风电塔筒专用涂料体系的研制
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摘要：根据四川东方电机集团设计计划及标准要求，针对性开发和设计出相应的风力发电机组塔架与基础设施防腐涂料；根据使用环境设计配套体系、涂装工艺与涂装设备，通过对涂料体系的性能进行对比检测、综合评价，得出结论，并对目前存在的问题进行展开讨论，提出改进措施及优化方案。
关键词： 风电涂料 塔筒涂装 涂装体系
中图分类号：U415.6文献标识码：A文章编号：
1、东方电机集团涂料体系技术要求
表1为四川东方电机集团对风电塔筒涂料体系性能指标要求，该指标是风电项目组开展风电塔筒涂料研发工作之最初参考依据。
客户要求配套体系中所用产品类别、涂装工艺要求、道数、厚度等均由我公司提供，配套体系产品性能应由国家权威检验部门检测并出据产品检验报告单。
表1东电涂料系统技术要求
技术要求
Technic request 涂漆系统
Paint systems
附着力，划格法Cross-cut test（ISO2409） 1级,Classification1
耐盐雾Neutral salt spray (ISO7253) 480h
耐凝露Water condensation （ISO6270） 240h
裂纹Degree of cracking(ISO4628-4) 0
生锈等级Degree of rusting (ISO4628-3) Ri0
光泽60°Gloss（ISO2813） 85%
厚度 底漆120μm，面80μm
配套System 环氧底漆
Epoxypolyamidprimer 环氧防锈底漆H944
丙烯酸聚氨脂面漆
Acrylic polyurethane paint BS04聚氨脂面漆
注：配套体系所用产品已通过国家权威部门检测并已出据检验报告单，通过与国际品牌进行对比检测，产品施工性能、技术指标等综合性能还需继续优化、改进。故开展以下工作。
2、实验部分
2.1 原材料的选择
2.1.1 树脂的选择。从3方面考虑：（1）风电塔筒设施长期暴露于户外，而且主要集中在三北寒旱风沙地区，要求面漆必须具有优异的耐磨、抗风沙侵蚀、抗结冰、耐凝露、防紫外线等性能；（2）与底材附着力好、弹性好，而且具有优异的耐酸碱盐腐蚀及物理机械性能；（3）高固体低粘度，以减少VOC的排放量。
2.1.2固化剂的选择。面漆选择脂肪族异氰酸酯固化剂，具有出色的耐候性和保光保色性，不黄变，弹性好。底漆、中间漆选用腰果油改性酚醛胺固化剂，具有良好的物理、化学性能，低温快速固化、抗腐蚀、绿色环保、低成本等特性，广泛应用于海洋、桥梁，钢架结构、各类储罐、化工管道等防腐蚀工业领域。
2.1.3 颜填料的选择。颜填料：金红石钛白粉、锌粉、云母氧化铁灰、沉淀硫酸钡、消光粉等。
2.1.4 助剂的选择。分散剂：选用高分子分散剂，缩短研磨时间，提高研磨效率。消泡剂：多种消泡剂配合使用，消除生产和施工时产生的泡沫，提高涂膜表面装饰和防腐效果。流平剂：氟碳改性丙烯酸酯，保证采用高压无气喷涂时漆膜快速流平。
3、涂层体系要求
表2、表3、表4分别为塔筒筒体涂层配套体系，是在对新疆、内蒙等地风电涂料经过市场调研后，参考目前风电行业所用涂料产品性能，结合东方电机集团提供的技术指标要求而进行设计的。
以环氧富锌底漆/环氧云铁中间漆/脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆体系为主：它包括可供电化学保护的环氧富锌底漆，可供屏蔽保护的环氧厚浆云铁中间漆，兼具防腐和装饰双重作用的丙烯酸聚氨酯面漆。
根据风机长期暴露于腐蚀环境的实际情况和ISO12944-2标准对腐蚀环境的分类，塔筒外表面属于腐蚀性类别C5-M（不含海上区域）和C5I，内表面属于腐蚀类别C4。
3.1 塔筒筒体内壁及其他非阳光直射部位防腐涂料配套方案
表2塔筒筒体内壁防腐涂料配套方案
类别 涂料名称 质量固体份(%） 干膜厚度/μm 道数 施工方法
底漆 环氧富锌底漆 85 50 1 无气喷涂
面漆 环氧厚浆中间漆 85 75 2 无气喷涂
总厚度 ≥200μm
塔筒筒体外壁防腐涂料配套方案
表3 塔筒筒体外壁防腐涂料配套方案
类别 涂料名称 质量固体(%）≥ 干膜厚度(μm） 施工方法
底漆 环氧富锌底漆 85 1X50 无气喷涂
中间漆 环氧厚浆中间漆 85 2X75 无气喷涂
面漆 脂肪族聚氨酯面漆 60 2X40 无气喷涂
合计 ≥280μm
4、涂料性能要求
4.1 环氧富锌底漆
参考化工行业标准，结合风电行业其他品牌底漆性能要求，为保证涂层具有更优异的电化学保护性能，富锌底漆不挥发份中金属锌含量应不低于80%
4.2环氧云铁中间漆
目前对于环氧中间漆（环氧厚浆中间漆、环氧云铁中间漆）未制定国家标准或行业标准，参考国内的相关防腐涂装技术规范及风电行业现用产品质量水准，重点考察其耐酸碱盐、化学品性能及基本的物理机械性能。
4.3脂肪族聚氨酯面漆
对于脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆除了达到相关的国家或行业标准的技术要求，还应考虑塔筒对耐候性、表面耐磨性、抗风沙等性能的特殊要求。
4.4 配套涂层体系性能要求
根据化学工业海洋涂料质量监督检验中心依据四川东方电机集团提供的技术指标对风电筒外壁配套涂层体系进行初步检测，结合风电塔筒筒体所处的腐蚀环境和腐蚀寿命，参考ISO12944-6等要求，对塔筒外壁涂层的耐磨性、耐盐雾性、耐人工大气老化试验、耐化学品等性能进一步提出更高的要求，目前各项技术指标均已通过化学工业海洋涂料质量监督检验中心综合测试。
5 、涂层体系的评价
由于风力发电机组必须处于风力强、有风时间长的环境中，而且甘肃、内蒙、新疆等地太阳紫外线侵蚀也比较强烈，强风中经常夹杂砂土，所以该风力发电机组的防腐蚀涂装主要考虑其防腐性能、耐候性、耐磨性、耐冲击等性能。
目前所设计风电塔筒配套涂层体系特点为：
防腐蚀涂层总厚度达到200μm 以上，能满足涂层长期防腐性能要求；
底漆、中间漆和面漆均为双组分产品，可满足涂层常温干燥的要求，避免大型设备无法烘烤的问题。
体系配套性非常完善，目前风电行业所用进口品牌如阿克苏、海虹老人等均采用此种配套体系，既有性能极好的富锌底漆，又有云母氧化铁中间漆，更有脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆，综合了他们各自的优点，可以很好地满足防腐蚀、耐冲击、耐候性等性能要求。
6 、存在的问题及解决方法
(1)目前风电涂料尚无国家或行业标准，公司所拟订标准为暂定标准还需根据客户需要及时调整、改进；
(2) 风电配套涂料体系虽已通过国家权威机构检测，并已通过中试、现场模拟涂装试验等，客户使用效果良好，还需继续优化、调整。
7 、结语
通过去运行中的风电场、风电设施涂装现场实地考察，运行实践表明，环氧树脂富锌底漆、环氧云铁中间，脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆配套体系具有良好的防腐性能和配套性，在风力发电塔筒的防腐应用过程中取得了良好的效果。今后我们风电项目组会继续将该项目开发的产品和配套体系逐步推广到其他应用领域，继续开拓风电市场的基础和潜力，寻求产品进入市场的最佳突破口，为客户提供咨询推荐、模拟应用、现场试验、涂装培训、技术指导、涂装施工、工艺确定、使用维护等专业化的涂料产品及涂装一体化服务，以加快公司风电产品市场化进程。
参考文献
〔1〕中华人民共和国国家标准GB/T19072-2003《风力发电机组塔架》，2003-04-15，2003-09-01实施.
〔2〕王健 刘会成 刘新.防腐蚀涂料与涂装工.化学工业出版社,2005,8.
〔3〕虞兆年.防腐蚀涂料和涂装.化学工业出版社,1994,8.