大型风力发电机的防腐技术论文Word文档下载推荐.docx
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4.1采用三层涂层系统21
4.2施工方法22
4.3表面处理23
第5章塔筒塔架的运输保护25
5.1塔筒的运输、搬运和储存25
5.2塔架的运输保护26
结论28
参考文献29
致谢30
第1章绪论
众所周知。
钢铁制品的表面防腐是很重要的。
每年全世界因为生锈.被腐蚀的钢材制品上亿吨,造成了巨大的浪费。
风力发电机因其工作环境的特殊性.对表面防腐的要求比一般的机械产品要求更高。
首先从从整机设计上考虑,采取措施降低腐蚀性微粒的侵入,再从生产工艺上考虑,对零部件进行特殊的防腐处理。
而对于构造上,一是用机舱罩、导流罩将主要零部件防护起来,使主要零部件如电机、齿轮箱、主轴、轮毂等工作在一个相对清洁的环境里。
机舱罩、导流罩最初是钢结构,随着工艺的发展,越来越多厂家将其改为玻璃钢结构,进一步消除了腐蚀因素。
二是连接部位增加防护零件。
比如在叶片和叶根延长节连接部位,增加叶根保护罩,使连接法兰面得到保护。
对于安装工艺上,塔架平台主要采取在连接面涂密封胶的措施。
在塔架各层连接处,沿外环涂密封胶,使腐蚀性微粒难以进入。
第2章零部件的防腐处理概论
2.1塔架防腐概论
塔架是风机的主要支撑部件,一般为圆锥形或者多边形筒状钢结构,也有桁架结构。
由于所处环境的恶劣,塔架的防腐在风机制造中具有特别重要的作用。
一般塔架的外部表面的环境等级为4级,内部表面的环境等级为3级。
2.1.1塔架外表面
塔架外表面直接接触腐蚀性物体,因而是防腐处理的重点。
一般塔架外表面的防腐措施为多层喷漆,在喷漆前进行必要的预处理如抛丸喷砂。
预处理的目的在于除去零件表面的油污、氧化皮、锈蚀点及旧油漆,并将表面粗糙化,以便更好地附着油漆,粗糙度应达到Rz40~70。
对于底层,一些厂家是进行金属喷镀,涂层为60μm的锌或锌铝合金,然后喷双组份复合环氧树脂漆,漆层厚约20μm~30μm。
更简单的工艺是直接采用双组份的环氧富锌漆进行喷涂,涂层厚约70μm。
中间层一般为双组份复合厚膜环氧树脂漆,漆层厚约90μm。
对于海洋型,漆层要加厚,一般为140μm左右。
最终涂层一般为聚氨酯漆,厚约50μm。
2.1.2塔架内表面
塔架内表面的处理类似于外表面,但由于其工作环境要好于外表面,所以略有不同。
首先也是进行预处理,然后是油漆。
区别在于一些厂家在中间层油漆厚度上内表面薄于外表面。
国外一些厂家比如西班牙MADE公司进一步分析比较了外表面和内表面的工作环境,只对内表面进行两遍油漆,取消了中间涂层。
国内拟定的塔架标准也只规定了两遍油漆,底漆为双组份环氧富锌漆,漆层厚40μm,面漆为双组份复合厚膜环氧树脂漆,漆层厚约100μm。
2.1.3塔架法兰面
为保证塔架各层法兰面的接触程度,一般对法兰面要进行焊后加工。
对加工面也要进行防腐处理。
首先是预处理,和整个塔筒一样,先进行抛丸喷砂,然后进行油漆。
但法兰面不能象外、内表面那样进行多层喷漆。
一方面是其工作环境好于内、外表面,另一方面是考虑到漆膜厚度过大,势必影响导电性。
因为大型风力发电机的接地是靠塔架进行的,而塔架的接地是靠法兰面接触进行的。
所以一般对法兰面只喷底漆。
从安装上考虑了补充措施,即环绕法兰面外圈涂密封胶,防止水以及腐蚀性气体进入。
2.2机架防腐概论
机架是大型风力发电机各部件的安装平台,对其要求也比较高。
因其在机架是大型风力发电机各部件的安装平台,对其要求也比较高。
因其在机舱罩的保护下,故虽然也是钢结构件,但工作环境与塔架相比要好一些。
对机架的处理根据工艺手段分两种,一种是热浸锌,另一种是热喷锌。
2.2.1热浸锌
考虑到变形,热浸锌在加工前进行。
对热浸锌零件进行清洗,然后再浸锌处理。
加工后,对热浸锌过的零件进行的预处理是先清洗油脂,然后酸洗,形成粗糙表面,再喷底漆、面漆。
由于热浸锌表面比较细密,为了降成本,目前一些厂家倾向于对热浸锌的零件不再进行喷漆处理。
2.2.2热喷锌
由于机架外形尺寸较大,生产者找不到合适的浸锌厂家,开始尝试进行热喷锌。
由于机架形状比较复杂,采用热喷锌难以达到热浸锌那样均匀的效果,且热喷锌的外表面比较酥松,为了达到防腐效果,在喷锌后要马上进行封闭处理,即喷漆,一般是喷两遍漆。
这样热喷锌就只能放在加工后进行。
由于热喷锌的温度远远低于热浸锌,所以对加工后变形影响很小。
2.3轮毂
轮毂在轮毂保护罩内,环境类似于机架,所以防腐处理也类似于机架,有些厂家对二者的处理采用同一种工艺,即或者是热浸锌,或者是热喷锌。
由于轮毂的外形比机架简单,又是铸造表面,易于附着,所以一些厂家从降成本的角度出发,开始尝试热浸锌或热喷锌后不再喷漆。
从整机协调和降低成本统一的角度来看,机架采用热浸锌,轮毂采用热喷锌较好。
对轮毂的法
兰面也应进行防腐处理,但和塔架法兰面一样,考虑导电性,只能涂底漆。
2.4适配器
因为适配器一部分暴露于机舱外,为了协调,适配器的防腐处理应该参照与其相连的塔架进行。
2.5标准件
由于工作环境的恶劣,以及对安全性和使用寿命的严格要求,标准件的防腐也应引以重视。
大型风力发电机中标准件的防腐处理有三种,电镀(electrolyticzinccoated)、热浸锌(hot.dipgalvanized)和达克罗(DACROMET)。
值得注意的是对高强度螺栓和螺母来说,特别是塔架各层连接所用标准件,不能采用电镀处理,因为在处理过程中会产生缺陷,一般采用浸锌或达克罗。
达克罗又称达克锈、达克曼,是当今世界表面处理高新技术。
达克罗涂层具有极强的抗腐蚀性、高渗透性、高附着性、高减摩性、高耐气候性、高耐化学品稳定性及无环境污染等优点。
目前国内已经有厂家引进此技术,并应用到风力发电机零部件上。
对某些裸露部位的防腐应从材料选择上予以解决,比如叶片、导流罩和机舱罩所用标准件选用不锈钢材料。
2.6小零件的处理
小零件从工艺和成本考虑,一般采用热浸锌处理。
2.7其它零部件的防腐处理
其它零部件包括电机、增速箱、主轴、液压站等因在机舱罩内,工作环境较好,其防腐处理可以参照一般工业品进行。
即预处理后喷底漆、中间层、面漆三层。
油漆厚度可以较薄。
第3章塔筒表面防腐处理规范
3.1防腐质量控制
3.1.1腐蚀环境及保护
根据ISO12944的要求及风机暴露于腐蚀环境的实际情况,沿江沿海地区塔架的外表面属于腐蚀性类别C5-I,内表面属于腐蚀性类别C4;
内陆地区塔架的外表面属于腐蚀性类别C4,内表面属于腐蚀性类别C3。
当内陆地区塔架的外表面腐蚀性类别低于C4时,外表面应按C4执行,内表面按C3执行。
根据ISO12944-1的要求塔筒的防腐保护等级为“长期”,20年内腐蚀深度不超过0.5mm。
3.1.2承包方资格
油漆制造厂必须是一家有资格的专业公司。
进行涂漆工作的专业公司必须具有人员和设备,能够确保:
(1)熟练可靠地进行工作。
(2)有适当资格的专业人员。
(3)每个工艺步骤都能达到要求的质量。
承包方必须以文件记录和按照ISO9000系列标准认证的质量保证体系提供以上情况的证明,并指出通用的执行标准和各个工艺步骤,同时以报告格式记录提供给用户。
油漆供货厂家必须认可涂漆承包方的施工和操作工艺,方可施工。
3.1.3油漆材料
油漆材料由油漆制造厂供货时必须带有产品技术和材料安全参数表,承
包方可用于制定符合现行的健康、安全和环境保护法规的工艺。
承包方负责满足产品技术参数表中关于存储,处理和干燥(固化)的要求。
这些要求包括检查包装标签的详细内容和正确记录所有工艺步骤。
对涂层表面和环境空气的最大温度和最小温度的限制应当由涂层材料供应商提供,并应严格遵守。
此外,涂层材料供应商应当提供每两个涂刷步骤之间的最大和最小干燥时间。
部件制造商必须遵守这些时间限制。
涂料供应商必须向部件制造商同时提供同温度相关的干燥时间数据。
3.1.4金属喷涂
金属喷涂用的金属丝应符合下列要求:
(1)锌丝应符合GB/T470中的Zn-1的质量要求,且Zn≥99.99%;
(2)金属丝应光洁、无锈、无油、无折痕,直径为Φ3.0mm。
喷涂宜采用电弧喷涂,电弧喷涂无法实施的部位可采用火焰喷涂。
金属喷涂的厚度按照设计图纸要求,其允差应<
10%,或可根据工作环境按喷锌层厚度120~150μm施工。
喷涂应均匀,分多次喷涂,每次喷涂层厚25~60μm为宜,相邻两次喷涂的喷束应垂直交叉。
3.1.5热浸镀锌
进入热浸镀锌之前的基体金属表面应干净。
酸洗是清洗表面的推荐方法,但应避免过度酸洗。
不能酸洗的表面污物,如:
碳膜(如轧制油的残留物)、油污、油漆、焊渣以及类似的污染物应在酸洗前去除。
为防止制件在潮湿的环境中存放时产生白锈,不再涂装的制件镀锌之后应进行适当的表面处理。
(1)热浸渡锌质量检查:
目测所有热浸渡锌制件,其主要表面应平滑,无滴瘤、粗糙和锌刺无起皮、无漏镀、无残留的溶剂渣,在可能影响热浸渡锌工件的使用或耐腐蚀性的部位不应有锌瘤和锌灰。
(2)产品浸渡后要进行自检、互检,对镀件上残留的锌灰、锌渣、锌瘤要修整,严禁用铁锤敲打锌瘤。
3.1.6监督检查工作
根据ISO12944-7的要求,涂漆承包方必须一直由专业的有资格的人员监督和检查打砂清理和涂漆工作。
他们必须使用必要且合适的设备。
必须进行以下检查:
(1)检查干漆膜厚度(磁感应法)。
一点的读数应当是距其26mm范围内其他三点的平均值。
膜厚的分布根据90-10原则测量,即所测干膜点数的90%应当等于或大于规定膜厚,剩余的10%的点数的膜厚应不低于规定膜厚的90%。
施工中,应该按照GB/T13452.2-2008标准,每3平方米进行一次测量,并做施工检查记录,每台塔筒涂装完毕后以报告形式提供给用户。
(2)每种类型的表面都应在样本上进行附着力试验,样本应在表面处理后与塔架部件一起涂漆。
样本的一侧应该用外部油漆系统来涂漆,另一侧应用内部油漆系统来涂漆。
按照ISO4624拉开法进行附着力测试,没有低于5Mpa的从底材上的附着破坏。
(3)视觉检查。
内容包括颜色和光泽、流挂、加工损伤、气孔、剥落、
裂纹等。
(4)光泽度的测试。
光泽度测试应该按照DIN67530(ISO2813﹕1999)标准进行,光线的入射角应该为60°
,并且要在图纸中示出。
(5)人工老化试验。
当批量生产时,需做人工老化试验。
人工老化试验1500小时,根据ISO4628;
盐雾试验依照标准ISO9227:
油漆系统规格ISO9227(中性盐雾)﹕外部6000H;
内部1000H
人工老化试验完成之后,应该根据ISO4628-油漆和清漆-中的技术要求进行试验评估,油漆层的退化剥落评估,共同缺陷的尺寸,数量,密度的标识。
以上检查记录要以报告的形式提供给用户。
同时要包括实用油漆的原材料证书,包括基本组成和油漆寻踪能力。
3.1.7涂漆基准面
为了确定施涂方法和工作质量标准,随时评定涂漆效率,必须按照ISO12944-7和ISO12944-8的要求对涂漆基准面进行涂漆。
按照订单规范制作一个完整涂漆表面作为涂漆基准面。
必须按照ISO12944-7的要求准备其他所需的涂漆基准面。
在基准面上开始涂漆之前,涂漆承包方必须及时邀请用户和油漆系统供货厂家见证涂漆过程。
即使用户不参加,也必须和涂层系统供货厂家一起对
基准面涂漆。
基准面通常应包括焊接或其它连接部位、边缘、拐角以及被认为可以代表高腐蚀性风险的区域。
3.2表面处理
根据ISO12944-4规定的规范进行涂漆部件的表面准备。
在开始涂漆工作之前,表面必须正确处理完成。
3.2.1喷砂前的准备工艺
(1)全部机械准备工作(去飞边毛刺,锐边尖角进行倒角等)必须在打砂清理之前完成。
如果没有其他特殊要求,必须清除所有的焊接飞溅物和焊渣。
(2)采用水基生物降解清洁剂清除表面的盐分、油、油脂、切削液等污染物。
若油漆厂家提供清洁剂,则必须使用油漆厂家的清洁剂。
小面积的污染表面可用蘸有溶剂的抹布擦拭干净;
大面积的污染表面喷淋清洁剂溶液,浸5分钟,待表面油或脂充分反应后刷洗,再用淡水冲净。
用高压淡水冲净盐份,水压力大于68巴。
3.2.2磨料
喷砂所用的磨料应符合GB/T18838.3-2008标准规定,建议使用钢砂、钢丸。
金属砂最好采用棱角砂与钢丸混合使用,混合比例为3﹕7,棱角砂的规格为G25.G40,钢丸的规格为S330。
可以用非金属磨料,但不准用海砂。
建议使用铜矿砂或金刚砂,粒度为:
16-30目,磨料硬度必须在40HRc-50HRc之间。
磨料必须干燥,清洁无杂物。
3.2.3喷砂工艺要求
(1)可采用自动喷砂机或人工喷砂方法。
(2)喷砂用的压缩空气必须经冷却装置及油水分离器处理,以保证干燥、无油;
油水分离器必须定期清理。
油水的检测每次喷砂前都要做,喷嘴处压缩空气压力在0.7MPa~1MPa,空压机进口空气温度低于38℃,空气管路内径在0.75″以上;
(3)喷嘴到喷涂表面距离以100mm~300mm为宜,喷射方向与喷涂表面法线夹角以15°
~30°
为宜;
(4)喷砂除锈等级应达到GB/T8923-1998中规定的Sa2.5级(非常彻底的喷射或抛射除锈):
不借助于放大镜,表面无氧化皮、锈、旧的油漆涂层和外来物,只有极少量以斑点或条纹形式存在的污物残屑,表面粗糙度达到40~75μm;
对于分段接缝和其它喷砂达不到的部位,采用人工处理或动力工具除锈,达到GB8923-1998中的St3级(非常彻底的手工和动力工具除锈):
附着不牢的氧化皮、锈和旧油漆涂层及外来物被去除,表面呈现金属光泽,表面粗糙度达到40~75μm。
(5)完成打砂清理后,使用干燥无油的压缩空气彻底清除筒体表面的浮灰和碎屑。
(6)喷砂施工期间,要确保磨料没有受到灰尘和有害物质的污染。
3.2.4收砂
喷砂完成后应及时收砂,并经尘砂分离器分离。
清洁的好砂可以回收,废砂及尘埃应及时清除出系统。
3.3油漆涂装
3.3.1涂漆总则
(1)环氧富锌底漆中锌的含量占不挥发成份的比例要大于等于80%。
(2)涂装的环境要求:
油漆涂装应在厂房内喷涂,室内光线明亮,空气流通。
涂装操作区地面干净,保证在喷涂过程中无灰尘扬起。
在下列施工条件下涂装施工应停止进行:
①当塔筒表面温度比空气露点温度高出少于3℃,相对湿度不能超过85%(对聚亚氨酯的涂料,相对湿度不能超过80%);
②当因下雨、霜冻等天气条件在涂漆表面形成潮气时;
③常温型涂料施工环境温度范围为5℃~40℃;
当环境温度为-10℃~5℃时,施工必须使用冬用型涂料,施工工艺按涂料厂家提供的说明进行。
低于-10℃时禁止施工。
④若在室外施工,当风力大于4级时,禁止涂装。
(3)必须使用指定油漆厂家的制定牌号、指定色号油漆。
(4)表面处理经质量自检,并取得监造方认可,合格后必须在4h内喷涂,其间隔时间越短越好。
若遇下雨或其它造成钢材基体表面潮湿时,要待环境达到施工条件后,用干燥的压缩空气吹干表面水分和除去灰尘。
(5)涂漆过程中,对非涂漆表面如螺纹孔等应采取措施进行可靠防护,以防止油漆和其它污染物玷污。
(6)采用无气喷涂,不允许有涂漆过量,外观应无流挂、漏刷、针孔、气泡,薄厚应均匀、颜色一致、平整光亮,并符合规定的色调,且每一层漆膜厚度必须进行检验并形成记录。
3.3.2涂层系统的认证和批准
本涂层系统针对内陆地区和海上地区的风电机组塔筒和基础环。
无论使用何种油漆产品,油漆种类、厚度必须符合以下要求。
环氧富锌底漆中锌的含量占不挥发成份的比例要大于等于80%。
(1)塔筒和基础环内壁涂漆要求
塔筒内壁(含塔筒门)和要求喷漆的附件,基础环内壁上部,由基础环法兰上端面到通孔中心范围段。
见图3.1所示:
图3.1基础环涂装示意图
表3.1塔筒和基础环内壁涂漆要求
配套方案
粘合剂
涂层厚
涂层厚
1)底漆
环氧富锌底漆
50
52
50
150
2)中间漆
环氧厚浆漆
总厚度
200
75
80
165
140
3)面漆
聚氨酯面漆
/
240
(2)塔筒和基础环外壁涂漆要求
塔筒外壁(含塔筒门),基础环外壁上法兰面以下到基础环通孔中心范围。
见图3.1。
表3.2塔筒和基础环外壁涂漆要求
52
3)面漆
60
320
表3.3关于法兰及镀锌件表面的涂漆推荐
粘合剂
佐敦油漆(牌号)
涂层厚度NDFT(μm)
推荐色调
纯环氧底漆
PenguardPrimer
灰、红色
快干环氧厚浆漆
PenguardExpress/
PenguardMidcoatM20
100
灰、白色
HardtopXP
可调色
(3)塔筒法兰面及法兰孔的涂装要求
塔筒法兰面执行标准GB/T9793-1997进行热喷涂锌防腐。
喷涂用的金属材料应符合GB/T470-2008中锌的含量大于等于99.99%,喷涂前法兰上下表面必须进行喷砂除锈,至少达到Sa2.5除锈等级,锌层厚度120±
20μm。
锌层涂装油漆时,应先涂过渡漆。
热喷锌范围如下图所示:
图3.2法兰热喷锌范围
塔筒法兰的倒角必须做与塔筒壁相同的油漆涂层。
法兰孔周围圆周范围内不得涂漆,尺寸对应关系如表3.3所示:
表3.4法兰面禁止涂漆尺寸
螺栓规格
M36
M39
M42
M45
M48
M56
M64
法兰孔直径
Φ39
Φ42
Φ45
Φ48
Φ51
Φ59
Φ67
禁止涂漆尺寸
Φ71
Φ77
Φ83
Φ90
Φ97
Φ110
Φ120
(4)基础环涂装要求
①基础环按技术要求3.2.1到3.2.3节进行表面处理。
②基础环上法兰面及法兰孔按(3)要求进行防腐处理。
从上法兰面向下到通孔中心范围内(详见图1),按技术要求
(1)和
(2)进行防腐处理;
其余所有面积涂无机富锌底漆,涂层厚度60~80μm,保证运输过程不生锈。
(5)塔筒附件涂装要求
塔架平台、直爬梯、吊梁支架及入口梯子采用热浸锌防腐,锌层厚度至少为80μm。
组装的平台应拆开分别防腐;
其余可拆缷附件(梯架支撑、门挂钩、接地板等)采用热浸锌处理,锌层厚度至少为80μm。
与塔架焊接在一起的附件允许与筒体一起进行涂漆防腐。
3.3.3涂漆厚度检定
第3.3.2节规定的涂漆总厚度为最小厚度,整个涂层表面都必须遵守。
单个涂层最大允许公差为10%。
涂层系统的最大厚度决不能超过最小涂漆厚度的两倍。
3.3.4光泽度
涂漆工作采用的方法必须能达到整体均匀一致、颜色一致、平整光亮的外观。
按照DIN67530(ISO2813﹕1999)的要求面漆的光泽应在60到80个单位之间,测量角度为60°
。
一个部件中光泽度的差别应不超过15个单位,并记录,以记录表格形式提供给用户。
3.3.5塔筒内饰件安装密封条技术要求:
塔筒内安装平台面板之前,应当在平台面板的侧边上(平台面板与塔筒内壁之间的侧边上)以及爬梯出口的翻转门边缘上安装密封条,密封条的结构形
式如
图3.5平台面板周边使用的密封条
安装过程:
(1)将密封条按照实际需要(主要指在平台搭子处需要断开)裁成小段;
(2)将密封条的槽口与面板圆边对齐之后,用手按下,将密封条卡到面
板上;
(3)将密封条的橡胶边向上卷起后将面板放到支撑梁上安装螺栓,此时需要注意密封条橡胶边的方向应该是向上翘起的。
图3.6平台翻转门的边缘使用的密封条
3.3.6塔筒基础环隔离自粘带技术要求
基础环与混凝土隔离层的处理在钢筋中安装基础环之前,应当在基础环壁的内外侧以及支架孔的内部粘贴隔离材料。
上述材料由粘性(单面)闭孔泡沫橡胶构成。
(1)隔离材料的位置下图所示:
图3.7基础环粘和示意图
(2)在粘合之前,基础环表面应当干燥、清洁、无油污;
(3)在外部粘上隔离材料(高600mm、宽5mm),然后切出基础环孔;
(4)在内部粘上隔离材料(高600mm、宽5mm),然后切出基础环孔;
(5)把隔离材料按需要的长度(宽度=基础环壁厚度+2×
5mm,厚度=5mm)切成长条。
这些长条贴到基础环壁中各个孔的四周,从而为孔表面提供保护;
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