自動噴漆在風塔內(nèi)表面防腐上的應用研究

摘 "要：該文介紹自動噴涂設備在風機塔架內(nèi)表面防腐上的應用，并闡述自動噴涂設備在風塔噴涂線上應用的優(yōu)缺點及限制。通過自動噴涂與手工噴涂的對比分析，自動噴涂節(jié)省材料、人工成本，降低對環(huán)境的污染，改善塔筒表面噴涂質(zhì)量，有效提高塔筒的制造質(zhì)量和效率，解放噴漆工的勞動力及對搶手技能的依賴，這對于同類行業(yè)噴涂設備的選用，有積極的參考價值。

關(guān)鍵詞：風機塔架；自動噴漆；手工噴涂；油漆用量；油漆定額；損耗系數(shù)

中圖分類號：TM315 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2095-2945（2025）10-0154-04

Abstract： This paper introduces the application of automatic spraying equipment in the anti-corrosion of the inner surface of wind turbine towers， and expounds the advantages， disadvantages and limitations of the application of automatic spraying equipment in the wind tower spraying line. Through the comparative analysis of automatic spraying and manual spraying， automatic spraying saves material and labor costs， reduces environmental pollution， improves the surface spraying quality of the tower， effectively improves the manufacturing quality and efficiency of the tower， and liberates the labor force of the paint workers， and reliance on sought-after skills. It has positive reference value for the selection of spraying equipment in similar industries.

Keywords： wind turbine tower; automatic painting; manual painting; paint quantity; paint quota; loss coefficient

全球?qū)π履茉吹男枨蟛粩嘣鲩L，風力發(fā)電作為一種可再生能源技術(shù)，其應用越來越廣泛。塔架表面防腐是必不可少的一道工序，其關(guān)乎著塔架的使用壽命，因此在塔架的生產(chǎn)制造過程中防腐屬于非常關(guān)鍵的一環(huán)。目前風塔的防腐作業(yè)主要依賴于人工噴涂，作業(yè)人員工作量大，人工噴涂的油漆損耗量大，且對作業(yè)人員的技能要求高，因此研究自動噴涂工藝在風塔上的應用迫在眉睫。

1 "風塔的防腐要求

風塔的防腐要求根據(jù)所處環(huán)境而定。在ISO 12944-2-2017《色漆和清漆—防護漆體系對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護—第2部分 環(huán)境分類》[1]中，環(huán)境類型分六大環(huán)境腐蝕性級別，分別為C1、C2、C3、C4、C5和CX；4種防腐涂料耐久性范圍，分別為低（L）、中等（M）、高（H）和很高（VH）。在內(nèi)陸、沿海地區(qū)的風塔防腐耐久性為ISO 12944-2-2017規(guī)定的H級，內(nèi)陸潮濕、沿海地區(qū)防腐耐久性為ISO 12944-1-2017《色漆和清漆—防護漆體系對鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護—第1部分：總則》規(guī)定的VH級。依據(jù)以上信息，海上風塔內(nèi)表面防腐等級一般為C4-H，陸上風塔內(nèi)表面防腐等級一般為主要為C3-H。

風塔防腐主要工藝流程為：鋼板表面預處理，噴砂除銹、除塵、檢測、噴涂、成品檢測和涂層維護。

風塔噴漆前須先進行表面處理，清理所有區(qū)域的油、油脂及污物、NDT殘留物，以及任何可能損害涂層性能的雜物。噴砂時鋼板及焊縫表面銹蝕必須完全清除，從而提高涂層的附著力。噴砂后鋼板表面粗糙度和清潔度根據(jù)涂層而定，表面噴鋅區(qū)粗糙度根據(jù)ISO 8503-1：2012《涂裝油漆和有關(guān)產(chǎn)品前鋼材預處理 噴射清理鋼材的表面粗糙度特性 第1部分：磨料噴射清理表面粗糙度的ISO評定比較樣塊的技術(shù)要求和定義》[2]Rz為100～150 μm，非噴鋅區(qū)粗糙度Rz為60～100 μm。噴鋅區(qū)清潔度根據(jù)ISO 8501-1-2007《涂裝油漆和有關(guān)產(chǎn)品前鋼材預處理 表面清潔度的目視評定》[3]則為Sa3級，非噴鋅區(qū)風塔內(nèi)表面清潔度根據(jù)ISO 8501-1-2007《涂裝油漆和有關(guān)產(chǎn)品前鋼材預處理 表面清潔度的目視評定》[3]則為Sa2級。

噴砂后到噴涂第一道涂層前，風塔等待時間根據(jù)所處環(huán)境而定。環(huán)境相對濕度小于85%時，等待時間不超過4 h；相對濕度小于60%時，等待時間不超過12 h。噴砂后的風塔表面不允許暴漏在有雨水、灰塵等污染物的環(huán)境中。

風塔表面噴鋅分為局部熱噴鋅和整體熱噴鋅。局部熱噴鋅一般只需要噴涂法蘭表面，具體要求根據(jù)主機廠的技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。噴鋅過程中粗糙度和清潔度必須符合上述要求。只有當鋼板溫度保持在至少10 ℃，且高于露點至少3 ℃時，才允許進行噴鋅或噴漆。噴鋅后的涂層表面要求鋅層分布均勻，無流掛、漏涂、真空和氣泡等缺陷。

在風塔進行油漆噴涂前需要對邊角、焊接附件等不易噴涂的區(qū)域采用刷涂或輥涂進行預涂。風塔內(nèi)表面采取自動噴涂結(jié)合人工補噴的方式，自動噴涂結(jié)束后對設備未噴涂到的區(qū)域進行人工手工補噴。噴涂后的漆層表面要求平整美觀，不允許出現(xiàn)氣泡、針孔、流掛、漏涂和橘皮等缺陷。

2 "風塔內(nèi)表面自動噴涂設備

根據(jù)風塔直徑的不同，設備選用不同的型號。塔筒直徑5～8 m，選用FD-N8000內(nèi)壁噴涂設備；塔筒直徑3.5～6 m，選用ZY-N-MD3560內(nèi)壁噴涂設備。

不同直徑的塔筒通過調(diào)節(jié)噴涂設備伸縮臂進行噴涂，一般噴嘴距離塔筒壁350～400 mm能呈現(xiàn)出最好的噴涂效果，所以塔筒內(nèi)焊接件的高度不能超過300 mm，如果焊接件高度超過300 mm，可以調(diào)節(jié)伸縮臂，但是塔筒表面噴涂效果不能呈現(xiàn)出最好的噴涂質(zhì)量。針對有錐度的風塔，噴涂設備由邏輯運算實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)臂的收縮伸展，保證噴嘴和筒壁的一致距離。設備自帶行走功能，便于設備在風塔內(nèi)邊行走邊噴涂。噴涂設備實物如圖1所示。

自動噴涂從風塔的一端開始，邊退邊噴，直至噴涂小車退至塔段另一端部時停止噴涂，此時噴槍距離塔段端部距離大概為1.5 m，剩余未噴涂部分需要人工補噴。如圖2所示。

設備開始使用前首先在參數(shù)設置頁面輸入產(chǎn)品參數(shù)，此處參數(shù)是指塔筒直徑、塔筒長度、涂料固含量、稀釋劑的比例、干膜厚度和塔筒旋轉(zhuǎn)速度等，在參數(shù)頁面進行當前參數(shù)的保存，后續(xù)噴涂同樣的塔筒可以直接選擇此參數(shù)（圖3）。然后運行小車到噴涂起始位置，并確認小車前進方向是否正確。

需注意在運行初始位置做好標記，運行一個來回測量與初始位置距離，設置好小車偏移量，注意偏移量的正負。噴涂完成后設備清洗，用干凈稀釋劑清洗管路，少量多次加入，直到管路清洗干凈為止（圖4）。

噴嘴是噴槍的關(guān)鍵，要定期維護、更換，噴涂約8 000 m2就需要更換。在噴涂過程中和每次作業(yè)結(jié)束后，都要認真清洗，否則附在噴嘴部分的涂料會影響噴涂質(zhì)量，每次使用后還需要及時回收剩余油漆。

風塔內(nèi)壁自動噴涂設備的使用也是有一些限制條件的。如果需要整個設備通過，那么塔筒內(nèi)壁焊接附件的間距大于設備自身寬度，且在一條直線上形成通道。如果設備是跨2道附件通過，則中間附件高度不能高于設備車輪高度。例如FD-N8000內(nèi)壁噴涂設備需要通過，則焊接件間距大于1 100 mm，焊接件高度小于240 mm，如圖5所示。

3 "油漆損耗統(tǒng)計實例分析

表1為不同塔段不同涂層膜厚自動噴涂的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

根據(jù)表1中塔筒內(nèi)壁第一道（內(nèi)底）涂層噴涂數(shù)據(jù)統(tǒng)計可得出：自動噴涂面積平均可以達到90%以上，油漆實際損耗系數(shù)平均為1.39。塔筒內(nèi)壁第一道油漆噴涂由人工噴涂系數(shù)消耗一般約為1.6，相對機器自動噴涂油漆消耗量較多，且相對自動噴涂工作時間長。

注意表2中實際測量膜厚包含了內(nèi)壁第一道油漆的干膜厚度。

根據(jù)塔筒內(nèi)壁第二道（內(nèi)面）涂層噴涂數(shù)據(jù)統(tǒng)計可得出：自動噴涂面積平均可以達到90%以上，油漆實際損耗系數(shù)平均為1.35。塔筒內(nèi)壁第二道油漆噴涂由人工噴涂系數(shù)消耗一般約為1.6，相對機器自動噴涂油漆消耗量較多，且相對自動噴涂工作時間長。

根據(jù)以上統(tǒng)計，內(nèi)壁的自動噴涂可以滿足技術(shù)規(guī)范要求的膜厚質(zhì)量，且符合80/20或者90/10原則。噴涂效率根據(jù)不同的膜厚設定，效率不同，噴涂效率為400～600 m2/h。噴涂效果如圖6所示。

4 "經(jīng)濟性分析

以某項目風塔內(nèi)壁第一道油漆噴涂為例，計算油漆用量及成本，見表3。

從表3數(shù)據(jù)可以看出：油漆自動噴涂相對手工噴涂，油漆損耗系數(shù)降低，相應的油漆使用量減少；自動噴涂的油漆材料成本費相對手工噴涂降低，降低了清洗溶劑的用量，提高材料利用率。

手工噴涂和自動噴涂油漆成形效果對比：自動噴涂能夠很好地控制噴涂軌跡不偏移，所以噴涂后的膜厚相比手工噴涂均勻，涂膜質(zhì)量誤差小且穩(wěn)定性高。

自動噴涂設備仍然有些不足：自動噴涂是按照程序機械作業(yè)，相比手工噴涂靈活性小。自動噴涂適用種類較少，對于一些涂面復雜、空間受限、需求量小的產(chǎn)品還是需要人工噴涂，且自動噴涂前期投入成本相對較高，噴涂設備的維護和保養(yǎng)也需要一定的成本和時間投入。

5 "結(jié)論

綜上所述，結(jié)論如下。

1）自動噴涂與手工噴涂相比，自動噴涂在油漆成型、漆膜均勻性、油漆損耗等方面有更突出的效果。

2）自動噴涂不僅具備穩(wěn)定的噴涂質(zhì)量，而且在解放勞動力、降低油漆使用量、綠色施工方面具有重要的積極作用。

總的來說，風塔內(nèi)壁自動化噴涂設備可根據(jù)不同型號的塔筒進行自動噴涂，在省人工、省油漆的同時，可對漆膜做到精確可控。塔筒內(nèi)壁實現(xiàn)機器自動化噴涂將在未來的生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用，為風塔行業(yè)的產(chǎn)品提供優(yōu)質(zhì)的表面涂層。隨著科技的不斷進步和環(huán)保意識的不斷加強，自動噴涂生產(chǎn)線將為更多的工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展做出更大的貢獻。

參考文獻：

[1] 色漆和清漆—防護漆體系對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護—第2部分 環(huán)境分類：ISO 12944-2-2017[S].2017.

[2] 涂裝油漆和有關(guān)產(chǎn)品前鋼材預處理 噴射清理鋼材的表面粗糙度特性 第1部分：磨料噴射清理表面粗糙度的ISO評定比較樣塊的技術(shù)要求和定義：ISO 8503-1：2012[S].2012.

[3] 涂裝油漆和有關(guān)產(chǎn)品前鋼材預處理 表面清潔度的目視評定：ISO 8501-1-2007[S].2007.