國產(chǎn)水溶性硅鋼片漆在小型汽輪發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用

陸 蕓

(上海電氣集團(tuán)上海電機(jī)廠有限公司，上海 200240)

0 引言

硅鋼片絕緣漆作為電機(jī)鐵心沖片表面必要的絕緣防護(hù)材料，可應(yīng)用于小型、中型、大型電機(jī)鐵心硅鋼片的表面絕緣，以提高機(jī)組運(yùn)行性能。

目前根據(jù)產(chǎn)品的要求不同，所使用的硅鋼片漆也有所區(qū)別，用于進(jìn)行絕緣處理的硅鋼片漆主要有兩類，即有機(jī)硅鋼片漆和水溶性硅鋼片漆。水溶性硅鋼片漆較有機(jī)硅鋼片漆有著許多優(yōu)勢，水溶性漆烘焙溫度更低，固化時(shí)間更短，同時(shí)以水作為稀釋劑更為環(huán)保。水溶性硅鋼片漆如采用含填料的C6類型，則漆膜在Franklin燒損試驗(yàn)時(shí)泄漏電流低、漆膜熱收縮率低，有利于克服長鐵心在電機(jī)運(yùn)行中的蠕變收縮[1]。

一直以來水溶性硅鋼片漆為進(jìn)口產(chǎn)品所壟斷，價(jià)格較高。近年來，國產(chǎn)水溶性漆的性能取得了長足進(jìn)步，同時(shí)價(jià)格相比進(jìn)口產(chǎn)品有優(yōu)勢，為國產(chǎn)水溶性硅鋼片漆的推廣提供了可能。

我們對國產(chǎn)水溶性漆HRT1260的各項(xiàng)性能進(jìn)行了測試。結(jié)合小汽發(fā)電機(jī)沖片特點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展特性對沖片涂漆后的性能進(jìn)行測試和比較，對HRT1260在C4底涂層的相容性、厚度均勻性、硬度、附著性、柔韌性、絕緣性、耐介質(zhì)性、熱收縮性、耐熱性等進(jìn)行了一系列研究。

1 HRT1260漆性能

(1) 水溶性漆HRT1260技術(shù)指標(biāo)見表1。

(2) 水溶性漆HRT1260固化后漆膜性能技術(shù)指標(biāo)見表2。

2 試驗(yàn)

2.1 水溶性漆液測試

對多批次水溶性絕緣漆樣品進(jìn)行測試，考察漆液性能指標(biāo)的穩(wěn)定性。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表1 水溶性硅鋼片漆技術(shù)指標(biāo)

表2 水溶性硅鋼片漆固化后漆膜性能技術(shù)指標(biāo)

表3 漆液性能測試數(shù)據(jù)

2.2 涂層電氣性能試驗(yàn)

由于電氣性能與硅鋼片第一次涂層類型、厚度相關(guān)，故對電機(jī)性能進(jìn)行裸板測試。其他性能均與第一次涂層的相容性有關(guān)，故其他性能在涂層的相容性部分進(jìn)行試驗(yàn)。

試樣采用0.65 mm裸鋼板，在車間涂漆機(jī)生產(chǎn)線上涂一次漆。涂完漆的硅鋼片漆膜表面光滑、均勻，無邊緣增厚或涂覆不全現(xiàn)象。再將涂好漆的硅鋼片按試驗(yàn)要求大小進(jìn)行裁剪。

2.2.1 表面絕緣電阻測試

參照GB/T 2522—2007相關(guān)要求，采用富蘭克林電阻儀進(jìn)行測量。試樣每面測量3次，每面測試結(jié)果最小值作為測量結(jié)果，測試結(jié)果見表4。

2.2.2 電氣強(qiáng)度測試

采用50 Hz交流耐壓擊穿儀進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5。

表4 表面絕緣電阻測試數(shù)據(jù)

表5 電氣強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.3 涂層熱收縮率性能

采用0.65 mm裸鋼板，在車間涂漆機(jī)生產(chǎn)線上涂一次漆。涂完漆的硅鋼片漆膜表面光滑、均勻，無邊緣增厚或涂覆不全現(xiàn)象。試樣為100片100 mm×100 mm的方片，試驗(yàn)開始前，測定其涂層厚度。將每組試樣放置在夾具中，加壓緊固后，放入烘箱100 ℃保溫24 h為一個(gè)周期，記錄烘焙前后的高度，計(jì)算涂層收縮率。測試結(jié)果見圖1。

圖1 涂層熱收縮率數(shù)據(jù)圖

從測試結(jié)果來看，在試驗(yàn)進(jìn)行120 h以后收縮率的趨勢已趨于平緩，進(jìn)行264 h后三組試樣的收縮率分別為5.723%，5.421%，5.823%，滿足產(chǎn)品要求。

2.4 耐環(huán)境及介質(zhì)試驗(yàn)

2.4.1 耐濕熱性

取三塊試樣在溫度為45 ℃，濕度為R95±5%的環(huán)境下，連續(xù)暴露72 h，經(jīng)試驗(yàn)的試樣無涂層起泡或銹蝕現(xiàn)象。

2.4.2 耐油性

取三塊試樣在155 ℃變壓器油中浸漬24 h，經(jīng)試驗(yàn)的試樣均未發(fā)現(xiàn)涂層起泡或脫落現(xiàn)象。

2.4.3 耐水性

取三塊試樣在去沸騰離子水中浸漬24 h，經(jīng)試驗(yàn)的試樣均未發(fā)現(xiàn)涂層起泡或脫落現(xiàn)象。

2.4.4 耐溶劑性

取三塊試樣在丙酮中浸漬24 h，經(jīng)試驗(yàn)的試樣均未發(fā)現(xiàn)涂層起泡、脫落或銹蝕現(xiàn)象。

2.5 耐熱性

試驗(yàn)采用JB/T 2624熱老化試驗(yàn)方法—割線法進(jìn)行，采用水溶性硅鋼片漆E1151A為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。儀器為美國TA儀器公司產(chǎn)TGA Q500型熱分析儀。

2.5.1 試驗(yàn)過程

將E1151A和HRT1260按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行制樣。測試E1151A和HRT1260樣品的TGA，曲線見圖2、圖3和圖4，由測試曲線得到數(shù)據(jù)見表6。

圖2 水溶性硅鋼片漆E1151A樣品1#

圖3 水溶性硅鋼片漆E1151A樣品2#

圖4 水溶性硅鋼片漆HRT1260樣品1#

表6 TGA試驗(yàn)數(shù)據(jù)

以上試驗(yàn)表明水溶性漆HRT1260有較好的耐熱性，耐熱性略優(yōu)于E1151A，滿足小汽發(fā)電機(jī)沖片耐熱性要求。

3 涂漆工藝特性試驗(yàn)

3.1 水稀釋特性

將不同比例水加入HRT1260水溶性硅鋼片絕緣漆中，考察了水稀釋比例與黏度的變化關(guān)系，經(jīng)試驗(yàn)，該漆具有良好的水稀釋性。黏度與水加入量曲線見圖5。

圖5 水稀釋與黏度的關(guān)系曲線

3.2 溫度-黏度特性

溫度變化對黏度的影響。隨著溫度升高，黏度減小。溫度與黏度曲線見圖6。

3.3 PMT固化溫度

在實(shí)驗(yàn)室用烘箱作為加熱設(shè)備，測試了不同PMT下的漆膜固化程度，試驗(yàn)結(jié)果表明HRT1260絕緣漆的PMT為240～290 ℃，見圖7。

圖6 溫度與黏度關(guān)系曲線

圖7 PMT與漆膜固化度關(guān)系曲線

3.4 儲存性

樣品在室溫磨砂口瓶半瓶放置，測試室溫儲存性能。經(jīng)試驗(yàn)，放置12個(gè)月后，上層有透明狀分層現(xiàn)象，但攪拌后漆液恢復(fù)原有狀態(tài)，采用放置的漆手工涂片測試漆膜性能，主要性能見表7。根據(jù)表中試驗(yàn)值表明，水溶性漆儲存期能滿足12個(gè)月要求。

表7 儲存12個(gè)月后性能數(shù)據(jù)

4 相容性試驗(yàn)

由于小汽輪發(fā)電機(jī)優(yōu)先采用C4底涂層，故重點(diǎn)對C4涂層進(jìn)行相關(guān)相容性試驗(yàn)。試樣選用常用的太鋼、武鋼、寶鋼三大鋼廠的牌號為50W470的硅鋼片，底涂層為C4涂層，涂覆一次HRT1260硅鋼片漆。

4.1 C4底涂層涂HRT1260漆膜電氣性能

在C4底涂層上涂覆一次HRT1260漆膜厚度、表面絕緣電阻、擊穿電壓和介電強(qiáng)度見表8。

4.2 C4底涂層涂HRT1260漆膜的附著性能

按GB/T 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗(yàn)》規(guī)定的方法對試樣進(jìn)行劃格試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為0級(切割邊緣光滑，無脫落)，見圖8。

按GB/T 2522—2007《電工鋼片(帶)表面絕緣電阻、涂層附著性測試方法》規(guī)定的方法對試樣進(jìn)行涂層附著性測試，測試結(jié)果為Φ10 mm，A級(試樣沿Φ10 mm圓柱彎曲180°，漆膜無開裂)，見圖9。

表8 HRT1260漆膜電氣性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖8 劃格試驗(yàn)

圖9 涂層附著性測試

按GB/T 6739—2006《色漆和清漆 鉛筆法測定漆膜硬度》規(guī)定的方法對試樣進(jìn)行測試，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

表9 漆膜硬度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

以上試驗(yàn)結(jié)果說明，涂覆一次HRT1260后的漆膜附著性能，能滿足小汽發(fā)電機(jī)的附著性要求。

4.3 C4底涂層涂HRT1260漆膜的老化性能

試樣經(jīng)過220 ℃×168 h老化后測量厚度、擊穿電壓和絕緣電阻，見表10。

經(jīng)過220 ℃×168 h老化后的試樣，按GB/T 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗(yàn)》規(guī)定的方法對試樣進(jìn)行劃格試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為0級(切割邊緣光滑，無脫落)，見圖10。

經(jīng)過220 ℃×168 h老化后的試樣，按GB/T 2522—2007《電工鋼片(帶)表面絕緣電阻、涂層附著性測試方法》規(guī)定的方法對試樣進(jìn)行涂層附著性測試，測試結(jié)果為Φ10 mm，A級(試樣延Φ10 mm圓柱彎曲180°，漆膜無開裂)，見圖11。

表10 短時(shí)老化后性能數(shù)據(jù)

圖10 老化試樣的劃格試驗(yàn)

圖11 老化試樣的涂層附著性測試

4.4 C4底涂層涂HRT1260漆膜的疊裝系數(shù)

試樣采用太鋼50W470涂一次HRT1260，雙面涂層厚度9～10 μm，按照GB 19289—2003《電工鋼片(帶)的密度、電阻率和疊裝系數(shù)的測量方法》要求測量，試驗(yàn)結(jié)果為97.2%。采用214-1涂漆的疊裝系數(shù)為96.22%。通過太鋼50W470涂一次HRT1260漆和214-1漆的疊裝系數(shù)的對比，在同一壓力下的疊裝系數(shù)接近，能夠滿足小汽發(fā)電機(jī)的鐵心疊裝要求。

5 結(jié)論

(1) 國產(chǎn)水溶性硅鋼片漆液性能滿足產(chǎn)品技術(shù)要求。

(2) 國產(chǎn)硅鋼片漆能夠滿足現(xiàn)有涂漆設(shè)備的工藝性要求和儲存性能要求。

(3) 國產(chǎn)硅鋼片涂層與C4底涂層相容性良好，在C4涂層上的各項(xiàng)性能滿足產(chǎn)品要求。