焊缝和角落周围的涂层应力分析

来源:投稿网 时间:2024-01-04 10:00:08

对于核电变压器等高精度设备，为了防止运行过程中局部过热，低压升降座和变压器油箱低压侧的中间部分一般采用更合适的低磁钢板，以减少涡流；其他部分采用碳钢板。在C4环境下，使用的防腐涂层配套系统为聚氨酯涂料。环氧富锌底漆和环氧云铁涂料，分析该涂料系统，对碳钢部分，可发挥良好的防腐效果，但需要指出的是，面对低磁钢板部分，难以获得理想的保护效果。通过分析核电变压器局部涂层剥落问题，详细调查整个生产过程，用电子显微镜观察脱落涂层，并围绕设计验证试验进行比较分析，了解低磁钢板在海洋气候环境中底漆性能。本文探讨了具体的防腐工艺，现分析如下。

1.问题分析。

两台核电变压器位于沿海地区，运行环境为标准海洋气候。运行一年后，其局部涂层不同程度地脱落。油漆脱落部分位于下节油箱的中间部分和箱壁上。其基本特点是焊缝或角落周围，基材为低磁钢板。针对这种情况，对脱落的漆膜进行取样和检测，得知其厚度为270~320μm，正常情况下涂层厚度一般为210~420μm，符合喷涂厚度要求；在具体的防腐涂层配套系统中，即银灰聚氨酯涂料。环氧云铁中涂和环氧富锌底漆脱落在钢板基础上（漏铁），各涂层之间涂层完好。脱漆位置的基材为低磁钢板（20mn23ALV），其他碳钢部件的涂层相对完好。通过电子显微镜（500倍）观察掉落的涂层，发现涂层表面有许多黑色物质，也可以观察到银色颗粒；此外，涂层表面还有透明细颗粒（直径范围为10~20μm）和银色颗粒（直径在30~40μm之间）。通过对大面积黑色物质的分析，我们了解到它可能是低磁钢在潮湿环境中形成的氧化物（Mn.Al），而对于银颗粒，它实际上是锌粉颗粒。

2.基材及涂层的腐蚀机理。

对于变压器油箱，在具体的涂装前处理工艺上，即喷丸(采用钢丝段长度.直径分别为2.0mm.1.0mm)除锈，钢板表面按相关标准(GB/T8923.1-2011)打砂后，具体除锈等级应达到Sa2.5；对于涂膜质量要求，喷涂.检测等操作实际上是基于C4环境。

根据涂层脱落位置水平，它们都在焊缝或角落周围，基材为低磁钢板。经分析，可能是焊缝和角落周围的涂层具有较大的内应力。运行一段时间后，应力释放，导致涂层损坏。此外，损坏后，氯离子会大量渗入其中，在各种电位的金属驱动下（Al.Fe、Zn.Mn等），经过两年的侵蚀，基材开始生锈，这种腐蚀会随着时间的推移而发生，基材与涂层之间的层间不断扩大，最终导致涂层脱落。

3.试验验证。

3.1原材料及仪器.耗材。

选择中远关西涂料化工(天津)有限公司生产的富锌底漆SDZINC500.环氧铁红底EPOMARINEGX。采用北京时代之峰科技有限公司生产的TT270涂层测厚仪；美国DeFelsko公司生产的ATA20A拉开法附着力测试仪；中国桂林桂量公司生产的四型数字显示游标卡尺；山西太钢不锈钢有限公司生产的低磁钢(20mn23Alv-6mm)。

3.2制备试验样板。

对于环氧铁红底漆EPOMARINEGX，其角涂层适应性好，与低磁钢板合金元素无原电池反应。因此，SDZINC500富锌底漆分别用于EPOMARINEGX底漆进行对比试验，基材选用碳钢板(Q235B)。低磁钢板(20mn23AlV)，以GB/T9271-2008为参考。

（1）进料。碳钢。低磁钢（厚度为6mm）分别用剪板机进行进料，分别为6件，每件规格长。宽度分别为150mm.80mm，一侧钻两个圆孔（直径8mm，间距50mm）。然后根据试验编号在两个孔的中间打一个钢字头，字头的深度需要≥0.5mm。（2）砂。将样品放入抛丸设备中，进行砂除锈。除锈等级为Sa2.5。（3）油漆调整。搅拌两种底漆主剂，使其完全均匀。根据说明书给出的混合比，在搅拌时，在主剂中加入适量固化剂，并加入一些配套稀释剂，充分搅拌，使其年度能够更好地满足相关施工要求。需要指出的是，静态成熟后（15min）可重复使用。（4）喷涂。将样品挂在小型悬挂喷涂生产线上，并采用空气喷涂法进行喷涂。需要强调的是，富锌涂料实际上是一种固体含量高的涂料。为了防止沉淀，在喷涂开始前需要摇晃油漆罐。（5）干燥。将干燥炉的温度调整为80℃，连续干燥30min，然后取出，将试验板放置在实验室14天，然后再次进行测试。

4.结果与讨论。

（1）室温放置后，基材和底漆对涂层性能的影响。在室温条件下，涂层富锌底漆的两种模型的附着力基本上没有区别表明富锌底漆中的Zn在正常大气环境下不会与Al.Mn（低磁板）发生原电池反应。EPOMARINEGX底漆的具体附着力大于SDZINC500富锌底漆。（2）500h盐雾试验后，基材和底漆对涂层性能的影响。500h盐雾试验完成后，碳钢和低磁钢上的EPOMARINEGX底漆在具体附着力上仍大于SDZINC500富锌底漆，涂层无锈蚀、起泡等。