一種礦井提升機天輪裝置表面的處理方法

段秋華，李仲豪，梁艷華

1洛陽礦山機械工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司河南洛陽 471039

2礦山重型裝備國家重點實驗室 河南洛陽 471039

3大連理工大學(xué)化工學(xué)院 遼寧大連 116024

礦井提升機是礦山生產(chǎn)的重要設(shè)備，擔(dān)負著煤炭、矸石、人員、各種材料及設(shè)備的提升和運送工作[1]。天輪裝置是礦井提升機的重要旋轉(zhuǎn)承載部件，起著支撐和導(dǎo)向鋼絲繩的作用[2]。GB/T 33931—2017《礦井提升機天輪和導(dǎo)向輪修復(fù)工藝要求》規(guī)定了礦井提升機天輪和導(dǎo)向輪輪體除銹等修復(fù)工藝要求。

由于噴丸、手工打磨、酸洗等表面處理方式存在勞動強度大、人工成本高、污染環(huán)境等問題，筆者提出了一種基于銹蝕轉(zhuǎn)化劑的礦井提升機天輪裝置表面處理方法，并通過附著力測試和鹽霧試驗，驗證了該方法的可行性。

1 基于銹蝕轉(zhuǎn)化劑的天輪裝置表面處理方法

1.1 銹蝕轉(zhuǎn)化劑技術(shù)

銹蝕轉(zhuǎn)化劑是一種新的表面處理技術(shù)，該技術(shù)利用活性成分，將零件表面疏松的銹層封閉、鈍化和轉(zhuǎn)化，使其牢固地附著在零件表面上，或者將有害的鐵化合物經(jīng)鈍化或轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的無害物質(zhì)存在于漆膜之中，從而達到不除銹也能防銹的目的[3]。

與傳統(tǒng)表面處理方式相比，銹蝕轉(zhuǎn)化劑除銹技術(shù)具有以下特點：

(1) 除銹防銹性能高且穩(wěn)定，節(jié)能環(huán)保，功能齊全，長效防腐；

(2) 可以準確定位除銹部位，不受工件表面形貌限制；

(3) 在除銹過程中只消耗銹蝕轉(zhuǎn)化劑，使用成本較低；

(4) 不銹蝕母材，不改變母材化學(xué)成分，不影響母材強度。

1.2 銹蝕轉(zhuǎn)化劑的應(yīng)用

天輪裝置的涂裝是提升機制造工藝中的一個重要環(huán)節(jié)，表面處理是涂裝過程的重要工序，優(yōu)異的表面處理質(zhì)量可以最大程度地發(fā)揮涂料的性能和作用，延長涂層的使用壽命。

常見的表面處理方式有噴丸、手工打磨、酸洗等，噴丸工作環(huán)境差，污染環(huán)境，且只能在噴丸室操作；手工打磨人工成本高，效率低，難以保證除銹質(zhì)量；酸洗對工件材質(zhì)及其表面影響大，成本高，污染環(huán)境。

銹蝕轉(zhuǎn)化劑的具體實施過程如下：

(1) 用鏟刀、砂紙等將天輪輪體表面疏松的氧化皮除掉；

(2) 用清洗劑將表面的油污、灰塵等雜物清洗干凈；

(3) 將銹蝕轉(zhuǎn)化劑均勻地涂抹在金屬表面；

(4) 室溫晾置 14 h，直至轉(zhuǎn)化膜干燥；

(5) 涂漆。

2 試驗驗證

上述工序完成后，采用劃格法對涂覆在天輪輪體表面的漆膜附著力進行測試，分別選用對母材強度無影響的噴丸、手工打磨和銹蝕轉(zhuǎn)化劑，進行鹽霧試驗，分析銹蝕轉(zhuǎn)化劑的抗腐蝕性能。

2.1 附著力測試

GB/T 9286《色漆和清漆漆膜的劃格試驗》中8.3 規(guī)定了劃格試驗結(jié)果的分級標準，采用刀片對漆膜進行劃格法測試，觀察十字交叉處和切口邊緣的漆膜脫落面積。0 級是所有網(wǎng)格交叉及切口邊緣處都沒有漆膜脫落；1 級是有 5%的脫落面積；2 級是脫落面積大于5%，小于15%；3 級是脫落面積大于15%，小于35%；4 級是漆膜大片脫落，部分或全部網(wǎng)格剝落，脫落面積大于35%，小于65%；5 級是脫落面積大于4 級。對于一般性的用途，0、1 和 2 級為評定通過。試驗結(jié)果分級如圖 1 所示。

圖1 試驗結(jié)果分級

經(jīng)銹蝕轉(zhuǎn)化劑處理后，天輪表面涂鐵紅醇酸底漆+醇酸面漆，采用劃格法對該表面進行附著力測試，試驗如圖 2 所示，評定分級結(jié)果為 1 級，通過評定。

圖2 附著力測試

2.2 鹽霧試驗

為進一步驗證銹蝕轉(zhuǎn)化劑處理表面的抗腐蝕性能，按以下步驟進行鹽霧試驗：

(1) 準備 3 塊試板，材質(zhì)與天輪輪體相同；

(2) 分別對 3 塊試板進行噴丸處理、手工打磨和涂抹銹蝕轉(zhuǎn)化劑；

(3) 涂鐵紅醇酸底漆+醇酸面漆。

鹽霧試驗過程如表 1 所列，涂面漆后試板如圖 3所示。

圖3 涂面漆后試板

表1 鹽霧試驗過程

根據(jù) GB/T 1771《色漆和清漆耐中性鹽霧性能的測定》，分別對 3 塊涂面漆后的樣板進行鹽霧測試。鹽霧試驗條件如表 2 所列。

表2 鹽霧試驗條件

鹽霧試驗具體過程：

(1) 用刀片在試板上交叉刻劃痕，劃痕距試板的每條邊至少 10 mm，劃痕寬度 1 mm，劃痕交叉角為45°；

(2) 將劃有劃痕的試板放入鹽霧箱中，試驗時間為 1 036 h；

(3) 試驗結(jié)束后用純水沖洗，并把試板擦干，檢查試板表面的損壞情況。

鹽霧試驗結(jié)果如圖 4 所示。由圖 4 可以看出，鹽霧試驗后，手工打磨處理的試板單邊擴蝕超過 2 mm，腐蝕較為嚴重，底部有大量氣泡產(chǎn)生；經(jīng)過噴丸處理和銹蝕轉(zhuǎn)化劑預(yù)處理的試板單邊擴蝕小于2 mm，明顯優(yōu)于手工打磨處理的試板。

圖4 鹽霧試驗結(jié)果

3 經(jīng)濟效益分析

根據(jù) GYD-211—2000《全國統(tǒng)一安裝工程預(yù)算定額：第 16 冊——刷油、防腐蝕、絕熱工程》以及各類操作實際施工成本，對 3 種表面處理方法的工藝成本進行對比，結(jié)果如表 3 所列。

表3 3 種表面處理方法工藝成本對比

由表 3 可以看出，噴丸處理成本最高，主要因為噴丸處理需要廠房和大量的設(shè)備以及轉(zhuǎn)運成本；手工打磨成本次之，但除銹工作繁重，效率低；銹蝕轉(zhuǎn)化劑成本最低，約為噴丸處理成本的 7%，手工打磨成本的 82%，成本僅為材料費，無需大型設(shè)備和大量勞動力，且施工便捷，安全環(huán)保。

4 結(jié)語

與傳統(tǒng)的噴丸、手工打磨、酸洗等傳統(tǒng)表面處理方式相比，銹蝕轉(zhuǎn)化劑的除銹防銹性能高，成本低，節(jié)能環(huán)保，對于提高天輪裝置修復(fù)、退庫返修項目的表面處理效率具有重要意義。