詹 耀，詹曉春 （明陽(yáng)智慧能源集團(tuán)股份公司，廣東中山 528437）

0 引言

根據(jù)國(guó)家環(huán)保部關(guān)于《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》，涂料產(chǎn)品中的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）排放成為目前大氣污染治理的重點(diǎn)領(lǐng)域，隨著環(huán)保政策的嚴(yán)格實(shí)施和涂裝企業(yè)環(huán)保壓力的加大，今后鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料必將向水性化、無(wú)溶劑化和高固體分方面發(fā)展。采用綠色防腐涂料，建設(shè)綠色環(huán)保涂裝工廠，對(duì)于實(shí)現(xiàn)減少VOCs排放量，降低各種涂料廢棄物排放，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，保障工人職業(yè)健康，達(dá)到涂裝企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)具有現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。

水性涂料以水作為溶劑和稀釋劑，克服了溶劑型涂料有毒、有害、易燃、易爆的弊端，具有無(wú)毒無(wú)味、安全環(huán)保、使用方便、節(jié)省資源等特點(diǎn)。同時(shí)，以水代替高價(jià)格的有機(jī)溶劑降低了生產(chǎn)成本。但與溶劑型涂料相比，水性涂料的配方復(fù)雜，通常含有多種添加劑，這些添加劑常常會(huì)導(dǎo)致涂膜性能的下降，尤其是耐水性與耐腐蝕性。而作為防腐涂料，通常對(duì)這兩項(xiàng)性能的要求較高，因此采用水性防腐涂料，其技術(shù)難度較大，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)幾乎沒(méi)有大的突破。但國(guó)內(nèi)外對(duì)水性防腐涂料的研究從未停止過(guò)，隨著技術(shù)水平的提高和生態(tài)環(huán)境法規(guī)的制約，水性防腐涂料逐漸被人們所接受。20世紀(jì)80年代后期以來(lái)，水性防腐涂料得到迅速發(fā)展，美國(guó)、日本、德國(guó)、英國(guó)等國(guó)家相繼開(kāi)發(fā)出水性丙烯酸、聚丙烯酸酯、雙組分水性環(huán)氧、聚氨酯涂料等性能優(yōu)異的水性防腐涂料系列產(chǎn)品。在發(fā)展早期，水性防腐涂料僅能適用于環(huán)境條件比較溫和的領(lǐng)域，如代替溶劑型醇酸樹(shù)脂涂料用作一般用途的底漆與面漆。隨著涂料技術(shù)的進(jìn)展，水性防腐涂料的性能得到了提高，它己經(jīng)逐漸應(yīng)用于環(huán)境條件比較惡劣的地方，比如嚴(yán)酷的海洋環(huán)境，尤其是雙組分水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料、聚氨酯涂料的出現(xiàn)更是促進(jìn)了這種趨勢(shì)。

明陽(yáng)集團(tuán)積極響應(yīng)國(guó)家環(huán)保政策，做好風(fēng)電防腐技術(shù)開(kāi)發(fā)和儲(chǔ)備工作，聯(lián)合組織風(fēng)電零部件制造公司和防腐涂料產(chǎn)品生產(chǎn)公司共同進(jìn)行水性防腐涂料在風(fēng)電零部件上的應(yīng)用試驗(yàn)，驗(yàn)證雙組分水性環(huán)氧涂料和水性聚氨酯涂料在風(fēng)電陸地腐蝕環(huán)境中的防腐性能。在風(fēng)電行業(yè)推廣和應(yīng)用綠色環(huán)保的水性防腐涂料。

1 試驗(yàn)方案

在1塊面積5 m2、厚5～10 mm左右的鋼板和6塊150 mm×70 mm×5 mm的小樣板上噴涂水性防腐涂料體系（水性環(huán)氧富鋅底漆、水性環(huán)氧中間漆、水性聚氨酯面漆），采用上海海隆涂料公司生產(chǎn)的水性防腐涂料系列產(chǎn)品。

噴涂前對(duì)樣板進(jìn)行噴砂處理，樣板的一面按照表1的涂層方案進(jìn)行噴涂，另一面按照表2的涂層方案進(jìn)行噴涂。

表1 C3環(huán)境配套的涂層方案Table 1 Coating solution for C3 environment

表2 C4環(huán)境配套的涂層方案Table 2 Coating solution for C4 environment

對(duì)5 m2的那塊樣板進(jìn)行外觀、涂膜厚度、附著力等性能參數(shù)的測(cè)試，并驗(yàn)證其施工性能；對(duì)同步噴涂的其余6塊小樣板進(jìn)行耐鹽霧性和耐老化性等型式試驗(yàn)。若樣板性能參數(shù)符合要求，再放大到一臺(tái)機(jī)座及塔架上進(jìn)行防腐噴涂施工，對(duì)水性防腐涂料在陸上風(fēng)電和塔架上的應(yīng)用效果進(jìn)行跟蹤分析。

2 試驗(yàn)步驟

2.1 表面處理

（1） 鋼結(jié)構(gòu)處理

為了保證涂料發(fā)揮其正常性能，鋼結(jié)構(gòu)表面在噴砂前，電焊缺陷，如氣孔和不連續(xù)焊等要修正好；銳邊和火焰切割邊緣打磨至半徑R≥2 mm；焊縫要光滑，沒(méi)有焊渣飛濺等。

（2） 除油

噴砂前，所有油脂或因探傷拍片留下的潤(rùn)濕劑要根據(jù)SSPC-SP1“溶劑清洗法”清除。噴射用磨料要干燥，清潔無(wú)雜物，不能影響涂料的性能。所選用的磨料應(yīng)符合ISO 11126 1-8的規(guī)定，并根據(jù)11127 1-7進(jìn)行測(cè)試，河砂不得用于噴砂使用。

（3） 噴砂

鋼材表面要求噴砂清理到ISO 8501-1清潔度Sa 2.5級(jí)，粗糙度達(dá)到Rz 40～75 μm。噴砂后準(zhǔn)備涂漆的鋼材表面要清潔、干燥，無(wú)油脂，保持粗糙度和清潔度直至第1道漆的噴涂。所有灰塵要求徹底清理，根據(jù)ISO 8502-3灰塵量要＜3級(jí)。如果噴漆前鋼材表面有可見(jiàn)的返銹、變濕或者被污染等現(xiàn)象，要求重新清理到前面所要求的級(jí)別。

2.2 涂漆

2.2.1 預(yù)涂

在第1道和每道漆之間，對(duì)于所有的焊縫、切口邊緣、 扇形口、鋼板邊緣和其它漆膜低的地方，必須用新的或清潔干凈的刷子進(jìn)行預(yù)涂，要在噴涂下道漆前預(yù)涂好。第1道預(yù)涂必須使用刷子，使涂料能滲透進(jìn)基材表面并防止空氣截留。為增強(qiáng)涂料的滲透性，第1道預(yù)涂可以適當(dāng)稀釋。

2.2.2 水性環(huán)氧富鋅底漆的施工

（1） 底漆設(shè)計(jì)干膜膜厚為 60 μm，相當(dāng)于濕膜厚度100 μm（70 μm干膜相當(dāng)于濕膜厚度117 μm），要避免涂覆過(guò)厚。涂覆方式：高壓無(wú)氣噴涂、空氣噴涂、刷涂，不推薦使用輥涂。環(huán)境要求：環(huán)境溫度在10～35 ℃，相對(duì)濕度在30%～80%，構(gòu)件表面溫度大于露點(diǎn)溫度3 ℃以上，風(fēng)速0.1～0.5 m/s。稀釋劑：自來(lái)水，稀釋劑的加入量應(yīng)根據(jù)天氣和設(shè)備的狀況進(jìn)行調(diào)整，一般在1%～5%之間。該產(chǎn)品分二罐包裝，每次都必須按規(guī)定的混合比，成對(duì)一次性進(jìn)行混合，并在規(guī)定的混合使用期限內(nèi)用完。

用動(dòng)力攪拌器攪拌基料（A），將全部的固化劑（B）和基料（A）調(diào)和在一起，繼續(xù)用動(dòng)力攪拌器徹底攪拌混合均勻。施工過(guò)程中，為防止沉淀，需要用動(dòng)力攪拌器不斷攪拌。兩組分的體積混合比為V（A）∶V（B）=1.4∶1，不同溫度對(duì)應(yīng)的混合使用時(shí)間如表3所示，一旦超過(guò)混合使用時(shí)間，不能再使用。

表3 不同溫度對(duì)應(yīng)的混合使用時(shí)間Table 3 Mixed use time at different temperatures

（2） 干燥時(shí)間和覆涂間隔：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的暴露風(fēng)化，漆膜表面需干燥無(wú)污物和鋅鹽。如果表面已經(jīng)形成鋅鹽，必須除去以后才能進(jìn)行下道漆的涂覆。干燥時(shí)間和覆涂間隔時(shí)間見(jiàn)表4。

表4 干燥時(shí)間和覆涂間隔時(shí)間Table 4 Drying time and overcoat intervals

施工時(shí)應(yīng)注意避免漆膜涂覆過(guò)厚，干膜厚度不宜超過(guò)100 μm，還應(yīng)避免干噴涂，否則會(huì)使覆涂層出現(xiàn)針孔等缺陷。

2.2.3 水性環(huán)氧涂料的施工

（1） 水性環(huán)氧涂料采用上海海隆賽能新材料公司的HilonGuard 2710，顏色：白色。設(shè)計(jì)干膜膜厚為70 μm，相當(dāng)于濕膜厚度140 μm（110 μm干膜相當(dāng)于濕膜厚度220 μm），避免涂覆過(guò)厚。涂覆方式：高壓無(wú)氣噴涂、空氣噴涂、刷涂，不推薦使用輥涂。環(huán)境要求：環(huán)境溫度在10～35 ℃，相對(duì)濕度在30%～80%，構(gòu)件表面溫度大于露點(diǎn)溫度3 ℃以上，風(fēng)速0.1～0.5 m/s。稀釋劑：自來(lái)水，稀釋劑的加入量應(yīng)根據(jù)天氣和設(shè)備的狀況進(jìn)行調(diào)整，一般在1%～5%之間。該產(chǎn)品分二罐包裝，組成一個(gè)單元，每次都必須按規(guī)定的混合比，成對(duì)一次性進(jìn)行混合，并在規(guī)定的混合使用期限內(nèi)用完。

用動(dòng)力攪拌器攪拌基料（A），將全部的固化劑（B）和基料（A）調(diào)和在一起，繼續(xù)用動(dòng)力攪拌器徹底攪拌混合均勻。施工過(guò)程中，為防止沉淀，需要用動(dòng)力攪拌器不斷攪拌。A、B組分的體積混合比為V（A）∶V（B）=3.5∶1，不同溫度下的混合使用時(shí)間見(jiàn)表5。

表5 不同溫度下的混合使用時(shí)間Table 5 Mixed use time at different temperatures

（2） 干燥時(shí)間和覆涂間隔：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的暴露風(fēng)化，漆膜表面需干燥無(wú)污物。干燥時(shí)間和覆涂間隔時(shí)間見(jiàn)表6。

表6 干燥時(shí)間和覆涂間隔時(shí)間Table 6 Drying time and overcoat intervals

施工時(shí)應(yīng)注意避免漆膜涂覆過(guò)厚，干膜厚度不宜超過(guò)150 μm，還應(yīng)避免干噴涂，否則會(huì)使覆涂層出現(xiàn)針孔。

2.2.4 水性聚氨酯面漆的施工

（1） 面漆采用上海海隆賽能新材料公司生產(chǎn)的HilonDeco PU 9460水性聚氨酯面漆，顏色：藍(lán)色。設(shè)計(jì)干膜膜厚50 μm，相當(dāng)于濕膜厚度102 μm（干膜厚60 μm相當(dāng)于濕膜厚度125 μm），避免涂覆過(guò)厚。涂覆方式：高壓無(wú)氣噴涂、空氣噴涂、刷涂，不推薦使用輥涂。環(huán)境要求：環(huán)境溫度在10～35 ℃，相對(duì)濕度在30%～80%，構(gòu)件表面溫度大于露點(diǎn)溫度3 ℃以上，風(fēng)速0.1～0.5 m/s。稀釋劑：自來(lái)水，稀釋劑的加入量應(yīng)根據(jù)天氣和設(shè)備的狀況進(jìn)行調(diào)整，一般在1%～5%之間。該產(chǎn)品分二罐包裝，組成一個(gè)單元，每次都必須按規(guī)定的混合比，成對(duì)一次性進(jìn)行混合，并在規(guī)定的混合使用期限內(nèi)用完。

用動(dòng)力攪拌器攪拌基料（A），將全部的固化劑（B）和基料（A）調(diào)和在一起，繼續(xù)用動(dòng)力攪拌器徹底攪拌混合均勻。施工過(guò)程中，為防止沉淀，需要用動(dòng)力攪拌器不斷攪拌，A、B組分的體積混合比為V（A）∶V（B）=4∶1。不同溫度下的混合使用時(shí)間見(jiàn)表7。

表7 不同溫度下的混合使用時(shí)間Table 7 Mixed use time at different temperatures

（2） 干燥時(shí)間和覆涂間隔：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的暴露風(fēng)化，漆膜表面需干燥無(wú)污物。干燥時(shí)間和覆涂間隔時(shí)間見(jiàn)表8。

表8 干燥時(shí)間和覆涂間隔時(shí)間Table 8 Drying time and overcoat intervals

施工時(shí)應(yīng)注意避免涂覆過(guò)厚，干膜厚度不宜超過(guò)80 μm，還應(yīng)避免干噴涂，否則會(huì)使覆涂層出現(xiàn)針孔。

2.3 施工條件

（1） 當(dāng)溫度低于10 ℃或高于35 ℃時(shí)，必須采取措施來(lái)改善氣候條件達(dá)到可以接受的范圍。

（2） 如果相對(duì)濕度超過(guò)80%或者鋼板溫度低于露點(diǎn)3 ℃時(shí)，不能進(jìn)行最終噴砂或涂漆施工。下雨下雪、基材表面有水、冰或者大霧天氣，不能進(jìn)行涂漆施工。

（3） 干膜厚度的測(cè)量按照2個(gè)80%執(zhí)行，即80%的測(cè)量點(diǎn)要達(dá)到規(guī)定的干膜厚度，余下20%的測(cè)量點(diǎn)的膜厚要達(dá)到規(guī)定膜厚的80%。干膜厚度的檢測(cè)按照ISO 2808和SSPC PA2進(jìn)行。

（4） 噴砂和涂漆必須在廠房?jī)?nèi)進(jìn)行，且不能同時(shí)進(jìn)行。由于噴漆車(chē)間緊挨著噴砂車(chē)間，灰塵極易飛散并沉降在新涂漆表面，因此噴砂開(kāi)始前必須根據(jù)相關(guān)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)檢查漆膜的干燥程度，以免造成灰塵污染。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)作業(yè)

（1） 所有損傷的涂層，包括運(yùn)輸、裝卸、架設(shè)、電焊、切割以及其它所有火工作業(yè)所造成的漆膜損傷，都要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行修補(bǔ)工作。

（2） 損傷部位周邊的完好涂層必須輕輕打毛，并打磨成平滑的過(guò)渡層，保證修補(bǔ)部位平滑過(guò)渡。

（3） 修補(bǔ)工作開(kāi)始前，要先對(duì)漆膜損傷有一個(gè)評(píng)估，然后作出修補(bǔ)計(jì)劃。修補(bǔ)工作總是從損壞的那道涂層開(kāi)始。

（4） 修補(bǔ)方案：面漆損傷（底漆完整），用80～100目砂紙或砂輪片打磨，用稀釋劑清潔表面后，薄薄地涂上HilonGuard 2710底漆，再補(bǔ)涂HilonDeco PU 9460面漆（50～75 μm）；底漆損傷（無(wú)銹），用80～100目砂紙打磨，用HilonGuard 2710底漆修補(bǔ)（100～125 μm），再修補(bǔ)2道HilonDeco PU 9460面漆（50～75 μm）；損傷到鋼板，漆膜燒壞部位（返銹），用砂紙片打磨后，用HilonGuard 2710底漆修補(bǔ)（100～125 μm），再修補(bǔ)2道HilonDeco PU 9460面漆（50～75 μm）。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析

3.1 涂料狀態(tài)

檢查涂料在容器中的狀態(tài)，要求漆料無(wú)硬結(jié)塊和霉變等現(xiàn)象，確保涂料容易混合均勻。

3.2 施工狀態(tài)

施工時(shí)霧化良好，按設(shè)計(jì)膜厚要求噴涂時(shí)無(wú)流掛。

3.3 漆膜外觀

漆膜干燥后外觀正常，無(wú)明顯氣泡、針孔、流掛、顏色不均等外觀缺陷，采用照片記錄漆膜外觀。

3.4 漆膜厚度

干膜厚度的測(cè)量按照2個(gè)80%執(zhí)行，即80%的測(cè)量點(diǎn)要達(dá)到規(guī)定的干膜厚度，余下20%的測(cè)量點(diǎn)的膜厚要達(dá)到規(guī)定膜厚的80%。干膜厚度的檢查按照ISO 2808和SSPC PA2執(zhí)行。

3.5 漆膜附著力

檢測(cè)方法：每種類(lèi)型的涂層表面附著力測(cè)試應(yīng)在漆膜完全硬化后（漆膜固化7 d以上）的試件（或零件）上進(jìn)行。采用GB/T 5210—2006拉開(kāi)法進(jìn)行測(cè)試，并可采用劃叉法進(jìn)行定性分析。要求：采用拉開(kāi)法測(cè)試所取點(diǎn)的試驗(yàn)拉力≥5 MPa（附著力測(cè)試不出現(xiàn)A/B類(lèi)破壞，且內(nèi)聚力破壞至少達(dá)到50%）。

3.6 漆膜的型式試驗(yàn)

（1） 耐鹽霧試驗(yàn)

試驗(yàn)方法：按照GB/T 1771—2007《色漆和清漆耐中性鹽霧性能的測(cè)定》進(jìn)行試驗(yàn)；按GB/T 1766—2008《色漆和清漆 涂層老化的評(píng)級(jí)方法》進(jìn)行評(píng)級(jí)。要求：（1）劃線法：試驗(yàn)時(shí)間≥720 h，劃線的單邊腐蝕擴(kuò)展寬度＜2 mm（ISO 12944—6—2017），未劃線區(qū)域的漆膜表面不發(fā)生起泡、生銹或脫落等異?，F(xiàn)象；（2）非劃線法：試驗(yàn)時(shí)間≥2 000 h，試驗(yàn)后綜合評(píng)級(jí)為0級(jí)或1級(jí)，且漆膜無(wú)起泡、生銹或脫落等現(xiàn)象。

（2） 耐濕熱試驗(yàn)

試驗(yàn)方法：根據(jù)GB/T 13893—2008《色漆和清漆 耐濕性的測(cè)定-連續(xù)冷凝法》進(jìn)行測(cè)定，按GB/T 1766—2008進(jìn)行評(píng)級(jí)。要求：試驗(yàn)時(shí)間≥480 h，測(cè)試結(jié)果為0級(jí)或1級(jí)，漆膜無(wú)起泡、銹蝕或脫落等異?，F(xiàn)象。

（3） 人工加速老化（氙燈）試驗(yàn)

試驗(yàn)方法：按照GB/T 1865—2009《色漆和清漆人工氣候老化和人工輻射曝露濾過(guò)的氙弧輻射》進(jìn)行試驗(yàn)，按GB/T 1766—2008進(jìn)行評(píng)級(jí)。要求：試驗(yàn)時(shí)間≥1 000 h，人工加速老化試驗(yàn)后漆膜不生銹、不起泡、不開(kāi)裂、不粉化，允許變色2級(jí)和失光2級(jí)。

（4） 耐油性試驗(yàn)

試驗(yàn)方法：按照GB/T 9274—1988《色漆和清漆耐液體介質(zhì)的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)試，浸泡用油品采用Shell Tellus S2 V 46、Esso Univis HVI 26、Shell Tellus S4 VX 32或者符合GB 11118.1—2011《液壓油》標(biāo)準(zhǔn)要求的油品。要求：浸泡時(shí)間≥720 h，浸泡后漆膜無(wú)軟化、起泡和脫落等異?，F(xiàn)象。

（5） 循環(huán)老化試驗(yàn)

試驗(yàn)方法：依據(jù)ISO 20340—2009附錄A的程序A，并結(jié)合風(fēng)電機(jī)組安裝和運(yùn)行于風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境條件進(jìn)行模擬試驗(yàn)，采用的循環(huán)時(shí)間為1周（168 h），其包括以下3個(gè)階段，根據(jù)GB/T 1766—2008進(jìn)行試驗(yàn)和評(píng)級(jí)。

第1階段，72 h紫外線和水冷凝的交叉試驗(yàn)，依照GB/T 23987—2009《色漆和清漆 涂層的人工氣候老化曝露-曝露于熒光紫外線和水》進(jìn)行，4 h紫外線照射（60±3）℃和4 h水冷凝（50±3）℃交叉進(jìn)行，紫外線為2型紫外燈UVA 340 nm；

第2階段，72 h鹽霧試驗(yàn)，依照GB/T 1771—2007《色漆和清漆 耐中性鹽霧性能的測(cè)定》進(jìn)行試驗(yàn)；

第3階段，24 h低溫（-40±2）℃暴露試驗(yàn)。

要求：在UV/冷凝循環(huán)期間，以UV開(kāi)始，以冷凝結(jié)束；在鹽霧和低溫暴露之間，用去離子水清洗試板，不用干燥；低溫暴露開(kāi)始階段，應(yīng)在30 min內(nèi)達(dá)到（-40±2）℃。試樣經(jīng)過(guò)上述10個(gè)周期（1 680 h）循環(huán)試驗(yàn)后，漆膜失光率≤5%，且漆膜表面未出現(xiàn)起泡、開(kāi)裂、剝落等異?，F(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

水性防腐涂料的施工過(guò)程較溶劑型涂料的控制和要求更為嚴(yán)格，在試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)及時(shí)收集施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境數(shù)據(jù)和涂裝信息，并結(jié)合第三方權(quán)威檢測(cè)單位進(jìn)行樣品測(cè)試的數(shù)據(jù)，綜合分析試驗(yàn)檢測(cè)和型式試驗(yàn)結(jié)果，形成應(yīng)用試驗(yàn)的總結(jié)和分析報(bào)告，為后續(xù)擴(kuò)大水性防腐涂料在風(fēng)電零部件上的防腐應(yīng)用和施工操作積累數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)。