风电叶片涂料的评价方法及实例
李儒剑,孟兆荣,周升,张琪,周伟,罗振寰,郭舜华
( 株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲412007)
2009 年哥本哈根气候变化大会后,我国政府修订了《可再生能源法》,风能发展得到了相关法律法规强有力的支持。在国家能源局的领导下,近3 年间我国风电装机容量年年翻番[1]; 2010 年,我国新增风电装机容量1 600万kW,累计超过4 000万kW,成为世界增速和装机总量的国家[2]。专家预计,今后至2020 年,每年我国会以1 200万kW 以上的增速增长[3]。
2010 年风电叶片涂料用量3 000 t左右,价值约3 亿元。我国风电叶片企业所用涂料大部分为德国Mankiewicz、美国PPG - Selemix 和德国Basf - Rulis 3 家企业生产; 国内有株洲时代电气绝缘、江苏普兰纳、西北永新和天津德威等几家生产和销售风电叶片用高性能涂料的企业,但规模都不大,无法与进口厂商抗衡。全球范围内认可的叶片涂料性能评价和供应商考核机构为德国劳氏船级社( GL) ,其负责向合格供应商颁发两年一审的认证证书; 目前国内还未有相关管理部门和行业协会针对国产风电叶片涂料制定验收标准和评价方法。本研究作者作为风电叶片涂料用户,针对风电叶片特殊的使用环境[4],制定了一套叶片涂料评价方法。
1 评价设备
C43 电子万能试验机: MTS Criterion 信标公司; JK - QTB腻子膜柔韧性测定仪: 北京恒奥德仪器仪表有限公司; PH201高温烘箱、EW0220 高低温试验机: 广州爱斯佩克环境仪器有限公司; BYK - 6801 色差仪: 德国毕克公司; QXD 0 - 50 刮板细度计: 天津精科材料试验机厂; QGS 漆膜干燥时间试验器:苏州恒港电子有限公司; JFL - B60 通用型光泽度仪、QTY 漆膜圆柱弯曲试验仪: 天津市金孚伦科技有限公司; QFH 百格刀: 深圳市三诺电子仪器有限公司; QCJ - 120 漆膜冲击试验仪: 上海赫安机电科技有限公司; QUV 紫外老化箱、Q - FOG循环腐蚀盐雾箱: 美国Q - LAB 公司; Taber 磨耗仪: 美国Taber公司; LS 落砂耐磨试验器: 上海现代环境工程技术有限公司。
2 涂装工艺及产品
风电叶片属脆性难磨和难附着非金属材料,且表面缺陷多。由于风电叶片使用环境恶劣,强紫外线辐射、强风沙侵袭及酸雨腐蚀等对叶片涂料都是严格的考验。所以,风电叶片涂装需采用耐候性能优越且干燥速度较快的双组分聚氨酯型油漆。德国Mankiewicz、美国PPG - Selemix 和德国Basf - Rulis3 家企业的风电叶片涂料均包含无溶剂双组分聚氨酯大缝腻子、无溶剂双组分聚氨酯针孔腻子、双组分聚氨酯底漆及双组分聚氨酯面漆,各产品功能及施工工艺见表1 和图1。
3 常规性能评测
风电叶片涂料和腻子每批产品在叶片上使用前需进行表2 和表3 中常规性能评测并判定是否达到指标要求,未达到指标的产品不允许使用。通过对2 家进口叶片涂料和3 家国产叶片涂料进行常规性能评测,几种涂料均能达到指标要求[5]。
4 关键性能评测及实例