模拟评价湿热地区海上风电机组钢结构涂料环境耐久性的测评方法
【专利摘要】本发明公开了模拟评价湿热地区海上风电机组钢结构涂料环境耐久性的测评方法，包括制作试样；试样进行预处理；获得海洋大气区涂料体系、海水飞溅区涂料体系和海水全浸区涂料体系；对海洋大气区涂料体系和海水飞溅区涂料体系的试样进行动态循环试验，动态循环试验包括72h的紫外线老化试验和冷凝水加速模拟试验以及96h中性盐雾试验交替进行为一个周期，试验周期为5周或者10周或者15周或者20周或者25周，对于海水全浸区涂料体系的试样进行海水浸泡试验，试验周期为25周；对试验后的试样进行环境耐久性测评。该测评方法能够快速有效的评价湿热地区海上风电机组钢结构涂料的耐久性，为涂料的选择提供一手的试验证据。
【专利说明】模拟评价湿热地区海上风电机组钢结构涂料环境耐久性的测评方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及湿热地区海上涂料耐久性的评价方法，具体是指一种模拟评价湿热地区海上风电机组钢结构涂料环境耐久性的测评方法。
【背景技术】
[0002]根据海上风电机组钢结构在海洋环境中所处的具体位置不同而划分为不同的腐蚀区域,其腐蚀机理和腐蚀类型也各不相同。其腐蚀区域主要可划分为海洋大气区腐蚀、海水飞溅区腐蚀和海水全浸区腐蚀。各个区域均会采用涂料作为主要防腐手段，涂料体系大致相同，但是各个厂家的涂料品质和耐久性却千差万别。尤其在湿热地区。湿热地区指的是GB/T 4797.1中规定的我国湿热及亚湿热地区同纬度内陆及海域。在高温高湿环境下对防腐涂料的耐久性作用明显。且海上风电机组钢结构涂料维护成本昂贵，要求设计使用寿命达15年之久，对涂料耐久性要求高。针对上述情况，设计一种能够快速、有效的评价海上风电机组钢结构涂料环境耐久性显得尤为重要。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种模拟评价湿热地区海上风电机组钢结构涂料环境耐久性的测评方法，该测评方法能够快速有效的评价湿热地区海上风电机组钢结构涂料的耐久性，为涂料的选择提供一手的试验证据。
[0004]本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的:
[0005]模拟评价湿热地区海上风电机组钢结构涂料环境耐久性的测评方法，其特征在于:所述测评方法的评价对象包括海洋大气区涂料体系、海水飞溅区涂料体系和海水全浸区涂料体系三个体系，该测评方法包括如下步骤:
[0006](I)制作试样，对于海洋大气区涂料体系、海水飞溅区涂料体系和海水全浸区涂料体系三个体系，每种体系涂料测试均需准备五块试样；
[0007](2)对试样进行预处理；
[0008](3)对于步骤(2)处理后的试样涂覆涂料，涂覆完毕后获得海洋大气区涂料体系、海水飞溅区涂料体系和海水全浸区涂料体系三个体系，在下述的环境耐久性试验开始前应使涂料完全固化；
[0009](4)对于步骤(3)获得的海水飞溅区涂料体系和海水全浸区涂料体系，均需要先选择两块试样进行耐阴极剥离试验；
[0010](5)对于海水飞溅区涂料体系剩余的试样、海水全浸区涂料体系剩余的试样以及海洋大气区涂料体系的全部试样，在试样上刻划一条加速线；
[0011](6)对步骤(5)中海洋大气区涂料体系和海水飞溅区涂料体系的试样进行动态循环试验；对于海水全浸区涂料体系的试样进行海水浸泡试验；
[0012](7)对步骤(6)获得的试验后的试样，用拉开法测量涂料附着力，如果测试结果小于等于5MPa，则测评结果不合格，如果涂料附着力的测试结果大于5MPa，则进行下述步骤
(8)的试验；
[0013](8)除掉试样的漆膜之后，测量加速线中9个点的腐蚀宽度，该9个点包括加速线中点、中点两侧各4个点,相邻的点之间的间距为5mm,通过公式M = (C-W) /2来计算腐蚀漫延值M，其中，C是9个点腐蚀宽度的平均值，W是加速线的初始宽度，对于无富锌底漆涂料体系，如果M〈8，则涂料环境耐久性的测评结果合格，否则不合格；对于有富锌底漆的涂料体系，如果M〈3，则涂料环境耐久性的测评结果合格，否则不合格。
[0014]本发明中，所述步骤⑴中采用符合ISO 1514规定的钢材制作试样，试样长宽高的尺寸为150mmX75mmX5mm ;所述步骤(5)中在试样上刻划的加速线长50mm、宽2mm加速线，加速线为与试样短边相平行的一条直线，加速线要求完全划透涂料露出金属底材，加速线距离试样两条长边的距离均为12.5mm，距离试样一条短边的距离为25mm。
[0015]本发明中，所述步骤(2)对试样进行预处理的具体方法为:清除步骤(I)中试样表面的油脂，对试样表面进行喷砂处理，喷砂结果要达到ISO 8501-1中规定的Sa2.5级，每块试样的测试面的表面粗糙度应该与ISO 8503-1中规定的中级相一致，试样在涂覆涂料前保持干燥。
[0016]本发明中，所述步骤(3)对试样涂覆涂料时采用多层涂料涂覆，对涂覆的每一层涂料，在进行下一层涂覆前，都要根据ISO 19840标准要求在5个部位测量试样表面的干膜厚度，保证试样上每道涂料的干膜厚度应在±0.25倍的额定干膜厚度之间，对于每道涂料，都要根据涂料制造商规定的间隔时间涂覆下一层。
[0017]本发明中，所述步骤(4)中耐阴极剥离试验的试验参考标准为ISO 15711。
[0018]本发明中，所述步骤￠)中的动态循环试验包括72h的紫外线老化试验和冷凝水加速模拟试验以及96h中性盐雾试验交替进行为一个周期，试验周期为5周或者10周或者15周或者20周或者25周，其中，紫外线老化试验和冷凝水加速模拟试验依照标准ISO11507，试验条件如下:采用ISO 11507中的方法A:4h、温度为60±3°C的紫外线照射和4h、温度为50±3°C的冷凝水交替进行，紫外线照射采用紫外线波段为340nm的II型紫外灯；所述的中性盐雾试验，依照标准ISO 9227 ;所述的海水浸泡试验，海水采用ISO 15711中规定的人造海水，试验周期为25周。
[0019]本发明中，所述步骤(7)中拉开法测量涂料附着力，测量参考测试标准IS04624。
[0020]本发明测评方法的关键环节如下:
[0021]I)利用紫外人工老化试验和中性盐雾试验交替进行模拟加速试验
[0022]传统的试验为紫外人工老化试验与中性盐雾试验分开进行，2000h以上的紫外人工老化试验及4000h以上的盐雾试验。时间较长，且模拟性较差，将其交叉进行试验，经与现实环境作对比，模拟性好，且用时短、成本低。
[0023]2)对海洋大气区、海水飞溅区及海水全浸区涂料采取分类评价
[0024]海上风电钢结构根据腐蚀原理不同，所采用的涂料体系不同，可分为海洋大气区、海水飞溅区、海水全浸区三类，采取不同的试验模拟方法进行评价。
[0025]与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果:
[0026](I)本发明中可以更加快速有效的评价湿热海上风电钢结构涂料的耐久性。
[0027](2)本发明有利于海上风电钢结构涂料新体系的开发。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0029]图1是本发明测评方法中划有加速线的试样的结构示意图。
[0030]附图标记说明
[0031]1、试样；2、加速线
【具体实施方式】
[0032]模拟评价湿热地区海上风电机组钢结构涂料环境耐久性的测评方法，该测评方法的评价对象包括海洋大气区涂料体系、海水飞溅区涂料体系和海水全浸区涂料体系三个体系，该测评方法分别对海洋大气区涂料体系、海水飞溅区涂料体系和海水全浸区涂料体系进行测评，具体包括如下步骤:
[0033](I)以湿热海洋大气区涂料的环境耐久性评价为例，采用符合ISO 1514规定的钢材制作试样。试样的尺寸为150mmX 75mmX 5mm,共三块试样,标记为试样1、试样I1、试样III。采用现有的常规方法来清除试样表面的油脂，然后对试样进行喷砂处理，喷砂结果要达到ISO 8501-1中规定的Sa2.5级，每块试样的测试面的表面粗糙度应该与ISO 8503-1中规定的中级相一致。试样在涂覆涂料前，应该保持干燥，并且不能沾染灰尘和其他杂质。
[0034]在试样I分别涂覆底漆(底漆采用环氧富锌底漆，额定厚度60 μ m)、中间漆(中间漆采用环氧云铁中间漆，额定干膜厚度160 μ m)、及面漆(面漆采用聚氨酯面漆+氟碳面漆，额定干膜厚度40μπι+40μπι)。涂覆涂料时采用多层涂料涂覆，对涂覆的每一层涂料，在进行下一层涂覆前，都要根据ISO 19840标准要求在5个部位测量试样表面的干膜厚度，保证试样上每道涂料的干膜厚度应在±0.25倍的额定干膜厚度之间，对于每道涂料，都要根据涂料制造商规定的间隔时间涂覆下一层，在试验开始如，涂料体系应使涂料完全固化。
[0035]如图1所示，在每一个试样I涂料上划一条露出所有涂料的加速线2，该加速线50mm长、2mm宽，加速线2为与试样短边相平行的一条直线，加速线2要求完全划透涂料露出金属底材，加速线2距离试样I两条长边的距离均为12.5mm，距离试样I 一条短边的距离为 25mm。
[0036]对涂料类别为海洋大气区试样开展动态循环试验，动态循环试验为72h的紫外线和冷凝水试验以及96h中性盐雾试验交替进行，其中紫外线和水的暴露试验依照标准ISO11507:2007，试验条件如下:IS0 11507中的方法A:4h、温度为63°C的紫外线照射和4h、温度为53°C的冷凝水交替进行，紫外线照射采用UVA为340nm的II型紫外灯，UVA是指紫外线波段；其中中性盐雾试验，依照标准IS09227 ;循环次数为10个周期。
[0037]试验后试样I用拉开法测量涂料附着力，测量参考测试标准ISO 4624，附着力测试结果为6.50MPa>5MPa,符合规定。如果测试结果小于等于5MPa,则测评结果不合格,如果涂料附着力的测试结果大于5MPa，则进行下述试验。
[0038]除掉已腐蚀的漆膜之后，测量试样a加速线9个点的腐蚀宽度，该9个点包括加速线中点、中点两侧各4个点，相邻的点之间的间距为5mm，9个点的腐蚀宽度分别为5mm、6mm、6mm、4mm, 10mm、8mm、6mm、7mm、14mm,通过公式M = (C-W)/2来计算腐蚀漫延值M,其中,C是9个点腐蚀宽度的平均值为7.3mm, W初始宽度为2mm。腐蚀漫延值M = (C-W)/2 = 2.65，海洋大气区涂料为有富锌底漆的涂料体系M〈3，则该海洋大气区涂料为耐久性测试评价为10个周期内合格试样。依次试样I1、试样III，试样也均为合格试样，所以该大气区涂料为10周期合格。
[0039](2)以湿热海洋飞溅区涂料的环境耐久性评价为例，采用符合ISO 1514规定的钢材制作试样。试样的尺寸为150mmX 75mmX 5mm,共五块试样,标记为试样a、试样b、试样C、试样d、试样e。采用现有的常规方法来清除试样表面的油脂，然后对试样进行喷砂处理，喷砂结果要达到ISO 8501-1中规定的Sa2.5级，每块试样的测试面的表面粗糙度应该与ISO8503-1中规定的中级相一致。试样在涂覆涂料前，应该保持干燥，并且不能沾染灰尘和其他杂质。
[0040]在试样分别涂覆底漆(底漆采用环氧底漆，额定厚度80 μ m)、耐磨漆(耐磨漆采用环氧玻璃鳞片漆，额定干膜厚度800 μ m)。涂覆涂料时采用多层涂料涂覆，对涂覆的每一层涂料，在进行下一层涂覆前，都要根据ISO 19840标准要求在5个部位测量试样表面的干膜厚度，保证试样上每道涂料的干膜厚度应在±0.25倍的额定干膜厚度之间，对于每道涂料，都要根据涂料制造商规定的间隔时间涂覆下一层，在试验开始如，涂料体系应使涂料完全固化。
[0041]如图1所示，在试样a、试样b、试样c每一个试样I涂料上划一条露出所有涂料的加速线2，该加速线50mm长、2mm宽，加速线2为与试样短边相平行的一条直线，加速线2要求完全划透涂料露出金属底材，加速线2距离试样I两条长边的距离均为12.5mm，距离试样I 一条短边的距离为25mm。
[0042]对试样d、试样e开展耐阴极剥离试验，试样人造漏涂孔周围均无腐蚀扩展及气泡出现，耐阴极剥离试验参考标准ISO 15711。在对试样a、试样b、试样C开展动态循环试验，动态循环试验为72h的紫外线和冷凝水试验以及96h中性盐雾试验交替进行，其中紫外线和水的暴露试验依照标准ISO 11507:2007，试验条件如下:IS0 11507中的方法A:4h、温度为57°C的紫外线照射和4h、温度为47°C的冷凝水交替进行，紫外线照射采用UVA为340nm的II型紫外灯；其中中性盐雾试验，依照标准ISO 9227 ;循环次数为10个周期。
[0043]试验后试样a用拉开法测量涂料附着力，测量参考测试标准ISO 4624，附着力测试结果为7.25MPa>5MPa，符合规定。如果测试结果小于等于5MPa，则测评结果不合格，如果涂料附着力的测试结果大于5MPa，则进行下述试验。
[0044]除掉已腐蚀的漆膜之后，测量试样a加速线9个点的腐蚀宽度，该9个点包括加速线中点、中点两侧各4个点，相邻的点之间的间距为5mm，9个点的腐蚀宽度分别为12mm、16mm、22mm、28mm, 12mm、29mm、16mm、32mm、20mm,通过公式 M = (C-W) /2 来计算腐蚀漫延值 Μ,其中，C是9个点腐蚀宽度的平均值为20.8mm，W初始宽度为2mm。腐蚀漫延值M= (C-W)/2=9.4，海洋大气区涂料为有富锌底漆的涂料体系M>8，则该海洋大气区涂料为耐久性测试评价为10个周期内不合格试样。依次试样b附着力6.90 MPa>5 MPa, M = 6.6〈8，为合格样，试样c附着力8.22 MPa>5 MPa7M = 8.2>8，为不合格试样，所以该海洋飞溅区涂料为10周期不合格。
[0045](3)以湿热海洋全浸区涂料的环境耐久性评价为例，采用符合ISO 1514规定的钢材制作试样。试样的尺寸为150mmX 75mmX 5mm,共五块试样,标记为试样A、试样B、试样C、试样D、试样E。采用现有的常规方法来清除试样表面的油脂，然后对试样进行喷砂处理，喷砂结果要达到ISO 8501-1中规定的Sa2.5级，每块试样的测试面的表面粗糙度应该与ISO8503-1中规定的中级相一致。试样在涂覆涂料前，应该保持干燥，并且不能沾染灰尘和其他杂质。
[0046]在试样分别涂覆底漆(底漆采用环氧底漆，额定厚度80 μ m)、耐磨漆(耐磨漆采用环氧玻璃鳞片漆，额定干膜厚度400 μ m)。涂覆涂料时采用多层涂料涂覆，对涂覆的每一层涂料，在进行下一层涂覆前，都要根据ISO 19840标准要求在5个部位测量试样表面的干膜厚度，保证试样上每道涂料的干膜厚度应在±0.25倍的额定干膜厚度之间，对于每道涂料，都要根据涂料制造商规定的间隔时间涂覆下一层，在试验开始如，涂料体系应使涂料完全固化。
[0047]如图1所示，在试样A、试样B、试样C每一个试样I涂料上划一条露出所有涂料的加速线2，该加速线50mm长、2mm宽，加速线2要求完全划透涂料露出金属底材，加速线2为与试样短边相平行的一条直线，加速线2距离试样I两条长边的距离均为12.5mm,距离试样I 一条短边的距离为25mm。
[0048]对试样D、试样E开展耐阴极剥离试验，试样人造漏涂孔周围均无腐蚀扩展及气泡出现，耐阴极剥离试验参考标准ISO 15711。在对试样A、试样B、试样C开展耐海水浸泡试验，海水采用ISO 15711中规定的人造海水，试验周期为25周。
[0049]试验后试样用拉开法测量涂料附着力，测量参考测试标准ISO 4624，附着力测试结果为7.45MPa>5MPa，符合规定。如果测试结果小于等于5MPa，则测评结果不合格，如果涂料附着力的测试结果大于5MPa，则进行下述试验。
[0050]除掉已腐蚀的漆膜之后，测量试样A加速线9个点的腐蚀宽度，该9个点包括加速线中点、中点两侧各4个点，相邻的点之间的间距为5mm，9个点的腐蚀宽度分别为5mm、4mm、3mm、8mm, 2mm、2mm、4mm、5mm、10mm,通过公式M = (C-W) /2来计算腐蚀漫延值Μ,其中,C是9个点腐蚀宽度的平均值为4.8mm，W初始宽度为2mm。腐蚀漫延值M = (C-W)/2 = 1.4，海洋大气区涂料为有富锌底漆的涂料体系M〈3，则该海水飞溅区涂料为耐久性测试评价合格试样。依次试样B附着力6.45 MPa>5 MPa, M = 0.6〈8，为合格样，试样C附着力7.66 MPa>5MPa, M = 2.2〈3，为合格试样，所以该海水全浸区涂料合格。
[0051]本发明中海上钢结构涂料的环境耐久性评价测量方法实现了更快速、更真实的模拟海洋环境腐蚀情况。
[0052]本实施例中，对海洋大气区涂料体系和海水飞溅区涂料体系的试样进行动态循环试验，动态循环试验包括72h的紫外线老化试验和冷凝水加速模拟试验以及96h中性盐雾试验交替进行为一个周期，试验周期可以参考涂料的性能优劣，根据实际需要来选取5周或者10周或者15周或者20周或者25周均可。
[0053]本实施例中，对于海洋大气区涂料体系和海水飞溅区涂料体系的试样进行动态循环试验获得的试样，以及对于海水全浸区涂料体系的试样进行海水浸泡试验获得的试样，用用拉开法测量涂料附着力，测量参考测试标准ISO 4624，如果测试结果小于等于5MPa，则涂料环境耐久性的测评结果不合格。
[0054]如果涂料附着力的测试结果大于5MPa，则再用刀片除掉试样的漆膜之后，测量加速线中9个点的腐蚀宽度，通过公式M = (C-W) /2来计算腐蚀漫延值M,对于无富锌底漆涂料体系，如果M〈8，则涂料环境耐久性的测评结果合格，否则不合格；对于有富锌底漆的涂料体系，如果M〈3，则涂料环境耐久性的测评结果合格，否则不合格。
[0055]本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.模拟评价湿热地区海上风电机组钢结构涂料环境耐久性的测评方法，其特征在于:所述测评方法的评价对象包括海洋大气区涂料体系、海水飞溅区涂料体系和海水全浸区涂料体系三个体系，该测评方法包括如下步骤: (1)制作试样，对于海洋大气区涂料体系、海水飞溅区涂料体系和海水全浸区涂料体系三个体系，每种体系涂料测试均需准备五块试样； (2)对试样进行预处理； (3)对于步骤(2)处理后的试样涂覆涂料，涂覆完毕后获得海洋大气区涂料体系、海水飞溅区涂料体系和海水全浸区涂料体系三个体系，在下述的环境耐久性试验开始前应使涂料完全固化； (4)对于步骤(3)获得的海水飞溅区涂料体系和海水全浸区涂料体系，均需要先选择两块试样进行耐阴极剥离试验； (5)对于海水飞溅区涂料体系剩余的试样、海水全浸区涂料体系剩余的试样以及海洋大气区涂料体系的全部试样，在试样上刻划一条加速线； (6)对步骤(5)中海洋大气区涂料体系和海水飞溅区涂料体系的试样进行动态循环试验；对于海水全浸区涂料体系的试样进行海水浸泡试验； (7)对步骤(6)获得的试验后的试样，用拉开法测量涂料附着力，如果测试结果小于等于5MPa，则测评结果不合格，如果涂料附着力的测试结果大于5MPa，则进行下述步骤(8)的试验； (8)除掉试样的漆膜之后，测量加速线中9个点的腐蚀宽度，该9个点包括加速线中点、中点两侧各4个点，相邻的点之间的间距为5mm，通过公式M = (C-W)/2来计算腐蚀漫延值M，其中，C是9个点腐蚀宽度的平均值，W是加速线的初始宽度，对于无富锌底漆涂料体系，如果M〈8，则涂料环境耐久性的测评结果合格，否则不合格；对于有富锌底漆的涂料体系，如果M〈3，则涂料环境耐久性的测评结果合格，否则不合格。
2.根据权利要求1所述的模拟评价湿热地区海上风电机组钢结构涂料环境耐久性的测评方法，其特征在于:所述步骤(I)中采用符合ISO 1514规定的钢材制作试样，试样长宽高的尺寸为150mmX75mmX5mm ;所述步骤(5)中在试样上刻划的加速线长50mm、宽2mm加速线，加速线为与试样短边相平行的一条直线，加速线要求完全划透涂料露出金属底材，力口速线距离试样两条长边的距离均为12.5mm，距离试样一条短边的距离为25mm。
3.根据权利要求1所述的模拟评价湿热地区海上风电机组钢结构涂料环境耐久性的测评方法，其特征在于:所述步骤(2)对试样进行预处理的具体方法为:清除步骤(I)中试样表面的油脂，对试样表面进行喷砂处理，喷砂结果要达到IS08501-1中规定的Sa2.5级，每块试样的测试面的表面粗糙度应该与ISO 8503-1中规定的中级相一致，试样在涂覆涂料前保持干燥。
4.根据权利要求1所述的模拟评价湿热地区海上风电机组钢结构涂料环境耐久性的测评方法，其特征在于:所述步骤(3)对试样涂覆涂料时采用多层涂料涂覆，对涂覆的每一层涂料，在进行下一层涂覆前，都要根据ISO 19840标准要求在5个部位测量试样表面的干膜厚度，保证试样上每道涂料的干膜厚度应在±0.25倍的额定干膜厚度之间，对于每道涂料，都要根据涂料制造商规定的间隔时间涂覆下一层。
5.根据权利要求1所述的模拟评价湿热地区海上风电机组钢结构涂料环境耐久性的测评方法，其特征在于:所述步骤(4)中耐阴极剥离试验的试验参考标准为ISO 15711。
6.根据权利要求1所述的模拟评价湿热地区海上风电机组钢结构涂料环境耐久性的测评方法，其特征在于:所述步骤(6)中的动态循环试验包括72h的紫外线老化试验和冷凝水加速模拟试验以及96h中性盐雾试验交替进行为一个周期，试验周期为5周或者10周或者15周或者20周或者25周，其中，紫外线老化试验和冷凝水加速模拟试验依照标准ISO11507，试验条件如下:采用ISO 11507中的方法A:4h、温度为60±3°C的紫外线照射和4h、温度为50±3°C的冷凝水交替进行，紫外线照射采用紫外线波段为340nm的II型紫外灯；所述的中性盐雾试验，依照标准IS09227 ;所述的海水浸泡试验，海水采用ISO 15711中规定的人造海水，试验周期为25周。
7.根据权利要求1所述的模拟评价湿热地区海上风电机组钢结构涂料环境耐久性的测评方法，其特征在于:所述步骤(7)中拉开法测量涂料附着力，测量参考测试标准ISO4624。
【文档编号】G01N17/00GK104359825SQ201410593728
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】陈川, 黄海军, 王俊, 揭敢新, 赵钺 申请人:中国电器科学研究院有限公司