風電設備的運行環(huán)境

風電設備的運行環(huán)境多種多樣，從平原到山區(qū)，從內(nèi)陸到沿海和海上，不同環(huán)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(yè)發(fā)展迅速，大型風力發(fā)電場建設已經(jīng)從“三北地區(qū)”向沿海、內(nèi)陸地區(qū)發(fā)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(jù)金屬標準試件在環(huán)境中自然暴露試驗獲得的腐蝕速率及綜合環(huán)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(jù)暴露了一年的低碳鋼或鋅標準樣板的質(zhì)量或厚度損失數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。此表的數(shù)據(jù)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(huán)境腐蝕性分類和典型環(huán)境案例

風電設備鋼結(jié)構件涂裝實驗室檢測要求

ISO12944是目前鋼結(jié)構的涂層防腐蝕領域公認的參考標準之一，目前國內(nèi)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(jié)構進行防腐蝕保護的內(nèi)容，其應用領域由以下條件界定：鋼結(jié)構類型、表面類型和表面處理類型、環(huán)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(jié)構類型定義了被保護鋼結(jié)構基材的范圍；表面類型和表面處理定義了鋼結(jié)構的表面類型和它們的表面處理；環(huán)境類型定義了6種大氣環(huán)境腐蝕性級別C1，C2，C3，C4，C5，CX和4種結(jié)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(huán)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(huán)境條件下干燥或硬化的物質(zhì)，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(jù)ISO12944標準的規(guī)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(huán)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(jié)構噴涂的國際質(zhì)量認證標志。Qualisteelcoat定義了涂料公司內(nèi)部必須達到的質(zhì)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(chǎn)品。它包括了對涂料公司的質(zhì)量要求的定義，涂料系統(tǒng)和涂料的批準，以及持有Qualisteelcoat質(zhì)量標簽的涂料公司的定期外部質(zhì)量控制。由于ISO12944-2中的大氣腐蝕等級被很多規(guī)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(tǒng)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(jié)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(nèi)容。

粉末涂裝解決方案

涂裝防護體系

為實現(xiàn)風電設備的長效運行，各結(jié)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(shù)執(zhí)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(jù)基材，前處理，有機涂料的類型定義涂裝系統(tǒng)（見圖1）。完整的涂裝體系應包括：

圖1 Qualisteelcoat根據(jù)基材，前處理，有機涂料的類型定義涂裝系統(tǒng)

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(jié)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(jié)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(jù)不同的基材開發(fā)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(tǒng)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(jù)不同涂裝系統(tǒng)能達到的腐蝕等級