我国湿热海上风电大气区金属重防腐涂料的性能研究
2024-07-01
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第l2卷第4期 2015年8月 装备环境工程 EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING ・89・ 我国湿热海上风电大气区金属重防腐涂料的 性能研究 陈川 ,黄海军 ,王俊 ,赵钺 ,詹耀 (1.中国电器科学研究院有限公司工业产品环境适应性国家重点实验室,广州51 0663; 2.广东明阳风电产业集团有限公司,广东中山528437) 摘要:目的对海上风电涂料在我国湿热海洋地区的环境适应性、耐久性开展针对性研究,积累试 验数据。方法通过对国内外共7家知名风电涂料企业大气区样板展开征集,参考国内外相关行业 测试标准及技术,结合我国湿热海上大气环境特点,并向风电主机企业及涂料企业征集意见,设计 并开展实验室环境模拟试验,包括紫外老化试验、圆盘耐磨试验、中性盐雾试验等。结果大部分 企业的涂层样板耐老、耐盐雾等性能均较好,海洋大气区涂料相对成熟,国外企业、合资企业和国 内企业的涂料上差异较小。结论大气区涂料体系的技术相对成熟,国外知名企业在性能市场上 仍占主导地位,但对于设计要求的15年以上使用寿命是否能够实现仍有待进一步研究。 关键词:海上风电;重防腐涂料;测试评价技术 DOI:10.7643/issn.1672-9242.2015.04.017 中图分类号:TJ04;TG 172 文献标识码:A 文章编号:1672—9242(2015)04—0089-06 Performance of Metal Heavy-duty Coating in Atmospheric Zone of Humid..Hot Sea CHEN Chuan ,HUANG Hai-jun’,WANG Jun ,ZHA0 Yue ,ZHAN Yao (1.State Key Laboratory of Environmental Adaptability for Industrial Products.China National Electric Apparatus Research Institute Co.,Ltd,Guangzhou 510663,China; 2.Mingyang Wind power Co.,Ltd,Zhongshan 41 1 102,China) ABSTRACT:Objective To conduct a specific study on environmental adaptability and durability of offshore wind power coatings in the humid—hot sea in our nation and accumulate research data.Methods Through collecting sample plates used in atmospheric zone from 7 well—known domestic and foreign enterprises of wind power coatings,referring to related test standards and technology at home and abroad,combining with the characteristics of hot and humid 收稿日期:201 5-05—24;修订日期:201 5-06—08 Received:201 5—05~24;Revised:201 5—06—08 基金项目:广东省中国电器院风电装备腐蚀控制关键技术院士工作站项目(201 3B090400023) Fund:The Key Technology of Corrosion Control on Wind Power Equipment Academician Workstation Project(2O13B09O400023) 作者简介:陈川(1987一),男,四川富顺人,硕士,工程师,主要研究方向为产品与材料环境适应性技术。 Biography:CHEN Chuan(1987一),Male,from Fushun,Sichuan,Master,Engineer,Research focus:environmental adaptability of the product and mateda1. ・90・ 装备环境工程 2015年8月 maritime atmospheric environment,and collecting opinions from the enterprises of wind power and coatings, environmental simulation tests in laboratories were designed and carried out,including the ultraviolet aging test,the disk abrasion test and the neutral salt spray test.Resuks Coating plates from most enterprises had good aging resistance, salt—and fog-resistance and other properties,the coating in marine atmosphere was relatively mature,differences in coatings of foreign enterprises,joint enterprises and domestic enterprises were smal1.Conclusion Coating system in atmospheric zone is relatively mature,the well-known foreign enterprises still occupy the leading position in the property market.Further research is needed for ealirzation of coatings with a service life of more than 15 years. KEY WORDS:offshore wind power;heavy-duty coating;testing and evaluation technology 涂料是保护风力发电机组塔筒等外壳在恶劣环 境下运行的重要手段。相对陆上风电,海上风电的 运行维护成本高出许多,因此,海上风电涂料一般都 是按15年以上的服役寿命要求进行设计的。我国海 域多为湿热海洋性气候,环境条件恶劣,空气温度、 湿度均较高,涂层寿命其间须进行多次重涂和维护, 大大增加了设备的维护成本和安全隐患。风电设备 的现场再涂装极为困难,装卸、运输以及停机维修的 费用高昂,远高于初次涂装的涂料本身的成本费 用。目前我国海上风电涂料在湿热海洋地区的环境 适应性数据缺乏,针对性的腐蚀测试评价方法与标 准都尚未建立,从而无法对湿热海上风电重防腐涂 料的质量进行评价与控制n 。 1涂装工艺与涂装体系 海洋大气区涂装体系中,环氧富锌底漆的厚度由 60 IX m增加到80 in,增强其牺牲阳极保护的能力, 环氧云铁中间漆的厚度也较常规涂装厚度有所增 加。考虑在高温高湿环境下延缓水汽及盐粒子的扩 散速度,面漆采用一道聚氨酯面漆加一层氟碳面漆, 降低成本的同时且有更好的结合力 。 该项目中要求涂料企业针对湿热地区海上风电 大气区涂料提供样板,为了试验具有可比性,涂层厚 度统一规定为400 m,但对涂层体系不做要求。该 项目所用的7家涂料企业包括国产企业、合资企业以 及外资企业,其中厂家1—6采用的涂层体系及厚度 为环氧富锌底漆8O m+环氧云铁中间漆240 m+ 聚氨酯面漆4O m+氟碳面漆4O m,厂家7采用环 氧富锌底漆80 m+环氧中间漆240 m+氟碳面漆 80 LL m。 可见大部分涂料均采用了底漆(80 m厚度的环 氧富锌底漆)、中间漆(240 m厚度的环氧云铁中间 漆)和面漆(4O m厚度的聚氨酯面漆+40 m厚度的 氟碳面漆组合)。虽然体系相同,但每个厂家所采用的 组成差异、涂装工艺差别,使涂层的性能各有优劣 。 2测试评价方法 目前海上风电涂料的测试标准通常参考ISO 12944—6和ISO 20340---2009来进行t ,文中参考以上 标准,采用单因素的环境试验进行测试评价,针对我 国湿热海洋环境长期高温、高湿、高盐雾的特点,主要 考察海洋大气区涂料的耐候性及耐蚀性,设计试验参 数。在风电企业及风电涂料企业内部开展了座谈调 研,确定了单因素试验方案。其中紫外老化试验按 GB/T 23987--2009中方法A执行,测试条件为 UVB313,2000 h;中性盐雾试验按GB/T 1771~20o7执 行,测试条件为2000 h;耐磨试验按GB/T 1768--2006 执行,测试条件为圆盘耐磨试验,2000转。 3涂层厚度测量 参考GB/T 13452.2—2o08中磁陛法对样板进行厚 度测量,采用涂层测厚仪PosiTector 6000为对涂料样 板进行抽样测试[91。测试结果见表1。 表1钢结构涂层样板千膜厚度 Table l Dry film thickness of metal coating plates 编号 测量1 测量2 测量3 测量4 测量5 平均值 厂家1 432 4160 420 434 428 426.0 厂家2 422 576 530 522 564 522.8 厂家3 386 380 366 362 366 372.0 厂家4 394 384 366 382 354 376.0 厂家5 684 632 658 592 662 645.6 厂家6 544 502 530 480 468 504.8 厂家7 502 6oo 468 534 444 509.6 从表1中可以看出,部分厂家样板涂层总厚度相 差较大,涂层厚度最大处与最小处差额高达156 m。 其中厂家1、厂家3、厂家4涂层厚度较均匀,涂层厚度 一致性较高,且与要求的400 m规定厚度相差较小, 第l2卷第4期 陈川等:我国湿热海上风电大气区金属重防腐涂料的性能研究 ・93・ 表4钢结构涂层样板耐中性盐雾5000 h取样结果 [2】李慧,黄海军,王俊,等.湿热沿海地区环境条件对风电机 Table 4 Result analysis of metal plates after 5000 h neutral salt spray test 7结语 我国海洋大气区金属结构防腐涂层仍沿用欧洲 风电涂料体系,各个厂家的涂料样品各方面性能差异 不大,但在施工工艺、涂层一致性方面仍需要严格控 制,涂层耐老化性能、耐蚀性能均较好,可见我国市场 上现有主流企业在海洋大气区涂料这一块较为成熟, 但仍存在可以提高的空间,以满足海上风电涂料15年 的设计寿命要求。 参考文献: [1】陈川,王俊,黄海军,等.我国东南沿海与欧洲沿海风电机 组服役环境条件的差异性分析 装备环境工程,2013,10 (5):22—25. CHEN Chuan,WANG Jun,HUANG Hal-jun,et a1.Discrep- ant Analysis between Service Conditions of Offshore Wind Turbine in Southeast China Coast and Europe Caost[J].Equip- ment Environmental Engineering,2013,10(5):22—25. 组的影响分析叭装备环境工程,2013,10(5):17—20 LI Hui,HUANG Hal-jun,WANG Jun,et a1.Influence of En— vl‘ronment Conditions on Wind Generating Set in Hot and Hu- mid Coastal Areas[J].Equipment Environmental Engineering, 2013.10(5):17—20. [3]张晓东,王俊,黄海军,等.我国东南沿海海上风电塔架防 护涂装体系设计与评价思考[J].装备环境工程,2013,10 (5):7—10. ZHANG Xiao-dong,WANG Jun,HUANG Hal-jHB,et a1. Consideration on Design and Evaluation of Protective Coating System for Offshore Wind Tower in Southeast Coast of China [J1.Equipment Environmental Engineering,2013,10(5):7— 1O. [4]邓静伟,唐囡,尹桂来,等.一种高分散性富锌底漆的制备 及性能研究lJI.表面技术,2013,42(6):l01一l05. DENG Jing-wei,TANG Nan,YIN Gui-lai,et a1.Study of Preparation and Properties of High Dispersed Zinc——rich Coat—— ing[J].SurfaceTechnology,2013,42(6):101—105. [5]李赛,杨飞,李卫平,等.含氟丙烯酸聚氨酯涂层的环境失 效行为研究IJJ.表面技术,2014,43(6):138—143. LI Sai,YANG Fei,LI Wei-ping,et a1.Study on Failure Be- havior of Fluorinated Polyurethane-acrylic Coatings[J].Sur- face Technology,2014,43(6):l38—143. [6】尹建军,石振华,马想生,等.几种涂料的防腐蚀性能研究 (II)——环氧富锌底漆锌基组成的研究『J1_涂料工业, 2008,38(8):5—9. YIN Jian-jun,SHI Zhen—hua,MA Xiang-sheng,et a1.Corro— sion Protective Performance of Coatings(II)一Study on Zinc Ingredient in Zinc-rich Epoxy Primers[J].Paint&Coatings Industry,2008,38(8)5—9. 【7】ISO 20340,Paints and Varnishes-Performance Requirements ofr Protective Paint Systems for Offshore and Related Strue- tures[S]. [8] IS012944—6,Paints and Varnishes—Corrosion Protection of Steel Structures by Protective Paint Systems Part 6:Laborato— yr Performance Test Methods[S]. [9]GB/T 13452.2—2o08,色漆和清漆漆膜厚度的测定[s]. GB/T 13452.2--2008,Paints and Varnishes—Determination of Film Thickness[S], [10】卢淑芳.涂层厚度的探讨[J].现代涂料与涂装,2013,16 (7):26—28. LU Shu—fang.Discussion on Coatings Film Thickness[J]. Modern Paint&Finishing,2013,16(7):26—28. [1 1】GB/T 1768--2006,色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂 轮法【S】. GB/T 1768--2006,Paints and Varnishes—Determination of Resistance to Filiofrm Corrosion on Steel[S], ・94・ 装备环境l工程 2015年8月 [12]蔡森,王贵森,金日光,等.影响涂料耐磨性的主要因素[J1_ 材料保护,2003,36(1):15—18. CAI Sen,WANG Gui—sen,JIN Ri—guang,et a1.Factors Influ— ings to Artiifcial Weathering—Exposure Tofluorescent UV Lamps and Water[S]. 【14]GB/T 1766--2008,色漆和清漆涂层老化的评级方法Is]. GB/T 1 766--2008,Paints and Varnishes—Ratjng Schemes of encing Wear Resistance of Coating[J].Materials Protection. 2003,36(1):15—18. Degradation of Coats[S]. 【13]GB/T 23987--2009,色漆和清漆涂层的人工气候老化暴 [15]GB/T l771—2007,色漆和清漆耐中性盐雾的测定【s1. 露暴露于荧光紫外线和水【s1. GB/T 23987--2009,Paints and Varnishes—Exposure of Coat— GB/T 177 1—2O07,PaintS and Varnishes—Determination 0f Resistance to Neutral Salt Spray(Fog)[s】. 牡 霹 琴L 毒毫 喜马 各黾爨 ;是皇息 ● (上接第75页) Engineering,2002,23(3):l1—13. 响fJ].北京科技大学学报,2013,35(6):753—762. LI Hni—yan,DONG Chao—fang,ZOU Shi—wen,et a1.Effect 0f Mold on Corrosion Behavior of Ultra High Strength Steels 『71涂小珍,严楠,华琦,等.电点火头药剂贮存失效的组分分 析[J].含能材料,2004,12(6):346—349. TU Xiao-zhen,YAN Nan,HUA Qi,et,a1.Composition Analy— sis on Deterioration of Electirc Match Charge in Storage[J]. Enercetic Materials,2004,1 2(6):346—349. lJJ.Journal of University of Science and Technology Beijing, 2013,35(6):753—762. [13]李霞,王友斌,丁培,等.不同金属样品的抗菌性能研究lJ】. 环境与健康杂志,2007,24(7):517—518. U Xia,WANG YOH—bin,DING Pei.et a1.Institute for Envi— [8]龚继海,索卫东.某电火头长贮失效研究[J].火丁品,2003, 6(1):22—25. GONG Ji-hai,SUO Wei-dong.Study on Long Term Storage ronment Health and Related Product Safety[J].Environment Health,2007,24(7):517—518. Invalidation of Electirc Match[J].Initiators Pyrotechnics, 2003.6(1):22--25. [14]李慧艳,董超芳,邹士文,等.超高强钢在不同单一霉菌环 境中的腐蚀行为研究【J1.中国腐蚀与防护学报,20l3,33 (2):129—135. LI Hui—yan,DONG Chao—fang,ZOU Shi—wen,et a1.Corro— sion Behavior of Ultra High Strength Steels in Diferent Single [9]涂小珍,韦兴文,王培,等.电爆管失效模式及影响因素研 究『J】.含能材料,2012,20(1):117—1l9, TU Xiao—zhen,WEI Xing—wei,WANG Pei,et,a1.Failure Modes of Electric Squib and Its Effect Factor[J1.Energetic Materials.2012,20(1):117一I19. Mold Environments[J].Journal of Chinese Society for Corro—— sion and Protection,2013,33(2):129—135. 5]梁子原,林燕顺,叶德赞,等.霉菌对金属材料腐蚀的研究 【l0]王宇翔.电子设备元器件的防霉变技术[J].电子产品可靠 【1性与环境试验,2009,27(2):29—32. WANG Yu—xiang.Anti—mildew Techniques for Electronic 【J1.海洋学报,1986,8(2):251—254. LIANG Zi-Yuan,LIN Yan-Shun,YE De-zan,et a1.Study Components[J].Electronic Product Reliability and Environ— ment Testing,2009,27(2):29—32. on Corrosion of Mental Materials by Mold[J].Acta Oceanologi- ca Sinica,1986.8(2):25l一254. 【1 1]GJB 150.1O一1986,军用装备环境试验方法——霉菌试验 [S]. GJB 150.1 一1986.Environment Test Method of Military [16]李历明.环境工程、防腐与包装[M J.北京:国防T业出版, 1993. U Li—ming.Environment Engineering、Corrosion Protection Equipment-Mold Testis1. and Packaging[M].Beijing:National Defense Industry Press, 1993. 【12]李慧艳,董超芳,邹士文,等.霉菌对超强钢腐蚀行为的影