中國風電葉片保護涂料的現狀分析

　　目前葉片大多采用環氧玻璃鋼或不飽和聚酯玻璃鋼作為主要成膜材料， 這些有機玻璃鋼都具有極佳的機械性能。各廠家積累的實驗數據表明，在沒有外界因素破壞的情況下葉片使用壽命完全可以達到20年。因此，如何最大程度的減少外界侵蝕將是決定葉片實際使用壽命的關鍵因素。

　　葉片正常運轉過程中通常可能受到以下幾種外界侵蝕：第一種是來自紫外光對樹脂的侵害；第二種是風砂、浮塵以及雨霧等對基材的侵蝕。就第一種而言，是屬于化學性的侵蝕；第二種侵蝕是屬于機械性的，對于涂料行業來說防護難度較第一種要大的多。葉片正常運轉過程中葉尖的線速度可達80米/秒，這個速度相當于F1賽車的最高時速。風中含有的砂粒或水滴會對葉片表面產生強烈的沖擊。如果葉片涂料耐砂蝕或雨蝕性能不佳，防護涂層將在幾年內發生明顯損耗，根本堅持不了20年。某國外著名主機廠2006年安裝在內蒙風場的葉片大部分已出現涂層磨損嚴重（見附圖）而必須修補的情況。之所以會出現這種情況，是因為采用的涂料防護沒有考慮風砂的侵蝕。眾所周知，現代化大型風力葉片主要起源于中北歐波羅的海和北海附近的低地國家，那里深受北大西洋暖流影響，以溫暖潮濕的溫帶海洋性季風氣候為主，其風源特點是含水量高，含砂量和浮塵量都極低。它們的葉片涂料自然而然的將耐雨蝕作為葉片涂料的主要檢測標準，主要代表就是Simens的耐雨蝕檢測企業標準。檢測原理如下：將涂料施工在螺旋槳上，然后高速運轉，同時人工垂直降雨，檢驗涂層的被擊穿時間。

　　耐砂蝕和耐雨蝕在機理上有共同之處，但也有所區別。其共同點在于涂層都必須經受長時間的高速粒子撞擊，涂層必須具有一定的彈性。不同點在于砂子表面粗糙，硬度高，更容易劃傷涂層，因此耐砂蝕的涂層不但需要彈性，還要具有高機械強度。彈性和機械強度可分別用拉伸率和抗拉強度來量化。只要涂層能隨時保證這兩個特性，再具備足夠的厚度，就可以有效抵御風砂雨霧在葉片運行過程中的侵害。不過涂層的彈性通常會隨溫度變化而變化劇烈，很多常溫下彈性很好的涂料在低溫時就會變成剛性，從而極大降低了耐沖擊性能。就中國西北部風場而言，風砂最強烈的季節恰恰在冬季，這也是內蒙某風場葉片涂層損耗嚴重的原因之一。

　　必須指出的是，耐砂蝕或雨蝕性能和耐磨性能是完全兩個不相關的概念。前者主要考驗垂直方向，兼顧水平方向的損耗，而后者則只考慮水平方向。事實上涂層破壞主要是由垂直方向的沖擊引起。很多剛性涂料具備很完美的耐磨數據，但其耐風砂性能卻極差。

     目前國內外尚沒有權威的葉片涂料涂膜耐風砂標準，但鑒于目前風砂危害嚴重的現狀，GL、中國科學技術部以及一些主機廠已著手進行一些探索性工作，這些工作有的已經應用于涂料材料的選擇中：如2009年的國家項目中就提出來了要滿足GB2423.37砂塵試驗方法；Simens的耐雨蝕檢測企業標準；某國內著名整機廠在去年就開始使用噴砂實驗的方法進行測試，作為材料選擇時的參考；某國外涂料公司在國內進行測試時參考了GB2423.37和某整機廠的方法，結合葉片運行的情況制定了相對明確的實驗方法：在耐浮塵實驗國家標準的基礎上進行的加速實驗，加速的條件是根據風電葉片在實際使用環境下的剪切速度，提高了國家標準的浮塵與被測物體的撞擊速度及浮塵的顆粒，規定了砂塵的粒徑及其它測試條件，也給出了較為清晰的評價方法。

　　通過對國外涂料行業的技術標準的制定過程及所制定的方法，我們不難看出：他們的方法的得出是用戶在充分考慮了各種運行環境的情況下，由用戶和涂料企業共同研究探討，所以他們的方法給人的感覺更能體現出應用的需求。如果我們中國的主流主機廠商能夠以前瞻性的眼光去學習人家的管理方法，我們的風電行業可能要少走很多的彎路。