焊縫和角落周圍的涂層應力分析

來源:投稿網 時間:2024-01-04 10:00:08

對于核電變壓器等高精度設備，為了防止運行過程中局部過熱，低壓升降座和變壓器油箱低壓側的中間部分一般采用更合適的低磁鋼板，以減少渦流；其他部分采用碳鋼板。在C4環境下，使用的防腐涂層配套系統為聚氨酯涂料。環氧富鋅底漆和環氧云鐵涂料，分析該涂料系統，對碳鋼部分，可發揮良好的防腐效果，但需要指出的是，面對低磁鋼板部分，難以獲得理想的保護效果。通過分析核電變壓器局部涂層剝落問題，詳細調查整個生產過程，用電子顯微鏡觀察脫落涂層，并圍繞設計驗證試驗進行比較分析，了解低磁鋼板在海洋氣候環境中底漆性能。本文探討了具體的防腐工藝，現分析如下。

1.問題分析。

兩臺核電變壓器位于沿海地區，運行環境為標準海洋氣候。運行一年后，其局部涂層不同程度地脫落。油漆脫落部分位于下節油箱的中間部分和箱壁上。其基本特點是焊縫或角落周圍，基材為低磁鋼板。針對這種情況，對脫落的漆膜進行取樣和檢測，得知其厚度為270~320μm，正常情況下涂層厚度一般為210~420μm，符合噴涂厚度要求；在具體的防腐涂層配套系統中，即銀灰聚氨酯涂料。環氧云鐵中涂和環氧富鋅底漆脫落在鋼板基礎上（漏鐵），各涂層之間涂層完好。脫漆位置的基材為低磁鋼板（20mn23ALV），其他碳鋼部件的涂層相對完好。通過電子顯微鏡（500倍）觀察掉落的涂層，發現涂層表面有許多黑色物質，也可以觀察到銀色顆粒；此外，涂層表面還有透明細顆粒（直徑范圍為10~20μm）和銀色顆粒（直徑在30~40μm之間）。通過對大面積黑色物質的分析，我們了解到它可能是低磁鋼在潮濕環境中形成的氧化物（Mn.Al），而對于銀顆粒，它實際上是鋅粉顆粒。

2.基材及涂層的腐蝕機理。

對于變壓器油箱，在具體的涂裝前處理工藝上，即噴丸(采用鋼絲段長度.直徑分別為2.0mm.1.0mm)除銹，鋼板表面按相關標準(GB/T8923.1-2011)打砂后，具體除銹等級應達到Sa2.5；對于涂膜質量要求，噴涂.檢測等操作實際上是基于C4環境。

根據涂層脫落位置水平，它們都在焊縫或角落周圍，基材為低磁鋼板。經分析，可能是焊縫和角落周圍的涂層具有較大的內應力。運行一段時間后，應力釋放，導致涂層損壞。此外，損壞后，氯離子會大量滲入其中，在各種電位的金屬驅動下（Al.Fe、Zn.Mn等），經過兩年的侵蝕，基材開始生銹，這種腐蝕會隨著時間的推移而發生，基材與涂層之間的層間不斷擴大，最終導致涂層脫落。

3.試驗驗證。

3.1原材料及儀器.耗材。

選擇中遠關西涂料化工(天津)有限公司生產的富鋅底漆SDZINC500.環氧鐵紅底EPOMARINEGX。采用北京時代之峰科技有限公司生產的TT270涂層測厚儀；美國DeFelsko公司生產的ATA20A拉開法附著力測試儀；中國桂林桂量公司生產的四型數字顯示游標卡尺；山西太鋼不銹鋼有限公司生產的低磁鋼(20mn23Alv-6mm)。

3.2制備試驗樣板。

對于環氧鐵紅底漆EPOMARINEGX，其角涂層適應性好，與低磁鋼板合金元素無原電池反應。因此，SDZINC500富鋅底漆分別用于EPOMARINEGX底漆進行對比試驗，基材選用碳鋼板(Q235B)。低磁鋼板(20mn23AlV)，以GB/T9271-2008為參考。

（1）進料。碳鋼。低磁鋼（厚度為6mm）分別用剪板機進行進料，分別為6件，每件規格長。寬度分別為150mm.80mm，一側鉆兩個圓孔（直徑8mm，間距50mm）。然后根據試驗編號在兩個孔的中間打一個鋼字頭，字頭的深度需要≥0.5mm。（2）砂。將樣品放入拋丸設備中，進行砂除銹。除銹等級為Sa2.5。（3）油漆調整。攪拌兩種底漆主劑，使其完全均勻。根據說明書給出的混合比，在攪拌時，在主劑中加入適量固化劑，并加入一些配套稀釋劑，充分攪拌，使其年度能夠更好地滿足相關施工要求。需要指出的是，靜態成熟后（15min）可重復使用。（4）噴涂。將樣品掛在小型懸掛噴涂生產線上，并采用空氣噴涂法進行噴涂。需要強調的是，富鋅涂料實際上是一種固體含量高的涂料。為了防止沉淀，在噴涂開始前需要搖晃油漆罐。（5）干燥。將干燥爐的溫度調整為80℃，連續干燥30min，然后取出，將試驗板放置在實驗室14天，然后再次進行測試。

4.結果與討論。

（1）室溫放置后，基材和底漆對涂層性能的影響。在室溫條件下，涂層富鋅底漆的兩種模型的附著力基本上沒有區別表明富鋅底漆中的Zn在正常大氣環境下不會與Al.Mn（低磁板）發生原電池反應。EPOMARINEGX底漆的具體附著力大于SDZINC500富鋅底漆。（2）500h鹽霧試驗后，基材和底漆對涂層性能的影響。500h鹽霧試驗完成后，碳鋼和低磁鋼上的EPOMARINEGX底漆在具體附著力上仍大于SDZINC500富鋅底漆，涂層無銹蝕、起泡等。