک) Fire Point و AIT بالایی ارائه میدهد و روانکاری بهتری از HFC دارد، اما باید سازگاری با الاستومر/رنگ بررسی شود. انتخاب نهایی به فشار، دمای محیط/سطح، حساسیت تجهیزات و الزامات نگهداری شما بستگی دارد.
آیا نقطهٔ اشتعال بالا تضمین میکند سیال در اسپری نمیسوزد؟
خیر. Flash Point در ظرف ساکن اندازهگیری میشود. در اسپریِ فشاربالا، تبخیر سریع و اختلاط با هوا، محدودهٔ اشتعال را تسهیل میکند. Fire Point، AIT، اندازهٔ قطرات، تهویه و وجود شعلهٔ مجاور، تعیینکنندهتر هستند. بنابراین در نواحی با خطر اسپری، سیالات کماشتعال (HFDR/HFC) ارجحاند.
فسفاتاسترها چه چالشهایی دارند؟
مزیت اصلی آنها مقاومت بسیار خوب در برابر آتش و AIT بالا است. چالشها شامل سازگاری با برخی رنگها و الاستومرها، مدیریت سلامت و ایمنی (تماس پوستی/بخارات)، و نیاز به پروتکلهای ویژهٔ جمعآوری و دفع است. پیش از مهاجرت، ارزیابی جامع سازگاری مواد، آموزش اپراتور و بازنگری SDS ضروری است.
چگونه بفهمیم سیال HFC هنوز خودخاموششوندگی مطلوب دارد؟
با پایش دورهای درصد آب، pH، گلیکول، و آزمون عملکردی مطابق ISO 12922/رویهٔ سازنده. افت درصد آب یا آلودگی هیدروکربنی میتواند رفتار آتشگیری را تغییر دهد. تنظیمات سیستم خنککاری، افزودن آب دییونیزه طبق دستورالعمل و کنترل خوردگی خطوط، شاخصهای سلامت HFC هستند.
در توربین گازی مناطق گرم ایران، چه رویکردی برای وارنیش توصیه میشود؟
انتخاب روغن پایهٔ PAO یا استر با بستهٔ افزودنی ضدلاک، فیلتراسیون رزینی/الکترواستاتیک برای حذف پیشسازهای لاک، پایش MPC/ΔP فیلتر و مدیریت نقاط داغ. با کنترل وارنیش، دمای موضعی و احتمال رسیدن به AIT کاهش یافته و ریسک شعلهٔ آنی کم میشود.
بدون نظر