风电防护涂料资料

风电防护涂料资料
一、风电设备腐蚀概况
风电机组面临的是大气腐蚀环境（划分C1非常低、C2低、C3中等、C4高、C5-1很高(工业)、C5-M很高(海洋)6个等级）、水和土壤腐蚀环境（Im1淡水、Im2海水或盐水、Im3土壤）。

这是目前风电机组金属表面防腐设计的主要依据。

风电机组承受的磨损应力(磨蚀)主要有两个因素，一是因为风挟带的颗粒(例如砂粒)摩擦钢结构、叶片表而产生破坏，另外是水滴、冰雹、沙尘暴甚至飞鸟等较大物的撞击破坏。

这在沙漠戈壁风电场塔架迎风面及底部、风电叶片表面、箱式落地变压器迎风侧面比较常见和明显，特别是叶片的叶尖速度在许多情况下超过70m/s，磨损会造成结构破坏、效率下降和损失。

海上风电机组防腐蚀，是一个系统的问题，对于机组的每一部分，在设计上、材料上、密闭性上，都应该考虑到防腐蚀问题。

海上风机所处环境恶劣，海面以上部分和海面以下部分环境不同，所需防腐蚀技术也不同。

海上风电机组下部承托平台为钢筋混凝土结构，防腐蚀工作重在对钢筋锈蚀的保护；海面以上的部分主要受到盐雾、海洋大气、浪花飞溅的腐蚀，因此，海上风电机组的防腐蚀比较复杂，需要分部分、针对性的进行。

南方型风能电站主要以抗台风，抗腐蚀为主；北方型风能电站主要以抗沙尘为主，防腐为辅。

我国目前已经在6省区规划了7个千万千瓦级风电场，到2020年的装机规模分别是甘肃酒泉1270万KW（2015年）、新疆哈密(哈密东南部、三塘湖和淖毛湖)1080万KW、河北省（张家口、承德、东部沿海）1200万KW、吉林西部（松源、白城）2300万KW、蒙西（锡林郭勒、乌兰察布、呼和浩特、包头、鄂尔多斯、巴彦诺尔和阿拉善）和蒙东（赤峰、通辽、呼伦贝尔和兴安）5780万KW、江苏海上风电基地1000万KW，累计1.26亿KW。

二、风电防护涂料标准及认证
目前尚没有风电防腐蚀技术的国家标准，主要参照风电机组有关国家标准中对防腐蚀的要求。

国外对于风电防护有统一规范的标准，对防腐蚀技术的各方面
都有规定。

国家已经成立能源行业风电标准建设领导小组、专家咨询组和标准化技术委员会，即将设立风电标准体系，包括风电场规划设计、风电场施工与安装、风电场运行维护管理、风电场并网管理技术、风电机械设备、风电电器设备等6
大类标准。

其中对风电设备涂装防护标准应该会作出相关规定。

中国船级社制定的《海上风力发电机组规范》已经组织了评审会并获得通过。

海上风力发电机组规范》对海上风力发电机组钢结构、机械部件、电气部件、混凝土基础结构内外表面防腐以及风轮叶片的外表面防腐提出了技术要求。

风力发电机组的国家标准主要有以下几个，其中涉及到涂料部分：
风力发电机组安全要求(GB18451.1-2001)/中华人民共和国国家标准；
风力发电机组验收规范(GB\T20319-2006)/中华人民共和国国家标准；
风力发电机组塔架(GB\T19072-2003)/中华人民共和国国家标准；
JB／T 10194-2000 风力发电机组风轮叶片/机械行业标准。

风电场钢结构防腐蚀涂料的确定，主要依据三个标准：
1)ISO 12944 色漆与清漆－钢结构的防护涂料系统的腐蚀保护
(1998)：ISO 12944是钢结构在各种腐蚀环境，特别是在大气腐蚀环境
下制订的防腐蚀涂料系统的重要标准。

2)NORSOK M 501 表面处理和防护涂料(修订第4版，2004)：
NORSOK M501为北欧海上石油平台防腐蚀涂料与涂装的重要标准，因
此也是海上风电场钢结构防护的重要参考标准。

3)ISO20340 色漆和清漆――近海工程及相关结构防护涂料系统的性能
要求（2003）：ISO 20340是为海上离岸钢结构防腐蚀涂料制订的最低
性能要求，它是ISO 12944针对海上钢结构防腐蚀涂料的补充性重要参
考标准。

因此，ISO 20340也是海上风电场钢结构涂料系统的重要参考
标准。

目前风电涂料最权威的认证是德国劳氏船级社的GL认证。

它有整套风力发电机组标准，其中包含风电涂料的标准。

国外几大风电涂料厂家如Mankiewicz 、Bergolin、Maga、PPG等都通过了GL认证。

GL认证的主要测试项目和依据包括：
粘度（ISO 2284）、密度（ISO 2881）、非挥发分含量（ISO 3251）、硬度（ISO 1519）、弯曲（ISO 9352）、耐磨性（ISO 7784）、耐老化性能（ISO 11341）、附着力测试（ISO 4624）。

附着力测试在两种条件下进行：a.玻璃钢样板，24h; b. 钢板：盐雾480h, 水凝720h。

三、风电涂料主要厂家及产品
国外品牌涂料企业中，赫普HEMPEL（丹麦）的塔架涂料市场占有率最高，其他参与的企业主要是佐敦JOTUN（挪威）、阿克苏诺贝尔AKZO-NOBEL（荷兰）的国际涂料IP以及PPG(美国) 的式玛卡龙SIGMAKALON。

目前国内外整机厂家采用的风电叶片涂料基本上是国际品牌，主要有以下几个品牌：
德国：Mankiewicz 胶衣体系品质好
德国：Bergolin 胶衣体系品质好
意大利：Mega 胶衣体系品质好
美国：PPG-Selemix 无胶衣体系品质一般
德国：Basf-Rulis 无胶衣体系品质一般
PPG于2010年推出了高级“薄膜型”HSP一7401抗蚀耐候高性能聚氨酯风机叶片专用保护底漆和AUE一50000抗蚀耐候高性能聚氨酯风机叶片专用保护面漆系统。

国内方面，西北永新集团公司(简称永新集团) 与西北师大合作研发的“有机氟硅改性弹性聚氨酯脲树脂的合成及新型风电涂料”通过省级新产品鉴定，声称，其风电涂料在结构设计和制造工艺上都有创新，在耐磨性、弹性伸长率、附着力、耐冲击性、耐风沙性、耐紫外辐射等防护性能方面均达到或优于国外风电涂料产品。

2000年，永新集团参与了玉门风电场的涂装，公开发表国内最早有关风电涂料的论文《风力发电机塔架用防腐蚀涂料》。

2008年又公开发表科研成果“高耐候抗风蚀涂料的研究”。

2010年5月14日，国家风力发电工程技术研究中心涂料与涂装防护研究室在兰州正式揭牌。

该项专业科研机构的组建，对于打破外洋产品垄断局面，鞭策我国风电产业设施组成一套涂料的国产化进程，加快我国风电涂料产业成长步伐，促进我国平易近族涂料产业的成长，具有里程碑的意义。

2010年5月揭牌的国家风电涂料与涂装防护研究室，隶属于国家风力发电工程技术研究中心。

该研究室组建以西北永新化工股份有限公司为依托，对准国际先进水平，针对风力发电设备的防护涂料、涂装的国产化、体系化和特色化展开研发工作。

这也是西北永新公司依托国家风电工程技术中心研发平台，联合国内知名风电企业新疆金风科技有限公司，在风电涂料与涂装防护研究方面积极推进技术创新的有益尝试。

中海油常州涂料化工研究院开发出一种风电叶片涂层用耐磨弹性聚氨酯固化剂。

据了解，这是一种耐候性、耐磨性、力学性能以及与复合材料底材附着力兼优的弹性聚氨酯固化剂（EPU固化剂），与传统HDI三聚体固化的涂层相比，优势明显，更适合用于风电叶片的保护涂料。

这一研究将发布在2009年9月21-24日在江苏盐城召开的防腐蚀涂料年会上，本届年会的重点主题之一就是风电装备配套涂料研讨。

中远关西涂料化工有限公司（简称“中远关西”）研发中心研制出一种风机叶片用水性聚氨酯面漆。

该产品以丙烯酸分散体作为羟基组分，以聚醚亲水改性HDI三聚体中拼用部分聚酯改性HDI三聚体作为固化剂组分，制备出的水性聚氨酯面漆具有高弹性、高耐磨性和高耐候性。

该产品是在引进日本关西技术的基础上，针对我国的实际情况改进后的产品。

该产品的面漆及其配套涂膜的性能指标，是依据日本关西水性聚氨酯面漆的相关指标，并参照目前国际上主流风机叶片产品的性能数据以及我国所处的实际地理和自然环境而设定的。

四、风电涂料关键性能指标
科技部863计划新材料领域办公室2009年公布了国家高技术研究发展计划（863计划）新材料技术领域“MW级风力发电机组风轮叶片原材料国产化”重点项目申请指南，其中“高性能多用途叶片保护涂料的研发及规模化生产技术研究”被列为“叶片辅料原材料国产化的制备及应用技术研究” 课题的一部分。

根据项目指南，叶片表面保护涂料规模化制备技术研究课题计划研发高性能多用途聚氨酯叶片表面保护涂料体系，提高叶片耐紫外老化、耐风沙侵蚀以及耐湿热、盐雾腐蚀能力，适应我国南北方不同极端气候条件下风电场使用需求，保证风轮叶片20年的设计使用寿命。

项目要求叶片表面保护涂料的技术指标如下：附着力≥5MPa；自然表干/8h，40℃烘干/3h；耐磨性500g/500转≤20 mg；耐盐雾≥2000h，无脱落，附着力保持80%；耐砂尘试验满足GB2423.37-89。

五、风电装备防护涂料及工艺
5.1塔架涂料：
塔架目前普遍使用的是涂层防护。

GB/T19072-2003风力发电机组-塔架规定的涂层防护体系是：
锌或锌/铝金属喷镀，60um。

双组份复合环氧树脂封闭涂料，20um。

双组份复合厚膜环氧中间涂料，90-140 um。

双组份复合聚氨脂漆表面涂料，50 um。

华锐SL1500风力发电机组塔架涂漆防腐技术规格书中规定的防腐体系是：
塔架平台等附件防护体系有的整机制造企业要求热浸锌防腐（锌层厚度
70-80um，也有采用涂料防护体系的，按部位采用塔架内壁或外壁涂层体系。

基础环是塔架的组成部分，其制造和涂装在塔架厂完成，地上部分防腐同于塔架内外壁，混凝土封灌部分为永久性隐蔽，无法维修，因涂层体系的不同，涂层厚度要求450-800um，可采用塔架内壁涂料体系并增加环氧煤沥青涂料或环氧玻璃鳞片涂料。

目前常用的塔架涂料以环氧类型和聚氨酯类型为主，是典型的钢结构重防
腐涂料体系。

5.2叶片涂料
JB/T 10194-2000：风力发电机组-风轮叶片中指出，叶片在一定程度上暴露在腐蚀性环境条件下并且不容易接近，在许多情况下不可能重做防腐层，因此重视设计、材料选择和防腐保护措施特别重要。

复合材料叶片应采用胶衣保护层，但没有相应的指标规定。

标准认定的环境条件包括温度、湿度、盐雾、雷电、沙尘、辐射6项。

可能是行业不同的原因，从实际作用看，胶衣和涂料应当是名称、应用方法的区别。

‘863’计划中已经明确为叶片涂料。

叶片涂料已经成为叶片防护的必要方式，主要使用进口涂料为主，但在实际使用中出现了风蚀和盐雾腐蚀比较严重的情况。

冬季可能结冰严重，冰雹和飞鸟撞击对叶片的损伤也是不容忽视的。

叶片防护涂装一般采用聚氨酯底漆+聚氨酯面漆系统或聚氨酯底面合一涂料。

航天院的风机叶片涂料为双组份底面合一聚氨酯涂料。

湖南湘江涂料集团公司与上海拜耳材料科技贸易有限公司联合研究了第三代聚脲——聚天门冬氨酸酯涂料用于风电叶片防护的课题。

结果表明，聚天门冬氨酸酯涂料抗风沙、石击性能优秀，综合物理力学性能良好，耐候性优良（脂肪族结构），满足有关使用要求。

5.3其他部件涂料：
在塔架以外的其他金属部件中，底座、轮毂、轴承同样是需要防护的，一般采用与塔架内壁相同的防腐涂料体系。

塔架基础埋地钢筋同样面临腐蚀，但一般被忽视而未采取防腐措施，一旦出现问题则难以处置。

其防腐方法可采用一般建筑用钢筋防腐涂料，或者针对性设计和选择涂料品种，在基础浇注前进行防腐涂装。

机舱罩、整流罩等非金属部件可采用叶片涂料体系。

变压器一般为落地箱式，北方寒旱环境下沙尘、冷凝、紫外线腐蚀比较严重，南方盐雾湿润腐蚀严重，至少要采用塔架外防护涂料体系，地面接触部位采用与基础环相同的涂料体系。

配电箱/电器柜等板金结构件目前一般使用粉末涂料。

发电机/齿轮箱涂料等铸造件涂料防腐性与装饰性兼备，整机制造企业对其涂
层保护要求不明显。

标志涂料一般用在叶片、塔架、机舱罩上，在叶片多用于警示用途，在塔架上一般标注风电业主名称，在机舱罩上一般标注整机企业名称。

用于叶片时多以红色为主，其他以蓝色等为主。

标注涂料要求与主体涂料有良好的附着力，色彩持久，便于涂装。

维修涂料中，无论塔架涂料或叶片涂料，均比较零散，品种也比较杂乱。

六、主要风电设备制造厂家
中国风力发电叶片厂商名录
艾尔姆玻璃纤维制品有限公司（LM）
连云港中复连众复合材料集团有限公司
中航(保定)惠腾风电设备有限公司
中能风电设备有限公司
维斯塔斯风力技术（中国）有限公司
无锡瑞尔风机叶片科技有限公司
天津东汽风电叶片工程有限公司
国电联合动力技术（保定）有限公司
德国恩德能源有限公司
歌美飒风电设备有限公司
保定华翼风电叶片研究开发有限公司
上海玻璃钢研究院
中材科技风电叶片股份有限公司
株洲时代新材料科技股份有限公司
印度Suzlon 能源有限公司
迪皮埃复材构件(太仓)有限公司
河南名都风电有限公司
广西银河艾万迪斯风力发电有限公司
德州世纪威能风电设备有限公司
中山明阳风能叶片技术有限公司
南京江标集团有限责任公司
张家口金奥港风电环保设备制造安装有限公司
汉维风力发电成套设备（大庆）有限公司
白城天奇新能源设备有限公司
东方汽轮机树脂有限公司
上海乘风新能源设备有限公司
上海艾朗风电科技发展有限公司
哈尔滨联创股份有限公司
汉德风能装备控股有限公司
天津鑫茂鑫风能源科技有限公司
新加坡腾龙控股公司
北京玻璃刚复合材料有限公司
中国建材股份有限公司
中国复合材料集团有限公司
河北拓安叶片有限公司
沈阳风电设备发展有限责任公司
大连海派集团
南通锴练风电设备有限公司
江苏新誉风力发电设备有限公司
山东航宇风能设备有限公司
红叶风电
上海万德风力发电有限公司
广东明阳风电技术有限公司
瑞能北方风电设备有限公司
新疆金风科技股份有限公司
保定天威风电科技有限公司
恩德银川风电设备有限公司
江苏复天诺德文德
江苏九鼎新材料股份有限公司
保定惠德风电工程有限公司
通用电气能源沈阳有限公司
中科宇能科技发展有限公司
苏司兰能源天津有限公司
西安维德风电设备制造有限公司
中科宇能科技发展有限公司
另有2010最新中国风电整机制造企业名录。