本文剖析了在輸變電行業(yè)，尤其是高壓開關(guān)這一關(guān)鍵部件，防腐涂裝中所常見的問題，并有針對(duì)性對(duì)涂料性能進(jìn)行改進(jìn)使得更適用于這一個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的涂裝。針對(duì)輸變電設(shè)備的所處的不同使用環(huán)境提出了相應(yīng)的輸變電設(shè)備涂裝體系。

   
    文|李運(yùn)德 北京紅獅漆業(yè)有限公司
 

    1 前言

    電是現(xiàn)代工業(yè)文明的標(biāo)志，是生產(chǎn)的基本投入品和人民生活的必需品。現(xiàn)階段我國(guó)電力需求增長(zhǎng)迅速，輸變電等設(shè)備行業(yè)是電力行業(yè)中最具潛力的細(xì)分領(lǐng)域，電網(wǎng)的高速建設(shè)也拉動(dòng)了輸變電設(shè)備發(fā)展的市場(chǎng)需求。因此，輸變電及控制設(shè)備制造行業(yè)面臨著很好的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也將電力供應(yīng)的安全問題提到了前所未有的高度。輸變電設(shè)備的安全運(yùn)行對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活的穩(wěn)定是非常重要的保障，而進(jìn)行防腐涂裝則是保持其安全運(yùn)行不可缺少的重要手段。

    由于缺乏統(tǒng)一的行業(yè)防腐規(guī)范指導(dǎo)，國(guó)內(nèi)輸變電設(shè)備防腐在涂料選擇和施工工藝等方面存在很多問題，與國(guó)外先進(jìn)水平差距明顯：國(guó)外輸變電設(shè)備一般防腐年限可達(dá)到15-20年以上，而國(guó)內(nèi)做的較好的也僅為10年防腐年限的水平，甚至3-5年出現(xiàn)防腐問題的也不在少數(shù)。因此，需要對(duì)輸變電設(shè)備行業(yè)的防腐涂裝技術(shù)進(jìn)行規(guī)范。

    2 存在問題及解決思路

    2.1 涂層對(duì)基材容忍度

    輸變電設(shè)施中的高壓開關(guān)主體構(gòu)件是鋁合金，表面處理工藝一般要經(jīng)過脫脂處理，主要包括有機(jī)溶劑清洗、表面活性劑清洗，脫脂后有的構(gòu)件直接進(jìn)行涂裝，如密封面和鑄鋁殼體；有的需要經(jīng)過熱堿液浸泡、酸洗、水沖洗過程后涂裝油漆；有的采用表面粗糙化處理，常用方式包括打磨和拉絲。

    涂裝前如果鋁合金表面存在油漬性污染物容易出現(xiàn)縮孔問題。而且在涂裝時(shí)，縮孔是較為常見的問題，因此涂料需對(duì)油污區(qū)域進(jìn)行潤(rùn)濕附著，不產(chǎn)生縮孔，提高對(duì)基材的容忍度。通過配方中溶劑的配合和助劑的優(yōu)化設(shè)計(jì)，取得了良好的效果。不過，我們?nèi)越ㄗh在有條件的情況下，涂裝前用適宜的溶劑清洗工件表面進(jìn)一步提升保護(hù)效果，同時(shí)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

    2.2 涂層的力學(xué)性能

    輸變電設(shè)施中變壓器表面處理質(zhì)量除了個(gè)別廠家較好外，普遍處理質(zhì)量一般。變壓器殼體一般采用噴砂除銹，噴砂的質(zhì)量等級(jí)，除了少數(shù)廠家達(dá)到Sa2?之外，大部分廠家處理等級(jí)在Sa2級(jí)，表面可以明顯的看到銹蝕痕跡。涂裝前的表面清潔度一般不是很高，可能會(huì)有灰塵、污漬、甚至油污存在。這些都會(huì)對(duì)涂層的附著力等力學(xué)性能方面造成不利影響，甚至在中涂涂裝前對(duì)底漆進(jìn)行打磨時(shí)即發(fā)生脫落。這就需要涂料具有優(yōu)異的容忍度和力學(xué)性能。

    通過對(duì)配方中葉展性顏料的填加使用，使得漆膜固化內(nèi)應(yīng)力減弱，提高對(duì)基材的附著力，同時(shí)其優(yōu)異的屏蔽作用使得腐蝕介質(zhì)不易擴(kuò)散，提高了涂層的防腐效果，延長(zhǎng)了涂層的使用壽命。
 

   
打磨工序--涂膜脫落                                   鉚釘組裝--涂膜脫落


   
邊角磕碰--涂膜脫落                                          附著力測(cè)試--涂膜脫落

 

    2.3 涂料的通用性

    輸變電設(shè)備由多種基材部件組合而成，且為整體設(shè)備進(jìn)行涂裝，為了施工方便，一般只選擇一種底漆。因此，這將對(duì)底漆的“通用性”提出要求。此“通用”的含義是指對(duì)高壓開關(guān)的多種基材具有很好的適用性，甚至有些基材的表面是不經(jīng)處理的光滑的切削面，如法蘭接觸面等。

    通過配方中對(duì)成膜物質(zhì)進(jìn)行改性，進(jìn)一步提高樹脂的柔韌性，配合附著力促進(jìn)助劑和葉展性顏料使得涂料對(duì)鋁材、鋁合金、不銹鋼和鍍鋅板等多種常用金屬基材形成優(yōu)異的附著，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸變電設(shè)施基材的通用性，提高了涂裝施工的效率。

    3 防腐涂裝體系設(shè)計(jì)

    只有科學(xué)的設(shè)計(jì)防腐涂裝體系配套方案，才能確保設(shè)備可以得到長(zhǎng)久有效的防腐蝕保護(hù)。筆者曾在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)高壓開關(guān)外壁采用“環(huán)氧富鋅底漆+環(huán)氧云鐵中間漆+丙烯酸聚氨酯面漆”的配套體系。環(huán)氧富鋅底漆的防腐機(jī)理為：犧牲陽極、保護(hù)陰極。當(dāng)環(huán)氧富鋅底漆使用在鋁質(zhì)底材上時(shí)，鋁的標(biāo)準(zhǔn)電極電位（-1.662V）比鋅（-0.76V）低，漆膜在受到腐蝕介質(zhì)浸漬時(shí)，鋁作為陽極先受到腐蝕，鋅粉為陰極而受到保護(hù)。因此，環(huán)氧富鋅底漆用于以鋁質(zhì)底材為主的高壓開關(guān)設(shè)備時(shí)，不僅無法起到防腐效果，反而會(huì)加速高壓開關(guān)設(shè)備的腐蝕。

    針對(duì)不同的輸變電設(shè)備、不同的腐蝕環(huán)境、不同表面處理等級(jí)以及不同耐久性要求，我們應(yīng)設(shè)計(jì)各自對(duì)應(yīng)不同的防腐涂裝體系。

    .1變壓器的防腐涂層體系設(shè)計(jì)

    1）變壓器殼體外壁

    變壓器殼體外壁推薦涂層體系如表1所示。表1中規(guī)定的涂層體系，在表面處理達(dá)到Sa2?級(jí)，嚴(yán)格施工工藝控制的情況下，可獲得在相應(yīng)的腐蝕環(huán)境下10年～20年的防腐壽命。

 

    2）變壓器殼體內(nèi)壁

    變壓器殼體內(nèi)壁采用環(huán)氧耐油底漆，涂膜厚度50微米。關(guān)鍵是涂料長(zhǎng)期浸泡在80～90℃變壓器油狀態(tài)下能夠與底材保持足夠的附著力，并且不會(huì)污染油品。對(duì)于夾件漆還需要短期內(nèi)耐135℃煤油蒸汽。

    3）散熱器片

    散熱器片外壁推薦體系如表2所示。散熱片一般采用淋涂工藝，普通淋涂型環(huán)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遍涂層總厚度通常80～100μm左右。這樣的涂層厚度在中等以下腐蝕環(huán)境地區(qū)還可以保持10年左右的壽命，這主要考慮到散熱器片局部微環(huán)境（微環(huán)境是指在一個(gè)結(jié)構(gòu)的組成部件和周圍物質(zhì)之間界面的環(huán)境。微環(huán)境是評(píng)價(jià)腐蝕應(yīng)力的決定性因素之一）溫度較高，相對(duì)濕度大大低于周圍環(huán)境，腐蝕性大大降低；且相對(duì)于變壓器殼體，散熱器片底材在涂裝前大多經(jīng)行酸洗磷化處理，有助于防腐能力的提升。但對(duì)于中等以上腐蝕環(huán)境，這樣的厚度顯然是太薄了，要達(dá)到160微米的總膜厚，這需要采用多道涂裝或者采用厚膜型淋涂用涂料，但由于淋涂工藝自身的局限性，最多一道厚度在60μm左右，再厚漆膜則會(huì)出現(xiàn)針孔、流掛等弊病。
 

    3.2高壓開關(guān)的防腐涂層體系設(shè)計(jì)

    高壓開關(guān)主體設(shè)備為鋁合金或鑄鋁構(gòu)件，并且有一些不銹鋼、鍍鋅件等，這些底材自身比鋼鐵耐腐蝕性好，涂層設(shè)計(jì)成底漆+面漆體系，總膜厚80μm～120μm，可根據(jù)腐蝕環(huán)境因素選擇較高或較低膜厚。涂層配套體系設(shè)計(jì)見表3。當(dāng)然殼體是鋼材質(zhì)的或者其他附屬鋼構(gòu)件涂層體系設(shè)計(jì)可參考表1中推薦的變壓器涂層配套體系。
 

    4 .結(jié)語

    前些年我國(guó)出現(xiàn)了不少輸變電設(shè)備防腐失效的案例，這表明與國(guó)外先進(jìn)水平相比，國(guó)內(nèi)整體防腐涂裝技術(shù)處于落后水平，還需要一個(gè)較大幅度的提升。當(dāng)然從另一方面來看，有越來越多的生產(chǎn)廠家意識(shí)到了涂裝的重要性，涂裝技術(shù)水平也有了一定程度的進(jìn)步。輸變電設(shè)備的防腐涂層體系設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)腐蝕環(huán)境、表面處理水平、涂裝工藝限制條件等設(shè)計(jì)合理適用的涂層配套體系。

    這些失敗教訓(xùn)與成功經(jīng)驗(yàn)也應(yīng)該積極推及到相關(guān)行業(yè)設(shè)備的涂裝防腐領(lǐng)域，從而更好地推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展！

    作者簡(jiǎn)介

    李運(yùn)德，博士，重防腐涂料專家，研究方向：重防腐涂料及涂層體系設(shè)計(jì)和涂裝工藝，現(xiàn)任北京紅獅漆業(yè)有限公司總經(jīng)理，兼任中國(guó)涂料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟專家委員會(huì)主任委員、中國(guó)涂料工業(yè)協(xié)會(huì)專家委員會(huì)常務(wù)委員、全國(guó)涂料與顏料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（TC5/SC7）副主任委員、中國(guó)涂料工業(yè)協(xié)會(huì)職稱評(píng)定委員會(huì)委員等職。

責(zé)任編輯：班英飛

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