风电塔筒的焊接和表面缺陷对防腐蚀的危害及修整方法

风电塔筒的焊接和表面缺陷对防腐蚀的危害及修整方法

苏鹏祥

中车兰州机车有限公司 甘肃 兰州 730050

摘要：随着风力发电技术的发展以及对风电场安全运行和寿命要求的提升，风电设备的质量控制显得尤为重要。在风电塔筒的生产过程中，防腐蚀效果是衡量产品质量和寿命的重要指标，但由于在塔筒防腐蚀施工时，对塔筒制造过程中的焊接和表面缺陷的修整的重视不足，使产品存在严重的质量隐患。总结了多年来在制造现场对此类问题的处理经验，分析了施工过程中此类问题对于塔筒防腐蚀的危害及整改方法。

关键词：风电塔筒；焊缝；表面缺陷；防腐蚀质量

1.焊接缺陷

1.1焊接气孔

焊接气孔是指焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中所形成的空穴。一般以圆形空洞的形式出现，本文只讨论出现于焊缝表面的开放型气孔。此类气孔在塔筒防腐蚀表面修整过程中，以喷砂的方式无法消除，在涂装过程中涂料往往不能充分渗入，以至于产生漏涂和针孔缺陷。在产品的使用过程中，此位置极易产生锈蚀，影响焊缝的强度和风力发电机组的使用寿命。

1.2焊渣、焊接飞溅物

在实际生产过程中作者也多次发现因焊渣、焊接飞溅物等未清理完全而造成的防腐蚀缺陷。在焊渣位置由于表面尖端使其所在区域漆膜厚度不均匀，影响油漆的附着力，且焊渣脱落后该区域将失去防护，可能造成工件腐蚀。故综合实际生产和相关技术标准，建议在风电塔筒的防腐蚀生产过程中对于焊渣和焊接飞溅物采取打磨的方式清理干净，打磨后表面应该光滑、平整。

2.风电塔筒防腐的意义

风电塔筒是风力发电的塔杆，是风电机组中的主要支承装置，主要是将机舱和风轮托举到所需的高度，对主机及叶片起到支撑的作用，同时还能吸收机组的震动，对其进行分析和控制是风电机组设计过程中必不可少的工序。风电塔筒在运用过程中，不仅受到来自风轮、机舱以及自身的重力作用，同时还受到各种风况（正常风况、极端风况）的作用，长期经受着紫外线、雨雪、特大风沙、昼夜温差等各种恶劣的自然环境的腐蚀，致使涂层损伤；另外，设计防腐配套系统失败也会造成涂层过早失效，或是由于在进行原始施工时，没有对风电塔筒的表面进行处理，或是对其表面处理得不彻底就进行油漆施工，由此照成其涂层松动、脱落，致使污物潮湿空气浸透至底材，也会造成风电塔筒的腐蚀，涂装施工过程中没有很好地控制施工过程，致使漆膜厚度不均匀出现大面积底漆膜现象，使防腐效果弱化。而涂层使用寿命超限而导致旧涂层粉化、脱落、起泡、松动等，也容易造成的风电塔筒锈蚀。一旦风电塔筒遭受腐锈，等于其失去了防护的外衣，容易造成塔筒的损坏，影响塔筒的支撑及转动，甚至影响到风机的转速，减少发电量，弱化了风力发电的利用率，加大风力发电的运营成本，因此，对风电塔筒进行必要的维护及防腐，具有非常重要的意义，是风力发电工作的重点之一。

3.风电塔筒的防腐措施

3.1选用合格的防腐蚀涂料

适合运用风力发电的地方，应具备风速快、人烟稀少、地面广阔等特点，例如我国的新疆、内蒙、甘肃、海域等地区，这就要根据实际应用环境，解决风电塔筒的耐风沙吹蚀性能、防海洋大气、盐雾、浪花等问题，而随着我国风电行业的快速发展，专用的配套防腐蚀涂料的用量逐年增加，我国幅员辽阔，南北方气候各有不同，其所要求的防腐蚀技术也不尽相同，因此，在选用防腐蚀涂料时，应充分考虑到自然环境的影响，选用综合性能优异，且能根据不同环境下的腐蚀情况的有效实验数据而设计出的处于国际先进水平的防腐蚀涂料产品，以此进行风电塔筒的防腐蚀保护，确保其在沙漠环境、工业大气环境、海洋环境等环境下不被腐蚀，延长风力发电设施的使用寿命，降低其维护的费用。目前我国大部分风电塔筒沿用的是欧美标准的聚氨酯涂料，这类涂料技术比较成熟，相对耐侯性也较好，但是寿命有限，需要经常进行维护甚至重涂。重涂的装卸、运输以及停机维修费用极为高昂，远高于初次涂装的涂料本身的成本费用，其设备维护成本和安全隐患也居高不下。近来有涂料厂家针对这个问题，推出高性能长效防护的氟碳体系涂料，具有超强的耐候性和耐沾污性、耐粉化、保光保色性极强，还具有优异的物理机械性能，能对底材起到屏蔽的作用，只需20微米的膜厚就达到满足40年的防腐要求，其漆膜年损耗量低，在风机正常使用寿命期内，不需要进行维护或只需一次维护，延长涂装保护层的有效使用寿命，可大幅提升风电塔筒的使用寿命、减少维护成本。

3.2沿用恰当的防腐技术施工工艺

风电塔筒的防腐是一项巨大的工程，只有沿用恰当的工艺加以维修，才能达到事半功倍的效果。进行塔筒外表面的维修，首先应处理其局部锈蚀部位的表面，可采用喷射的方法去除风电塔筒被氧化的锈蚀层和旧涂层等锈蚀部位，与传统的手工打磨方法相比，喷射的方法更能彻底地去除被氧化甚至产生坑蚀钢板深层的锈蚀和旧涂层，其被处理部位边缘采用动力砂轮打磨形成有梯度的过渡层以便进行油漆施工后有一个平滑光顺的表面。其次，按照原始配套方案进行手刷或者滚涂底漆，在不污染边缘的原始涂层，有效地控制底漆消耗的情况下，使其达到规定的漆膜厚度。再次，为保证涂层能达到原始配套的施工漆膜厚度，可采用刷涂或喷涂的方法进行中涂漆施工，此时应注意对边缘区域进行保护遮挡，有效的控制消耗，保证外观效果。最后，根据防腐施工的不同方案，进行不同的面漆喷涂方法，如局部修补可沿用前面几个步骤后进行喷涂或刷涂面漆，以达到原始的设计厚度要求，若是全部面漆修补的话，应在中间漆施工达到厚度标准后对整个塔筒外边面进行彻底的清洁，使得被涂表面彻底得以清洁后再进行整体的面漆喷涂，确保风电塔筒的外观颜色能长久靓丽光泽，并对塔筒表面起到一定的封闭作用。

3.3为防腐提供理想的操作环境

由于风电塔筒的体积比较大，在进行防腐的过程中，其技术的操作过程中，难免存在各种问题，例如，在喷丸时将塔筒放在转胎上，进行的打砂易造成打砂后表面与转胎再次接触，灰尘，砂粒挤压筒体表面等状况易造成筒体表面污染，甚至有掉落的危险，在进行油漆时转动塔筒会造成油漆表面损伤，加大修复面积及修复难度，而风电塔筒的筒体位于固定位置不旋转，又容易造成油漆喷涂厚度不均匀，形成塔筒表面流挂、桔皮等各种缺陷，因此，在防腐过程中，对塔筒进行支撑及转动，为防腐提供理想的操作环境，是确保防腐有好效果的关键。操作过程中，可根据实际情况，设计并制作恰当的风电塔筒旋转工装，并将其运用于防腐操作当中，将筒体两端与工装通过螺栓连接，使筒体表面与支撑点不直接触，避免筒体喷砂及油漆时会有二次污染造成的返修，筒体连续转动喷涂，可使涂层更加均匀，工人操作起来更加方便，也更容易形成稳定的喷涂工艺，保证喷涂质量的稳定，使用工装能为风电塔筒的防腐提供理想的操作环境，防止由于施工环境因素导致最终产品不符合要求，缩短防腐工序的时间，提高效率，保证防腐的质量。

结语

由于观察条件和观察对象的制约，本文仅对比较常见的几种焊接和表面缺陷对于塔筒防腐蚀的危害及修整方法进行了简单分析，未系统地对所有焊接和表面缺陷对防腐蚀的影响进行分析论证，也未对防腐蚀涂层的失效机理进行量化分析。希望以本文为契机，引起各位同行的重视，以更多的实例分析和试验一起对风电塔筒或与之类似的钢结构表面防腐蚀技术进行更加深入的研究，提高现有的防腐蚀技术水平，并编写相应的技术报告，作为钢结构类防腐蚀施工的重要参考。

参考文献：

[1]赵宇，杨军，马小兵．可靠性数据分析教程［M］．北京:北京航空航天大学出版社，2009:39－40．

[2]辛龙，周越文，翟颖烨，等．基于Weibull分布的航空装备部件寿命预测研究［J］．电光与控制，2014，21(12):102－105．