摘 要 風(fēng)機(jī)葉片是風(fēng)機(jī)的主要工作部件，它擔(dān)負(fù)著將氣體壓力能和動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的任務(wù)，理想狀態(tài)下風(fēng)機(jī)葉片在存放和運(yùn)輸過程不會(huì)出現(xiàn)面漆干燥度不足而造成油漆損傷或脫落情況，但由于葉片本身油漆材質(zhì)及風(fēng)機(jī)葉片存放和運(yùn)輸部位及環(huán)境的特殊性，現(xiàn)有葉片油漆材質(zhì)多為Mega FU 400-i Ral7035面漆，風(fēng)機(jī)葉片表面油漆在不同環(huán)境情況下，出現(xiàn)了腐蝕點(diǎn)、存放點(diǎn)、運(yùn)輸點(diǎn)油漆慢慢脫落傾向，為此我們通過探討和驗(yàn)證Mega FU 400-i Ral7035面漆干燥硬度、附著力與表面加熱溫度、時(shí)間的關(guān)系，以此來研究風(fēng)機(jī)葉片支架存放、運(yùn)輸位置維修面漆干燥硬度及附著力滿足存放、運(yùn)輸條件的要求，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)葉片面漆干燥程度的提升。

關(guān)鍵詞 風(fēng)機(jī)葉片；面漆；干燥硬度；附著力

Study on the Correlation Between Drying Degree and Temperature / Time of Wind Turbine Blade Painting

JIA Xiaobo，HU Lun

（Lianyungang Zhongfu Lianzhong Composites Group Co.， Ltd.， Lianyungang 222000）

ABSTRACT The wind turbine blade is the main working part of the fan， which is responsible for converting the pressure energy and kinetic energy of the gas into electric energy. Under ideal conditions， there will be no paint damage or falling off due to insufficient dryness of the top paint during storage and transportation of the wind turbine blade. However， due to the particularity of the paint material of the blade itself， the storage and transportation site of the fan blade and the environment， the paint material of the existing blade is mostly Mega FU 400-i Ral7035 surface paint， wind turbine blade surface paint in different environmental conditions， there is a corrosion point， storage point， transport point paint slowly falling off， so we discussed and verified the drying hardness of Mega FU 400-i Ral7035 surface paint and the relationship between surface heating temperature and time[1，2]. In this way， it is studied that the drying hardness and adhesion of the fan blade support for storage and transportation can meet the requirements of storage and transportation conditions， and the drying degree of fan blade top paint can be improved.

KEYWORDS wind turbine blade; paint; drying hardness; adhesive force

1 引言

風(fēng)機(jī)葉片作為風(fēng)電機(jī)組的核心部件之一，其主要采用環(huán)氧玻璃鋼復(fù)合材料，要求使用壽命達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，需要進(jìn)行重點(diǎn)涂裝保護(hù)。通過涂裝保護(hù)方式，確保風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重表面質(zhì)量問題[1-3]。在此環(huán)節(jié)中，工作人員需要按照現(xiàn)行油漆涂裝工藝涂裝保護(hù)涂層，涂層應(yīng)具備較好的耐候性能，如抗紫外線、耐磨損性、抗震性、防御鹽霧和低溫氣候條件，在葉片壽命期內(nèi)，防止葉片殼體受到濕氣和紫外線的腐蝕[4]。通過葉片表面涂層保護(hù)，確保風(fēng)機(jī)葉片可以正常運(yùn)行，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)葉片的使用壽命，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[5]。

目前，在風(fēng)機(jī)葉片表面涂裝高性能的涂料Mega FU 400-i Ral7035面漆[6-7]，但對(duì)于這種涂料的性能隨著時(shí)間和溫度的變化，它的力學(xué)性能、化學(xué)性能需要滿足風(fēng)機(jī)葉片的工藝、質(zhì)量要求，為此本文展開了以下試驗(yàn)和研究。

2 試驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1 試驗(yàn)思路

通過不同加熱溫度和加熱時(shí)間的差異，找到Mega FU 400-i Ral7035面漆硬度及附著力滿足支架位置油漆轉(zhuǎn)運(yùn)條件[8]。

2.2 試驗(yàn)方案

2.2.1 理論要求

（1）油漆硬度要求

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《HG/T 2454-2006 溶劑型聚氨酯涂料（雙組份）》中II型涂料產(chǎn)品技術(shù)要求外用面漆干燥后鉛筆硬度（擦傷）≥H即為合格[9]。

（2）油漆附著力要求

根據(jù)使用壽命要求： 單點(diǎn)附著力≥6 MPa，且平均值≥7 MPa。

（3）油漆硬度與附著力的關(guān)系

表面硬度與附著力沒有直接關(guān)系，附著力與表面粗燥度/表面清潔度/表面能（與電鍍材料）有關(guān)[10]。

2.2.2 油漆硬度檢測(cè)方法

（1）QHQ-A鉛筆劃痕試驗(yàn)儀

結(jié)構(gòu)及工作原理：儀器為機(jī)械式，三點(diǎn)接觸被測(cè)表面（二點(diǎn)為輪，一點(diǎn)為鉛芯）始終保證鉛筆與被測(cè)表面形成45°夾角，用力水平推動(dòng)儀器運(yùn)動(dòng)，即可完成測(cè)試過程，測(cè)定涂膜抵抗變形的能力；

使用要求：GB1279-79《漆膜一般制備法》制備驗(yàn)件三塊，一般為平滑馬口鐵板120×50×（0.2-0.3）mm，或產(chǎn)品另行規(guī)定的底材及尺寸；

2.2.3 油漆干燥時(shí)間

干燥時(shí)間是指在一定條件下，一定厚度的涂層從液態(tài)達(dá)到規(guī)定干燥狀態(tài)的時(shí)間。

干燥狀態(tài)一般分為表面干燥、實(shí)際干燥和完全干燥三個(gè)階段，但國外劃分較細(xì)，如美國將其劃分成指觸干燥、不粘塵干燥、指壓干燥、面干、硬干、干透或?qū)嵏?，此外還有重涂干燥和無壓痕干燥。

涂層隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，涂層的干燥程度增加。涂層的干燥時(shí)間與油漆的品種、涂層厚度、溫度、濕度及施工環(huán)境等因素有關(guān)，涂層在達(dá)到了實(shí)干狀態(tài)之后，并不意味著其防護(hù)性能達(dá)到了最佳狀態(tài)，在其達(dá)到完全干燥狀態(tài)之前，涂層的固化過程仍在繼續(xù)進(jìn)行。有些油漆，在保留的溶劑未完全揮發(fā)之前，漆膜的硬度低，附著力甚差，但在其完全干透之后，其硬度及附著力均將有所提高。

2.2.4 試驗(yàn)器材

試驗(yàn)器材包括鉛筆硬度計(jì)、漆筒、涂漆輥、真空泵、電熱毯及熱電偶。

2.2.5 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料清單見表1。

3 試驗(yàn)過程

3.1 制作玻璃鋼樣板

（1）在試驗(yàn)臺(tái)表面覆蓋一層1.5 m×0.5 m帶孔薄膜（方便脫模），在帶孔薄膜上方鋪設(shè)一層1.4 m×0.4 m脫模布，脫模布距離帶孔薄膜距離50 mm；

（2） 在脫模布上方鋪設(shè)1200 g/m2 [±45/0]三軸纖維布和HUD-1240玻纖布；

（3）玻纖布鋪設(shè)完成后表面覆蓋一層脫模布、帶孔薄膜等真空輔材，建立灌注系統(tǒng)；

（4）布置導(dǎo)流系統(tǒng)封真空保壓，真空為-0.096 MPa，15 min內(nèi)下降≤2 %，保壓合格后方可進(jìn)行灌注，灌注時(shí)先開啟1/2注膠閥門5-10分鐘，之后注膠閥門全開，纖維布到邊后即停止灌注，如有浸潤(rùn)不良切勿頂膠，觀察灌注過程纖維布浸潤(rùn)性；

（5）覆蓋電熱毯加熱70 ℃/2h輔助固化，常溫固化后脫模撕除輔材；

3.2 樣板輥涂油漆

（1）將玻璃鋼板塊切割成100 mm×100 mm的相同大小的8塊；

（2）玻璃鋼板油漆涂覆，樣板均按照葉片支架位置補(bǔ)涂麥加抗結(jié)冰面漆，要求涂覆四遍麥加抗結(jié)冰油漆。

（3）將8塊玻璃鋼板塊分別涂漆，放置在溫度為10-20 ℃的環(huán)境中進(jìn)行干燥，加熱不同溫度2 h、4 h、6 h、8 h，采用QHQ-A鉛筆硬度小車測(cè)試干燥的涂層硬度，并做記錄，油漆硬度達(dá)到H即合格，玻璃鋼覆蓋電熱毯熱電偶測(cè)量示意圖如圖1所示：

3.3 具體試驗(yàn)過程

3.3.1 前期準(zhǔn)備

試驗(yàn)前需要準(zhǔn)備好油漆、輥?zhàn)拥扔镁?，樣板需?jīng)打磨除塵處理后再涂覆油漆。

3.3.2 過程實(shí)施步驟

（1）油漆涂裝板安裝熱電偶儀，覆蓋電熱毯；

（2）過程測(cè)量熱電偶溫度和硬度，安裝釘子測(cè)量附著力；

（3）將油漆分別加熱30 ℃、50 ℃、60 ℃、75 ℃單點(diǎn)測(cè)量附著力，觀察漆膜未脫落，在不同溫度下拉拔狀態(tài)見圖2。

3.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

（1）油漆板在不同溫度下加熱不同時(shí)間的硬度變化情況（油漆硬度達(dá)到H屬于合格）如表2所示。

（2）油漆板在不同溫度下加熱不同時(shí)間的附著力變化情況（油漆附著力≥6 MPa屬于合格）如表3所示；

3.5 葉片驗(yàn)證

3.5.1 前期工具準(zhǔn)備

電熱毯，線盤，硬度測(cè)試儀，拉拔儀

3.5.2 實(shí)施方案

根據(jù)試驗(yàn)得出油漆加熱50°時(shí)4 h滿足硬度與附著力要求，現(xiàn)在選定三支葉片，實(shí)施加熱50 ℃時(shí)2 h、3 h、4 h測(cè)量支架位置油漆后的油漆硬度與附著力情況；

3.5.3 過程實(shí)施

（1）線盤通向電源；

（2）電熱毯加熱支架油漆；

（3）電熱毯加熱前緣油漆；

（4）電熱毯加熱后緣油漆；

（5）測(cè)量支架油漆硬度；

（6）測(cè)量支架油漆附著力。

3.5.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

（1）葉片支架油漆在不同溫度下加熱不同時(shí)間的硬度變化情況（油漆硬度達(dá)到H屬于合格）如表4所示；

（2）葉片支架油漆在不同溫度下加熱不同時(shí)間的附著力變化情況（油漆附著力≥6 MPa屬于合格）如表5所示；

4 結(jié)語

（1）試驗(yàn)室制樣油漆和葉片支架位置油漆在30°～75°加熱條件下，油漆的干燥硬度、附著力隨著溫度及加熱時(shí)間增加而隨之增加，在50°及以上加熱4 h后滿足硬度及附著力要求；

（2）根據(jù)試驗(yàn)分析，葉片支架位置油漆在[50°～ 60°]加熱4 h后，油漆硬度達(dá)到H且附著力達(dá)到6 MPa以上，葉片支架位置油漆具備轉(zhuǎn)運(yùn)條件。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］廖有為，姜兆民，周慶軍，高連華.風(fēng)電葉片用聚天門冬氨酸酯涂料的開發(fā).上海涂料，2009，47（5）：26-28.

[2]康文韜，張洪順，王新征.高連華.風(fēng)機(jī)葉片用水性聚氨酯面漆的設(shè)計(jì)及性能. 涂料技術(shù)與文摘，2009（12）：15-16.

[3]王富平、劉梅. 風(fēng)電機(jī)組葉片涂裝要求及質(zhì)量控制[J].中國電業(yè)，2020（12）：07.

[4]田兆會(huì)，李華明，風(fēng)電裝備腐蝕環(huán)境分析與涂料防護(hù)：2009，11：9-10.

[5]楊春燕、翟歡. 風(fēng)電葉片保護(hù)涂層的現(xiàn)狀及應(yīng)用，中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2021（17）.

[6]MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪葉片原材料國產(chǎn)化：2009，12.

[7]陳亞君，吳國慶，倪紅軍.等.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片涂料綜述.化工新型材料.2010，38（9）：37-39.

[8]武莉萍，蘇春海，薛芳.風(fēng)電機(jī)組葉片涂裝要求及質(zhì)量控制.涂料技術(shù)與文摘，2010（11）：12-14.

[9]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪葉片涂料技術(shù)規(guī)范.

[10]辛吉誠. 附著力測(cè)試—鋼材表面處理質(zhì)量的仲裁方法[J].中國船級(jí)社，2013 0（2）.

通訊作者：賈效博，本科，工程師。研究方向?yàn)閺?fù)合材料制品質(zhì)量管理。E-mail：jiaxiaobo@lzfrp.com