王海龍 黃楠 段紅莉 趙斌

（山東省建筑科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250031）

0 前言

按照GB 10055—2007施工升降機(jī)安全規(guī)程第3.8條，制造商應(yīng)對施工升降機(jī)主要結(jié)構(gòu)件的腐蝕、磨損極限做出規(guī)定，對于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)立管應(yīng)明確其腐蝕和磨損程度與導(dǎo)軌架自由端高度、導(dǎo)軌架全高減少量的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)立管壁厚最大減少量為出廠厚度的25%時，此標(biāo)準(zhǔn)節(jié)應(yīng)予以報廢或按立管壁厚規(guī)格降級使用[1]。施工升降機(jī)在使用過程中由于受到大氣腐蝕、吊籠在運(yùn)行過程中滾輪與導(dǎo)軌架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主弦桿的接觸磨損腐蝕，施工升降機(jī)的主要結(jié)構(gòu)件在不斷地發(fā)生磨損腐蝕，做好施工升降機(jī)主體結(jié)構(gòu)的防銹處理可以有效地延長其使用壽命。

1 導(dǎo)軌架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)磨損腐蝕分析

1.1 大氣腐蝕

施工升降機(jī)在露天環(huán)境中作業(yè)，導(dǎo)軌架、吊籠等金屬結(jié)構(gòu)件中主要元素Fe會與空氣中的H2O、O2發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在結(jié)構(gòu)件表面生成鐵的氧化物（FeOX）。在導(dǎo)軌架表面涂飾防銹漆可以有效隔絕大氣環(huán)境，起到延緩大氣腐蝕的作用。吊籠在導(dǎo)軌架主弦桿上往復(fù)運(yùn)動，表面防銹漆會在短時間內(nèi)被磨損后脫落。導(dǎo)軌架主弦桿金屬結(jié)構(gòu)件會裸露在大氣環(huán)境下，繼而發(fā)生電化學(xué)腐蝕，在導(dǎo)軌架表面形成鐵系氧化物（FeOX）。圖1可以看到導(dǎo)軌架主弦桿表面防銹漆脫落，形成較多腐蝕坑，此腐蝕過程是持續(xù)存在的。氧化物（FeOX）生成后會附著在主弦桿的表面，但是隨著滾輪在主弦桿表面的往復(fù)運(yùn)動，氧化物（FeOX）會發(fā)生脫落，脫落后會產(chǎn)生一個腐蝕坑，繼而會發(fā)生新的腐蝕反應(yīng)。

1.2 磨損

圖1 導(dǎo)軌架主弦桿表面防銹漆脫落

圖2 滾輪與導(dǎo)軌架主弦桿三個面相接觸

施工升降機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)生的磨損，主要有驅(qū)動機(jī)構(gòu)齒輪與齒條之間的磨損，還有吊籠滾輪與導(dǎo)軌架主弦桿的接觸疲勞磨損。其中，驅(qū)動機(jī)構(gòu)齒輪齒條可以方便地進(jìn)行更換，因此這里不做過多的討論。吊籠滾輪與導(dǎo)軌架這對摩擦副，滾輪屬于易更換件，因此重點(diǎn)研究導(dǎo)軌架主弦桿的磨損腐蝕形式。圖2所示的滾輪與導(dǎo)軌架主弦桿的三個面有接觸，同時大氣腐蝕產(chǎn)生的高硬度氧化物FeOX以及施工現(xiàn)場普遍存在的混凝土顆粒粉塵附著于導(dǎo)軌架的表面，可知其主要的磨損形式有高應(yīng)力磨粒磨損和接觸疲勞磨損。

1.2.1 高應(yīng)力磨粒磨損[2]

高硬度相顆粒夾雜在滾輪與導(dǎo)軌架主弦桿之間的摩擦界面處，在摩擦副相對運(yùn)動過程中高硬度相會對摩擦副接觸表面不斷切削。硬質(zhì)相在摩擦副之間不斷發(fā)生滾動，此類磨損屬于三體磨粒磨損。

1.2.2 接觸疲勞磨損

吊籠滾輪在導(dǎo)軌架主弦桿表面上往復(fù)運(yùn)行，主弦桿會受到交變壓應(yīng)力的反復(fù)作用。在長時間運(yùn)行后，摩擦接觸表面上會形成許多顯微疲勞裂紋。這些裂紋會在接觸表面擴(kuò)展后相互連接，造成接觸面材料脫落，形成疲勞坑。表面完整性被破壞后，后續(xù)的接觸疲勞腐蝕會加劇進(jìn)行。有研究表明，光滑的摩擦副接觸面可大大減小接觸疲勞磨損，因而在導(dǎo)軌架主弦桿上涂抹黃油可有效減緩接觸疲勞磨損。

2 熱噴涂表面改性提高耐磨性

磨損的影響因素主要有摩擦副之間的性能、表面狀態(tài)，載荷，環(huán)境等。對于吊籠滾輪與導(dǎo)軌架主弦桿這對摩擦副，可以通過改善導(dǎo)軌架主弦桿的表面狀態(tài)，提高其表面耐磨性以達(dá)到降低導(dǎo)軌架的腐蝕磨損。導(dǎo)軌架主弦桿一般是鋼管，厚度較小，采用表面淬火來提高其表面硬度會大大降低導(dǎo)軌架的韌性，得不償失。

由于熱噴涂技術(shù)的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)可制備出各種所需涂層。建筑用鋁合金型材的表面粉末噴涂就非常成熟，采用火焰噴涂等方式，在鋁合金基體上噴涂聚酯粉末，可有效減緩鋁合金型材的表面腐蝕。同樣，可在導(dǎo)軌架主弦桿等存在接觸磨損的部位噴涂耐磨涂層，提高主弦桿的表面耐磨性能，從而減小主弦桿的磨損腐蝕。常用耐磨涂層材料主要包括三類：金屬材料（Mo、Ni等）、陶瓷材料（Al2O3、Cr2O3等）、硬質(zhì)合金系列（WC-Co等）[2]。噴涂方法也有很多，常用的有粉末火焰噴涂、等離子噴涂等。具體采用何種噴涂以及噴涂哪種粉末材料，需要通過采用相同噴涂方式噴涂不同耐磨涂層材料，以及采用不同噴涂方式噴涂相同耐磨涂層材料制備出對比試樣，用制備出的對比試樣進(jìn)行三體磨損實(shí)驗，統(tǒng)計出磨損數(shù)據(jù)，最終得出最佳噴涂方式和噴涂材料。

3 結(jié)語

施工升降機(jī)吊籠與導(dǎo)軌架之間的往復(fù)運(yùn)動，其接觸面上的腐蝕磨損關(guān)乎施工升降機(jī)的使用壽命。吊籠滾輪與導(dǎo)軌架之間的磨損形式是高應(yīng)力磨粒磨損和接觸疲勞磨損，通過在導(dǎo)軌架主弦桿的表面噴涂耐磨涂層提高其表面耐磨性，減小主弦桿腐蝕磨損的速度，對施工升降機(jī)的安全使用具有重要意義。