本文剖析了在輸變電行業，尤其是高壓開關這一關鍵部件，防腐涂裝中所常見的問題，并有針對性對涂料性能進行改進使得更適用于這一個專業領域的涂裝。針對輸變電設備的所處的不同使用環境提出了相應的輸變電設備涂裝體系。

   
    文|李運德 北京紅獅漆業有限公司
 

    1 前言

    電是現代工業文明的標志，是生產的基本投入品和人民生活的必需品。現階段我國電力需求增長迅速，輸變電等設備行業是電力行業中最具潛力的細分領域，電網的高速建設也拉動了輸變電設備發展的市場需求。因此，輸變電及控制設備制造行業面臨著很好的發展機遇，同時也將電力供應的安全問題提到了前所未有的高度。輸變電設備的安全運行對國家經濟的發展和人民生活的穩定是非常重要的保障，而進行防腐涂裝則是保持其安全運行不可缺少的重要手段。

    由于缺乏統一的行業防腐規范指導，國內輸變電設備防腐在涂料選擇和施工工藝等方面存在很多問題，與國外先進水平差距明顯：國外輸變電設備一般防腐年限可達到15-20年以上，而國內做的較好的也僅為10年防腐年限的水平，甚至3-5年出現防腐問題的也不在少數。因此，需要對輸變電設備行業的防腐涂裝技術進行規范。

    2 存在問題及解決思路

    2.1 涂層對基材容忍度

    輸變電設施中的高壓開關主體構件是鋁合金，表面處理工藝一般要經過脫脂處理，主要包括有機溶劑清洗、表面活性劑清洗，脫脂后有的構件直接進行涂裝，如密封面和鑄鋁殼體；有的需要經過熱堿液浸泡、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縮孔問題。而且在涂裝時，縮孔是較為常見的問題，因此涂料需對油污區域進行潤濕附著，不產生縮孔，提高對基材的容忍度。通過配方中溶劑的配合和助劑的優化設計，取得了良好的效果。不過，我們仍建議在有條件的情況下，涂裝前用適宜的溶劑清洗工件表面進一步提升保護效果，同時規避風險的發生。

    2.2 涂層的力學性能

    輸變電設施中變壓器表面處理質量除了個別廠家較好外，普遍處理質量一般。變壓器殼體一般采用噴砂除銹，噴砂的質量等級，除了少數廠家達到Sa2?之外，大部分廠家處理等級在Sa2級，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，可能會有灰塵、污漬、甚至油污存在。這些都會對涂層的附著力等力學性能方面造成不利影響，甚至在中涂涂裝前對底漆進行打磨時即發生脫落。這就需要涂料具有優異的容忍度和力學性能。

    通過對配方中葉展性顏料的填加使用，使得漆膜固化內應力減弱，提高對基材的附著力，同時其優異的屏蔽作用使得腐蝕介質不易擴散，提高了涂層的防腐效果，延長了涂層的使用壽命。
 

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


   
邊角磕碰--涂膜脫落                                          附著力測試--涂膜脫落

 

    2.3 涂料的通用性

    輸變電設備由多種基材部件組合而成，且為整體設備進行涂裝，為了施工方便，一般只選擇一種底漆。因此，這將對底漆的“通用性”提出要求。此“通用”的含義是指對高壓開關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處理的光滑的切削面，如法蘭接觸面等。

    通過配方中對成膜物質進行改性，進一步提高樹脂的柔韌性，配合附著力促進助劑和葉展性顏料使得涂料對鋁材、鋁合金、不銹鋼和鍍鋅板等多種常用金屬基材形成優異的附著，實現對輸變電設施基材的通用性，提高了涂裝施工的效率。

    3 防腐涂裝體系設計

    只有科學的設計防腐涂裝體系配套方案，才能確保設備可以得到長久有效的防腐蝕保護。筆者曾在現場發現高壓開關外壁采用“環氧富鋅底漆+環氧云鐵中間漆+丙烯酸聚氨酯面漆”的配套體系。環氧富鋅底漆的防腐機理為：犧牲陽極、保護陰極。當環氧富鋅底漆使用在鋁質底材上時，鋁的標準電極電位（-1.662V）比鋅（-0.76V）低，漆膜在受到腐蝕介質浸漬時，鋁作為陽極先受到腐蝕，鋅粉為陰極而受到保護。因此，環氧富鋅底漆用于以鋁質底材為主的高壓開關設備時，不僅無法起到防腐效果，反而會加速高壓開關設備的腐蝕。

    針對不同的輸變電設備、不同的腐蝕環境、不同表面處理等級以及不同耐久性要求，我們應設計各自對應不同的防腐涂裝體系。

    .1變壓器的防腐涂層體系設計

    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中規定的涂層體系，在表面處理達到Sa2?級，嚴格施工工藝控制的情況下，可獲得在相應的腐蝕環境下10年～20年的防腐壽命。

 

    2）變壓器殼體內壁

    變壓器殼體內壁采用環氧耐油底漆，涂膜厚度50微米。關鍵是涂料長期浸泡在80～90℃變壓器油狀態下能夠與底材保持足夠的附著力，并且不會污染油品。對于夾件漆還需要短期內耐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境地區還可以保持10年左右的壽命，這主要考慮到散熱器片局部微環境（微環境是指在一個結構的組成部件和周圍物質之間界面的環境。微環境是評價腐蝕應力的決定性因素之一）溫度較高，相對濕度大大低于周圍環境，腐蝕性大大降低；且相對于變壓器殼體，散熱器片底材在涂裝前大多經行酸洗磷化處理，有助于防腐能力的提升。但對于中等以上腐蝕環境，這樣的厚度顯然是太薄了，要達到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，再厚漆膜則會出現針孔、流掛等弊病。
 

    3.2高壓開關的防腐涂層體系設計

    高壓開關主體設備為鋁合金或鑄鋁構件，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，涂層設計成底漆+面漆體系，總膜厚80μm～120μm，可根據腐蝕環境因素選擇較高或較低膜厚。涂層配套體系設計見表3。當然殼體是鋼材質的或者其他附屬鋼構件涂層體系設計可參考表1中推薦的變壓器涂層配套體系。
 

    4 .結語

    前些年我國出現了不少輸變電設備防腐失效的案例，這表明與國外先進水平相比，國內整體防腐涂裝技術處于落后水平，還需要一個較大幅度的提升。當然從另一方面來看，有越來越多的生產廠家意識到了涂裝的重要性，涂裝技術水平也有了一定程度的進步。輸變電設備的防腐涂層體系設計應根據腐蝕環境、表面處理水平、涂裝工藝限制條件等設計合理適用的涂層配套體系。

    這些失敗教訓與成功經驗也應該積極推及到相關行業設備的涂裝防腐領域，從而更好地推動整個行業的發展！

    作者簡介

    李運德，博士，重防腐涂料專家，研究方向：重防腐涂料及涂層體系設計和涂裝工藝，現任北京紅獅漆業有限公司總經理，兼任中國涂料產業技術創新聯盟專家委員會主任委員、中國涂料工業協會專家委員會常務委員、全國涂料與顏料標準化技術委員會（TC5/SC7）副主任委員、中國涂料工業協會職稱評定委員會委員等職。

責任編輯：班英飛

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