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作者: 李运德
来源: 中国腐蚀与防护网
发布时间: 2015-12-24
关键词: 涂装
领域: 腐蚀领域
摘要: 输变电行业常见涂装问题的解决及其涂装体系的设计
正文: 本文剖析了在输变电行业，尤其是高压开关这一关键部件，防腐涂装中所常见的问题，并有针对性对涂料性能进行改进使得更适用于这一个专业领域的涂装。针对输变电设备的所处的不同使用环境提出了相应的输变电设备涂装体系。文|李运德北京红狮漆业有限公司 1 前言电是现代工业文明的标志，是生产的基本投入品和人民生活的必需品。现阶段我国电力需求增长迅速，输变电等设备行业是电力行业中最具潜力的细分领域，电网的高速建设也拉动了输变电设备发展的市场需求。因此，输变电及控制设备制造行业面临着很好的发展机遇，同时也将电力供应的安全问题提到了前所未有的高度。输变电设备的安全运行对国家经济的发展和人民生活的稳定是非常重要的保障，而进行防腐涂装则是保持其安全运行不可缺少的重要手段。由于缺乏统一的行业防腐规范指导，国内输变电设备防腐在涂料选择和施工工艺等方面存在很多问题，与国外先进水平差距明显：国外输变电设备一般防腐年限可达到15-20年以上，而国内做的较好的也仅为10年防腐年限的水平，甚至3-5年出现防腐问题的也不在少数。因此，需要对输变电设备行业的防腐涂装技术进行规范。 2 存在问题及解决思路 2.1 涂层对基材容忍度输变电设施中的高压开关主体构件是铝合金，表面处理工艺一般要经过脱脂处理，主要包括有机溶剂清洗、表面活性剂清洗，脱脂后有的构件直接进行涂装，如密封面和铸铝壳体；有的需要经过热碱液浸泡、酸洗、水冲洗过程后涂装油漆；有的采用表面粗糙化处理，常用方式包括打磨和拉丝。涂装前如果铝合金表面存在油渍性污染物容易出现缩孔问题。而且在涂装时，缩孔是较为常见的问题，因此涂料需对油污区域进行润湿附着，不产生缩孔，提高对基材的容忍度。通过配方中溶剂的配合和助剂的优化设计，取得了良好的效果。不过，我们仍建议在有条件的情况下，涂装前用适宜的溶剂清洗工件表面进一步提升保护效果，同时规避风险的发生。 2.2 涂层的力学性能输变电设施中变压器表面处理质量除了个别厂家较好外，普遍处理质量一般。变压器壳体一般采用喷砂除锈，喷砂的质量等级，除了少数厂家达到Sa2 之外，大部分厂家处理等级在Sa2级，表面可以明显的看到锈蚀痕迹。涂装前的表面清洁度一般不是很高，可能会有灰尘、污渍、甚至油污存在。这些都会对涂层的附着力等力学性能方面造成不利影响，甚至在中涂涂装前对底漆进行打磨时即发生脱落。这就需要涂料具有优异的容忍度和力学性能。通过对配方中叶展性颜料的填加使用，使得漆膜固化内应力减弱，提高对基材的附着力，同时其优异的屏蔽作用使得腐蚀介质不易扩散，提高了涂层的防腐效果，延长了涂层的使用寿命。打磨工序--涂膜脱落铆钉组装--涂膜脱落边角磕碰--涂膜脱落附着力测试--涂膜脱落 2.3 涂料的通用性输变电设备由多种基材部件组合而成，且为整体设备进行涂装，为了施工方便，一般只选择一种底漆。因此，这将对底漆的“通用性”提出要求。此“通用”的含义是指对高压开关的多种基材具有很好的适用性，甚至有些基材的表面是不经处理的光滑的切削面，如法兰接触面等。通过配方中对成膜物质进行改性，进一步提高树脂的柔韧性，配合附着力促进助剂和叶展性颜料使得涂料对铝材、铝合金、不锈钢和镀锌板等多种常用金属基材形成优异的附着，实现对输变电设施基材的通用性，提高了涂装施工的效率。 3 防腐涂装体系设计只有科学的设计防腐涂装体系配套方案，才能确保设备可以得到长久有效的防腐蚀保护。笔者曾在现场发现高压开关外壁采用“环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+丙烯酸聚氨酯面漆”的配套体系。环氧富锌底漆的防腐机理为：牺牲阳极、保护阴极。当环氧富锌底漆使用在铝质底材上时，铝的标准电极电位（-1.662V）比锌（-0.76V）低，漆膜在受到腐蚀介质浸渍时，铝作为阳极先受到腐蚀，锌粉为阴极而受到保护。因此，环氧富锌底漆用于以铝质底材为主的高压开关设备时，不仅无法起到防腐效果，反而会加速高压开关设备的腐蚀。针对不同的输变电设备、不同的腐蚀环境、不同表面处理等级以及不同耐久性要求，我们应设计各自对应不同的防腐涂装体系。 .1变压器的防腐涂层体系设计 1）变压器壳体外壁变压器壳体外壁推荐涂层体系如表1所示。表1中规定的涂层体系，在表面处理达到Sa2 级，严格施工工艺控制的情况下，可获得在相应的腐蚀环境下10年～20年的防腐寿命。 2）变压器壳体内壁变压器壳体内壁采用环氧耐油底漆，涂膜厚度50微米。关键是涂料长期浸泡在80～90℃变压器油状态下能够与底材保持足够的附着力，并且不会污染油品。对于夹件漆还需要短期内耐135℃煤油蒸汽。 3）散热器片散热器片外壁推荐体系如表2所示。散热片一般采用淋涂工艺，普通淋涂型环氧涂料、丙烯酸聚氨酯涂料一遍淋涂的厚度也就30μm左右，施工3遍涂层总厚度通常80～100μm左右。这样的涂层厚度在中等以下腐蚀环境地区还可以保持10年左右的寿命，这主要考虑到散热器片局部微环境（微环境是指在一个结构的组成部件和周围物质之间界面的环境。微环境是评价腐蚀应力的决定性因素之一）温度较高，相对湿度大大低于周围环境，腐蚀性大大降低；且相对于变压器壳体，散热器片底材在涂装前大多经行酸洗磷化处理，有助于防腐能力的提升。但对于中等以上腐蚀环境，这样的厚度显然是太薄了，要达到160微米的总膜厚，这需要采用多道涂装或者采用厚膜型淋涂用涂料，但由于淋涂工艺自身的局限性，最多一道厚度在60μm左右，再厚漆膜则会出现针孔、流挂等弊病。 3.2高压开关的防腐涂层体系设计高压开关主体设备为铝合金或铸铝构件，并且有一些不锈钢、镀锌件等，这些底材自身比钢铁耐腐蚀性好，涂层设计成底漆+面漆体系，总膜厚80μm～120μm，可根据腐蚀环境因素选择较高或较低膜厚。涂层配套体系设计见表3。当然壳体是钢材质的或者其他附属钢构件涂层体系设计可参考表1中推荐的变压器涂层配套体系。 4 .结语前些年我国出现了不少输变电设备防腐失效的案例，这表明与国外先进水平相比，国内整体防腐涂装技术处于落后水平，还需要一个较大幅度的提升。当然从另一方面来看，有越来越多的生产厂家意识到了涂装的重要性，涂装技术水平也有了一定程度的进步。输变电设备的防腐涂层体系设计应根据腐蚀环境、表面处理水平、涂装工艺限制条件等设计合理适用的涂层配套体系。这些失败教训与成功经验也应该积极推及到相关行业设备的涂装防腐领域，从而更好地推动整个行业的发展！作者简介李运德，博士，重防腐涂料专家，研究方向：重防腐涂料及涂层体系设计和涂装工艺，现任北京红狮漆业有限公司总经理，兼任中国涂料产业技术创新联盟专家委员会主任委员、中国涂料工业协会专家委员会常务委员、全国涂料与颜料标准化技术委员会（TC5/SC7）副主任委员、中国涂料工业协会职称评定委员会委员等职。责任编辑：班英飞《中国腐蚀与防护网电子期刊》征订启事投稿联系：编辑部电话：010-62313558-801 邮箱：ecorr_org@163.com 中国腐蚀与防护网官方 QQ群：140808414

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