GB/T 37222-2018 难燃液压液喷射燃烧持久性测定方法解读

王继勇

(1.煤炭科学技术研究院有限公司矿用油品分院，北京100013；2.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京100013； 3.国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室，北京 100013)

1 标准编制背景

2003年我国等同采用ISO 6743-4:1999标准，制定了我国液压油的产品分类标准[1]，该标准GB/T 7631.2-2003《润滑剂、工业用油和相关产品(L类)的分类第2部分：H组(液压系统)》[2]将液压油进行了详细分类，难燃液压液是其中一大类。难燃液压液除了具备润滑性、低温流动性、防锈性、稳定性等性能外，一项重要的性能就是难燃性，这方面的研究也比较活跃[3-6]。因难燃液压液在难燃性方面的优势，使得其在钢铁、电力、机械、冶金、煤矿等行业获得广泛应用，有效地保证了安全生产。

当前，国内有关难燃液压液难燃性能的测试、评价方法包括NB/SH/T 0567-2016 《液体与热表面接触燃烧性的测定歧管引燃法》[7]和SH/T 0785-2006 《难燃液芯式燃烧持久性测定法》[8]。这两个方法分别用于评价难燃液压液接触热表面的难燃性以及难燃液压液芯式燃烧持久性(浸过难燃液的不燃材料燃烧持久性)。相对于国外难燃液压液难燃性能评价方法，我国还缺少喷射燃烧持久性评价方法，即液压液在高压泄漏时形成喷射流，遇到火焰表现出来的难燃性及延燃性。比如，ISO 12922:2012[9]标准明确规定了难燃液压液的难燃性能评价方法包括热表面法、芯式燃烧持久性法以及喷射燃烧持久性法。前面两种方法，我国已建立或修订了最新版本，但喷射燃烧持久性方法仍未建立国家标准方法。在实际应用时，高压运行中液压液因泄漏产生雾状喷射流，遇到火焰等很可能带来火灾事故。

国家标准GB/T 21449-2008《水-乙二醇型难燃液压液》[10]产品标准中也规定了进行液压液难燃性能测试，当时国内没有相应的技术、喷射燃烧试验设备以及国家标准方法，不得已规定采用ISO 15029-1：1999[11]方法进行测试。这样会带来国际委托检验的高成本支出，还会因国内产品缺少相关难燃性认证缺少国际竞争力。因此，尽快建立难燃液压液喷射燃烧持久性评价方法十分迫切和必要。

难燃液压液喷射燃烧持久性评价方法的建立，首先在我国煤炭行业得到响应。煤炭科学技术研究院有限公司(原煤炭科学研究总院)建立国内首套喷射燃烧试验装置，并进行检验方法的研究[12-14]，研究成果形成了《煤矿井下用无水全合成液压液产品技术规范》。安标国家矿用产品安全标志中心有限公司(原矿用产品安全标志办公室)接受国家应急管理部的授权，对重要下井产品进行安全标志管理工作。对于无人值守的隔爆油冷式电动滚筒及其用液压液进行安标认证，规定该液压液必须选用认证合格的难燃液压液。上述《煤矿井下用无水全合成液压液产品技术规范》经安标国家矿用产品安全标志中心有限公司备案，对难燃液压液产品进行喷射燃烧难燃性能评价。

为了更好服务于涉及难燃液压液产品各行业的安全生产，为难燃液压液产品生产单位和用户提供科学、规范的喷射燃烧持久性评价方法，由煤炭科学技术研究院有限公司、中国石化润滑油有限公司合成油脂分公司共同参与起草的喷射燃烧试验方法国家标准列入2011年国家标准制修订计划。经过大量认真严谨的试验及论证等工作，国家标准《难燃液压液喷射燃烧持久性测定 空锥射流喷嘴试验法》于2018年底出版发布。

2 国内外相关标准的发展

查阅国内外相关文献、报告，国内外喷射燃烧持久性测定方法大致包括以下几项，见表1。

表1 国内外喷射燃烧试验方法

表1中欧洲六国喷射燃烧试验方法的建立来自于一个世纪矿难，1956年8月8日，在比利时玛克尼尔矿的进风井，因液压系统的液压油造成火灾，263名矿工丧生[17](有资料说是267名矿工，来自10个国家，包括136名意大利工人)。这次事故被称为欧洲采矿史上一次前所未有的浩劫，其起因竟是因高压油管破裂遇到电缆引起。之后比利时成立了矿山安全委员会，它负责监控安全程序和制定新的法规。其中就包括由德国、法国、意大利、荷兰、比利时、卢森堡六个国家(也是欧盟的前身)建立并实施的大陆六国喷射燃烧试验方法。

自从英国加入欧盟组织，英国的喷射燃烧试验方法也作为上世纪80年代欧盟内可选的方法。相对于大陆六国喷射燃烧试验方法评价手段过于简单，英国喷射燃烧试验方法可以量化评价，精确度更高。因此，国际标准化组织也在英国喷射燃烧试验方法的基础上，建立了ISO 15029-1：1999标准，其内容与英国标准一致。

国际标准化组织又建立了ISO/TS 15029-2:2012 《石油和相关产品——难燃液体喷射燃烧特性的测定 第2部分：稳定火焰热释放法》。该方法需要控制点火源的长度、热量和其他燃烧性能都要稳定的情况下，在丙烷气体不同流量下(0.13 Nm3/h、0.4 Nm3/h)，分别测量在喷射难燃液压液和不喷射液压液的情况下尾气的温度，并在此基础上计算出难燃液压液的燃烧长度指数、燃烧因子和烟密度来表征液压液的可燃性。该检测法试验装置较复杂，试验管路多，控制阀门及密封等要求严格，目前建立的试验装置不多，也没有建立精确度。该装置对试验条件的限制非常严格，比如燃烧室入口的温度、风速、压缩空气、丙烷气体的流量、相对湿度等都要严格控制，尤其是在试验过程中因燃烧而带来的温度、风速、湿度等变化不易控制。

我国的难燃液压液喷射燃烧试验方法，最早于2009年由煤炭科学技术研究院有限公司开始研究，并参照ISO 15029-1:1999标准方法的内容，建立了《煤矿井下用无水全合成液压液产品技术规范》，对井下用难燃液压液的喷射燃烧难燃性进行评价。

目前ISO 15029-1：1999和ISO/TS 15029-2:2012都是现行标准，可用于难燃液压液喷射燃烧难燃性能的评价。综合以上喷射燃烧试验方法的特点，参照ISO 15029-1：1999标准方法建立喷射燃烧持久性试验方法国家标准符合我国难燃液压液发展状况和需求。

3 标准内容解读

本标准用于难燃液压液难燃性能的评价，在测试国内外大量难燃液压液试验样品的基础上，参照ISO 15029-1:1999重新起草编制。本标准与ISO 15029-1:1999的一致性程度为非等效，与ISO 15029-1:1999的主要技术差异见表2。

表2 GB/T 37222-2018与ISO 15029-1:1999的主要技术差异

下面就标准的主要技术参数做一一说明。

3.1 压力提供方式

标准ISO 15029-1:1999中，难燃液压液喷射压力由高压氮气瓶提供，而本标准借鉴大陆六国标准中的压力提供方式，采用液压系统来提供稳定的喷射压力。这样既可以为难燃液压液喷射燃烧试验提供稳定的喷射压力，同时避免频繁更换氮气瓶等繁琐工作。

3.2 点火源

本标准采用丙烷灯替代氧-乙炔气为点火火源。相对于氧-乙炔气，丙烷化学性质稳定，爆炸范围小，不易回火，安全性高，而且大量试验结果表明采用丙烷灯作为点火源，能将各类难燃液压液很好区分。

3.3 喷嘴

本标准采用国产AAZ-1/4-1.5空心锥形雾化喷嘴代替Monarch公司制造的F 80°2.5PL型的喷嘴。由于AAZ-1/4-1.5国产空心锥形雾化喷嘴性能稳定且易得，试验结果表明：该型号喷嘴对不同类型难燃液压液具有良好区分性，能用于难燃液压液的难燃性检验。

3.4 点火源距离喷嘴位置

本标准明确了喷射燃烧试验测试中点火源的5个有代表性位置，分别为距离喷嘴0.2 m、0.4 m、0.6 m、0.8 m、1.0 m处。这5个位置包含喷射长度的近端和最远端，避免了试验条件的随机性造成试验结果的误差。

3.5 试验结果

标准制定过程中的试验样品来自于国内外有代表性生产企业和单位，试验结果包含了各不同液压液类型产品的喷射燃烧持久性测试数据，可以明显区分不同类型难燃液压液产品的喷射燃烧难燃性能。同时，文献资料ASTM STP1284：1996[18]中W.HEYN 撰写的《喷射燃烧试验方法在液压液难燃性评价中的一般观点和批评性思考》文章显示，采用英国标准(英国标准与ISO 15029-1:1999标准内容一致)测试的不同类型液压液产品的喷射燃烧持久性数据，也表明了不同类型难燃液压液产品的喷射燃烧难燃性能的差异。现将不同类型难燃液压液按本标准测试喷射燃烧持久性测试结果及ASTM STP1284中测试结果列于表3。

表3 不同类型难燃液压液按GB/T 37222-2018的喷射燃烧持久性测试结果与ASTM STP1284测试结果对比

注：测试结果为不同类型液压液喷射燃烧火焰持续燃烧时间。

由以上结果可以看出，采用本标准测试的不同类型难燃液压液喷射燃烧持久性试验结果与标准资料ASTM STP1284中测试的喷射燃烧持久性试验结果有较好可比性。

4 标准实施的展望

随着国家对包括煤矿、非煤矿山、冶金、机械、钢铁、电力等行业安全形势的日益重视，难燃液压液喷射燃烧难燃性能显示出了越来越重要的作用。在这样的背景下，GB/T 37222-2018《难燃液压液喷射燃烧持久性测定 空锥射流喷嘴试验法》国家标准的发布和实施，不仅为煤矿用难燃液压液产品提供检验依据和技术支持，可有效降低火灾风险和改善煤矿安全生产。更重要的是为我国煤炭、冶金、钢铁、电力等行业的安全、健康、稳定发展提供了技术支撑和手段。另外，本标准在难燃液压液性能测试分析的基础上，有利于提升我国难燃液压液产品的整体质量，对我国有实力的难燃液压液产品的生产单位参与国际竞争具有重要意义。