風電設備的運行環境
風電設備的運行環境多種多樣,從平原到山區,從內陸到沿海和海上,不同環境對設備的腐蝕能力要求差別很大,因此需要的防護體系也不同。目前我國風電行業發展迅速,大型風力發電場建設已經從“三北地區”向沿海、內陸地區發展,并逐步開始進軍海上,這對風電設備的防腐提出了更高的要求。
國際標準化組織頒布的ISO 9223~9226 標準,根據金屬標準試件在環境中自然暴露試驗獲得的腐蝕速率及綜合環境中大氣污染物濃度和金屬表面潤濕時間,對大氣腐蝕性進行了分類,具有廣泛的適用性。ISO9223-2012將大氣腐蝕性分為6類,C1:腐蝕性很低;C2:低;C3:中;C4:高;C5:很高;CX:極高。標準根據暴露了一年的低碳鋼或鋅標準樣板的質量或厚度損失數據來評估定義腐蝕性類別,具體見表1。ISO 12944直接引用了此表數據。此表的數據具體標本及其在暴露前后的處理參考ISO 9226。
表1 ISO9223-2012基于標準樣板暴露實驗定義的大氣環境腐蝕性分類和典型環境案例

風電設備鋼結構件涂裝實驗室檢測要求
ISO12944是目前鋼結構的涂層防腐蝕領域公認的參考標準之一,目前國內外風電設備的防腐蝕保護也主要參考次標準。該標準論述了采用防護涂料體系對鋼結構進行防腐蝕保護的內容,其應用領域由以下條件界定:鋼結構類型、表面類型和表面處理類型、環境類型、防護涂料體系的類型、工作類型和防護涂料體系的耐久性。鋼結構類型定義了被保護鋼結構基材的范圍;表面類型和表面處理定義了鋼結構的表面類型和它們的表面處理;環境類型定義了6種大氣環境腐蝕性級別C1,C2,C3,C4,C5,CX和4種結構浸水或埋地腐蝕性級別Im1,Im2,Im3和Im4;防護涂料體系類型定義了不同的腐蝕性環境級別和耐久性要求下所適用的涂料體系,標準僅限于涂覆在環境條件下干燥或硬化的物質,明確指出了不適用于粉末涂料、烤漆和熱固化涂料;工作類型指出了標準適用于新建涂裝和維修涂裝;防護涂料體系的耐久性定義了4種不同的耐久性范圍,分別為低(L)、中等(M)、高(H)和很高(VH),其實驗室測試程序要求見表2。
表2 ISO12944-6 C2至C5腐蝕性級別下,應用于碳鋼、熱浸鍍鋅鋼和熱噴涂金屬的涂料體系的測試程序

根據ISO12944標準的規定,只有通過相關腐蝕等級的實驗室檢測,該防護體系才能應用在對應的腐蝕環境中。
上文提到ISO12944標準明確說明是僅針對液體涂料,將粉末涂料以及其他涂料體系排除在標準應用范圍之外,Qualisteelcoat則彌補了這方面的缺口。Qualisteelcoat是一種用于有機涂層鋼結構噴涂的國際質量認證標志。Qualisteelcoat定義了涂料公司內部必須達到的質量水平和要求,以便能夠作為Qualisteelcoat許可的公司在市場上提供其產品。它包括了對涂料公司的質量要求的定義,涂料系統和涂料的批準,以及持有Qualisteelcoat質量標簽的涂料公司的定期外部質量控制。由于ISO12944-2中的大氣腐蝕等級被很多規范廣泛地認同和參考,Qualisteelcoat把大氣腐蝕等級運用融合在所有類型的有機涂層中。ISO 12944-2定義了C1到C5和CX 6個大氣腐蝕等級,這些腐蝕等級和預期使用壽命H(15-25年)一起組成了Qualisteelcoat的涂裝系統和噴涂廠認證的基礎。
另外,ISO 12944較為注重的是防腐性能,即關注點在鋼結構能否安全的達到預期使用年限上,而Qualisteelcoat不僅僅是要求防腐性能,它還包括了工件達到了預期的使用年限后,涂膜表面還能保持一定的裝飾性能,即包含了涂膜耐候性的內容。
粉末涂裝解決方案
涂裝防護體系
為實現風電設備的長效運行,各結構件的涂裝防護必須合理設計,并嚴格按照設計材料和工藝參數執行。涂裝體系是涂裝過程中所涉及到的整個流程,從原材料到最終的成品。Qualisteelcoat根據基材,前處理,有機涂料的類型定義涂裝系統(見圖1)。完整的涂裝體系應包括:
圖1 Qualisteelcoat根據基材,前處理,有機涂料的類型定義涂裝系統

正如圖中所示,涂裝體系包括從基材到成品的整個過程:
基材
對于風電設備來說,基材包括各種鋼材,包括各種表面含有金屬涂層的鋼材,也包括電泳后的鋼材。當然,鋼材進行金屬噴涂、浸涂或電泳等之前也需要進行物理或化學的前處理,以保證金屬涂層或電泳層與鋼材之間的結合力。
前處理
前處理是指在涂料或金屬噴涂前對基材進行的表面處理,可以是單一的化學或物理前處理,也可以兩者兼有。前處理的目的是除去基材表面油污、增加基材表面粗糙度、或者形成一層較薄的保護膜增加與有涂層的結合力,進而提升防腐蝕效果。
有機涂層
包括各種粉末涂料或者液體涂料噴涂之后形成的有機涂層,可以是單層噴涂,也可以是多層噴涂。
Qualisteelcoat根據不同的基材開發了下面的表格,定義粉末涂料體系和電泳在不同的涂裝系統中能達到的腐蝕等級。即Qualisteelcoat認為,每一種基材都有它所能夠達到的最高防腐等級(見表3),當然這是以合理的前處理和防護涂層為前提的。
表3 粉末涂料體系根據不同涂裝系統能達到的腐蝕等級












