任旭
中远关西涂料化工（天津）有限公司
摘要：通过对内陆风电设备塔筒所处环境和腐蚀原因的分析，确定了环氧富锌底漆-环氧厚涂中间漆-聚氨酯面漆的防腐体系，并针对施工中的问题和要求提出了解决方案。
关键词：重防腐涂料、防腐涂装、风电塔筒、腐蚀
DESIGN&FINISHING OF THE WIND TURBINE TOWER COATING
Abstract: An anti-corrosion system of Zinc-rich primer-High build epoxy undercoat-UV protect acrylic polyurethane topcoat is formulated based on the analysis of the environment of the wind turbine tower and the reasons of corrosion mechanism. Solutions are proposed aiming at the problems occurred during the application.
Key word: heavy-duty coatings, anti-corrosion finishing, wind turbine tower，corrosion
前言
风力发电是近年发展很快的新能源产业，相对于火电，风电不消耗碳石能源，没有二氧化碳排放；相对于核电，风电核心技术难度较低且无核泄漏的潜在危险；相对于水电和地热发电，其初期建设投资又比较少。尤其是2009年哥本哈根会议以来，减排成为国际能源行业的重要任务，所以风电设备的生产迅速成为蒸蒸日上的朝阳产业。
从2003年到2008年，中国风电装机容量快速增长：累计装机容量从2003年末的56.7万千瓦增加到了2008年末的1324.22万千瓦，增加了22.3倍；年新增装机容量从2003年的9.8万千瓦增加到了2008年的719.02万千瓦，增加了72.4倍。
因为风电项目一般选址都是一些风力资源丰富的地方，如草原、荒漠、沿海等，也就意味着使用环境非常恶劣。 作为风电机组重要组成部分的塔筒一般是钢铁结构，必须要通过涂装重防腐涂料进行保护来达到比较长的防腐年限（10年以上）。这就需要涂料厂家提供合适的涂料产品和涂装配套。本项目就是为满足保定天威风电公司在内蒙古卓资地区风电设备的塔筒结构重防腐要求进行的防腐涂料配套性选择和施工。
1、涂料的品种和设计
1.1环境分析和涂料体系：
风电塔筒部分用来支撑顶部的风力发电机和容纳控制系统和各种线路，所以保持其长期的结构强度和较好的密闭性是首要的要求，根据ISO12944标准要求，最高要达到15年以上的涂料耐久性保护标准。至少要达到规定年限内底材不生锈、油漆不脱落不龟裂。
风电场所在的卓资县位于内蒙古自治区中部的乌兰察布市境内，至自治区首府呼和浩特市73公里 。全县平均海拔1750米，大陆性气候明显，季风影响显著。冬季长而寒冷，夏季短而温凉，春秋季气候多变，温差大，日照充足。年降水量394.7mm（据1971--2000年气象资料累计数字）。所以对于风电塔筒的涂层，其破坏机理包括：风沙侵蚀、雨水导致的锈蚀、阳光紫外线老化。
所以，我们选择风电塔筒的涂料配套设计为：环氧富锌涂料+环氧云铁厚浆型涂料+高耐候聚氨酯涂料，总的涂装膜厚达到250微米以上。涂料体系中富锌涂料提供牺牲阳极保护，环氧云铁厚浆型涂料具有较好的附着力、防腐性。聚氨酯涂料提供外部装饰和保护 。
1.2、涂料配方设计（实验部分）
根据用户要求油漆要适应内蒙的风砂侵蚀要求和参考常规重防腐涂料配套制定了相应的配套和涂料筛选计划：
计划配套：高锌富锌底漆60μm + 环氧防腐漆140μm +聚氨酯面漆80μm
表1、涂料的性能期望指标：
1.2.1富锌漆的设计（设计3个配方待选）：
表2、主要的基本原料：
配方设计要素：
固定要素：干膜锌粉含量80%以上
变动要素：PVC 指标不同,定为80%、75%、70%三个档次
表3、实验结果和配方选择：
1.2.2环氧厚浆涂料的设计（设计3个配方待选）：
表4、环氧厚浆涂料主要的基本原料：
配方设计要素：
固定要素：PVC 40—45
变动要素：当量比指标不同,定为0.40、0.50、0.70
表5、环氧厚浆涂料实验结果和配方选择：
1.2.3聚氨酯涂料的设计（设计1个配方）
表6、聚氨酯涂料主要的基本原料：
表7、聚氨酯涂料实验结果和配方选择：
1.2.4配套试板进行盐雾试验
GB/T 1771—1991标准进行实验，2000小时板面没有锈蚀。仅在加速线位置有1mm左右锈迹，且锈迹处漆膜无剥离。
2、现场涂装
2.1表面处理
在湿度85%以下的室内厂房进行表面处理。采用喷砂除锈、机械除锈结合的方式去掉浮锈、氧化皮，除锈等级达到ISO8501要求的SA2.5级以上。除锈之后在1小时内完成清洁吹扫。而后立即进行涂装施工。
2.2涂料的喷涂
2.2.1涂装工具
现场进行了空气喷涂和无气喷涂实验，并且进行了对比。其中对于20米长的平整工件，空气喷涂大约耗时是无气喷涂的2倍左右。且空气喷涂的表面状态较差，人力需求很大。最终选择无气喷涂进行施工。
2.2.2涂装工艺流程的设计
为满足用户提高生产效率的要求，我们对施工工艺进行了摸索
（1） 富锌底漆：表面处理之后立即喷涂富锌底漆，防止裸露金属表面氧化。涂装1道，50μm。烘干后涂装下一道漆。
（2） 中涂：塔筒外表面用无空气喷涂方式涂装中间漆。现场可以看到中间漆非常适合无空气喷涂，表面状态良好。实验中摸索了用不同温度烘干以提高效率，在70℃、80℃、90℃情况下，烘烤1小时，均可以达到漆膜较好的硬化。为操作方便，将喷漆烘房调为80℃。
（3） 面漆：烘干中间漆之后，降温到30℃以下喷涂面漆，喷涂效果良好，平整无瑕疵。静置流平60分钟后送入80℃烘房烘干。
（4） 经过试验和摸索规律，确定最终工艺流程：
2.2.3 存在的其他问题和解决方法
因为塔筒结构要求加工精度很高，需要在制造过程中不断采用火工整形，在底材上形成了少许加工造成的型伤和划痕，其起伏深度有的超过漆膜厚度，即便顺利喷涂完涂料也会造成外观缺陷。虽然不会对防腐有明显影响，但是会影响外观。并且在风沙地带这些缺陷会积存污垢。
解决方法：对于外观缺陷比较多的塔筒，待喷涂完底漆和厚涂型中间漆之后，进行一次精整，用环氧腻子填充这些缺陷的孔隙。待烘干后喷涂面漆，得到比较良好的外观效果。且经过测试，腻子填充后的工件涂层附着力没有明显下降。
2.2.4涂层评价
●防腐体系配套良好，综合了底、中、面三道漆的优点。很好的满足露天设备在重防腐、抗紫外老化、抗风沙侵蚀的要求。
●三道涂层可以利用烘房设备快速施工，提高生产效率。
●采用无空气喷涂，效率高且表面光洁外观优良。
●复合涂层总膜厚250μm以上，满足长期防腐要求。
3、结论
按照我们设计的涂料品种和配套，在天威卓资风电塔筒项目上得到应用，并且可以在较稳定和高效的工艺流程下顺利涂装施工。使用效果获得用户的肯定。
防腐体系选用比较合理，环氧富锌底漆—环氧云铁厚浆中间漆---聚氨酯面漆配套性良好，对塔筒设备进行的防腐涂装达到设计要求。
参考文献：
【1】 刘登良等，《涂料工艺》第四版，化学工业出版社2009年出版。1922-1960页，第五篇，《涂装过程控制》。
【2】 国际标准化组织，ISO12944标准-《色漆和清漆－防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护》1998年版。
【3】 全国涂料和颜料标准化技术委员会 《涂料与颜料标准汇编》中国标准出版社2007年出版。《涂料试验方法-涂膜性能卷》
本文发表于《电力技术》2010年7月第19卷第13-14期
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