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摘要：

【目的/意義】解析GB/T 31817—2015修訂要點(diǎn)，聚焦風(fēng)電葉片涂料技術(shù)升級(jí)，提出適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的涂層防護(hù)體系優(yōu)化策略，推動(dòng)行業(yè)向高效、環(huán)保、長效方向發(fā)展?！痉治?評(píng)論/進(jìn)展】本次修訂在多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了重要更新：建立了針對(duì)玻璃鋼基材涂層體系的腐蝕（老化）環(huán)境分類體系，以溫度帶、地域?qū)傩约澳昃邓繛橹饕獎(jiǎng)澐忠罁?jù)；新增聚天門冬氨酸酯、水性聚氨酯、水性氟碳等多種涂層體系，并細(xì)化不同環(huán)境下的膜厚要求；提升附著力、耐老化性、耐濕性等指標(biāo)，新增斷裂伸長率、耐雨蝕、低溫/濕熱循環(huán)、防結(jié)冰接觸角、耐霉菌等關(guān)鍵性能，取消耐鹽霧指標(biāo)，強(qiáng)化VOC限值；優(yōu)化表面處理方法，明確輥涂、刮涂等適用工藝，增設(shè)維修維護(hù)與環(huán)保施工要求?！窘Y(jié)論/展望】修訂后標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)環(huán)境適應(yīng)性、綠色化、工程實(shí)用性的全面提升，但在環(huán)境分類精細(xì)化、厚度設(shè)計(jì)依據(jù)、性能評(píng)價(jià)體系等方面仍存在局限。未來需加強(qiáng)環(huán)境-老化機(jī)理研究、完善性能評(píng)價(jià)方法、建立全生命周期數(shù)據(jù)庫，并關(guān)注新材料、新技術(shù)在極端環(huán)境下的應(yīng)用，為后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)提供支撐。GB/T 31817—2015修訂版預(yù)計(jì)2026年頒布實(shí)施。

 

關(guān)鍵詞：

葉片涂料；腐蝕環(huán)境；性能要求；施工工藝；GB/T 31817

 

GB/T 31817—2015《風(fēng)力發(fā)電設(shè)施防護(hù)涂裝技術(shù)規(guī)范》雖對(duì)風(fēng)電機(jī)組防護(hù)涂裝工作起到了一定推動(dòng)作用，但行業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)已發(fā)生深刻變化。該標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后不久，風(fēng)電行業(yè)即進(jìn)入高速擴(kuò)張期，裝機(jī)規(guī)模呈爆發(fā)式增長，葉片尺寸持續(xù)增大，單機(jī)發(fā)電量顯著提升，機(jī)組服役環(huán)境更趨復(fù)雜多元，對(duì)防護(hù)涂層耐久性提出了更高要求，亟需性能更優(yōu)的風(fēng)電防護(hù)涂料。與此同時(shí)，在環(huán)保政策驅(qū)動(dòng)下，涂料技術(shù)正加速向無溶劑、高固體分、水性化方向轉(zhuǎn)型；加之新版國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 12944、DNV認(rèn)證體系，以及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、主機(jī)廠、葉片廠及塔筒廠的最新企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，均需系統(tǒng)梳理與吸收借鑒。綜合上述背景，修訂GB/T 31817的必要性愈發(fā)凸顯。修訂后的標(biāo)準(zhǔn)將更貼合風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展需求，更有力推動(dòng)風(fēng)電防護(hù)涂裝技術(shù)向高效、環(huán)保、長效的方向發(fā)展。

近年來，風(fēng)電葉片涂料領(lǐng)域技術(shù)突破與應(yīng)用創(chuàng)新顯著：無溶劑、水性涂料已規(guī)?；占?，市場(chǎng)占比超50%；針對(duì)葉片前緣高沖蝕場(chǎng)景開發(fā)的高性能專用保護(hù)涂料，憑優(yōu)異耐沖蝕性獲行業(yè)廣泛應(yīng)用。當(dāng)前，行業(yè)技術(shù)準(zhǔn)入趨標(biāo)準(zhǔn)化——主流主機(jī)廠及葉片廠普遍將DNV認(rèn)證作為涂料準(zhǔn)入基準(zhǔn)，技術(shù)要求對(duì)標(biāo)DNVGL-CP-0424；同時(shí)，企業(yè)結(jié)合產(chǎn)品特性與應(yīng)用場(chǎng)景配套制定企標(biāo)?，F(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系雖基本滿足應(yīng)用需求，但技術(shù)細(xì)節(jié)仍有優(yōu)化空間：不同標(biāo)準(zhǔn)間部分指標(biāo)設(shè)定、試驗(yàn)方法存差異，個(gè)別條款表述準(zhǔn)確性待提升。修訂后的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)覆蓋了葉片腐蝕（老化）環(huán)境分類、涂層設(shè)計(jì)原則、涂料及涂層性能要求、施工工藝等核心內(nèi)容，以推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)技術(shù)發(fā)展同步。

 

1 葉片涂層防護(hù)體系腐蝕（老化）環(huán)境類型

風(fēng)電葉片通常采用纖維增強(qiáng)高分子樹脂基復(fù)合材料制備，當(dāng)前主流采用環(huán)氧樹脂與玻璃纖維復(fù)合的體系。然而環(huán)氧樹脂本身耐候性不足，在大氣環(huán)境中長期曝曬易發(fā)生粉化現(xiàn)象，因此需通過耐候性涂層提供保護(hù)。葉片的玻璃鋼基材與外部防護(hù)涂層在大氣老化過程中面臨的環(huán)境因子基本趨同，主要腐蝕（老化）因子涵蓋溫度、濕度、太陽輻照（尤其是紫外線）、腐蝕性大氣成分（以氮氧化物、硫氧化物為主）、氯化物及微生物等。具體作用機(jī)制如下：溫度升高會(huì)加速涂料老化進(jìn)程，顯著增加粉化速度；高濕度環(huán)境下，涂料吸濕后易引發(fā)成膜物質(zhì)分解，同時(shí)促使顏填料粒子與基體的界面結(jié)合弱化，雙重作用加速粉化；鹽霧雖不直接破壞涂層結(jié)構(gòu)，但其導(dǎo)致涂層表面鹽粒沉積，顯著增加表面吸濕性，間接加速粉化進(jìn)程；太陽輻照（尤其是紫外線）強(qiáng)度越高，對(duì)涂層的光降解作用越顯著，加速粉化發(fā)生；氮氧化物、硫氧化物等腐蝕性氣體會(huì)與涂層成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，直接破壞涂層結(jié)構(gòu)。

原標(biāo)準(zhǔn)中，玻璃鋼基材與鋼結(jié)構(gòu)基材的腐蝕環(huán)境分類直接引用ISO 12944-2的規(guī)定。然而，盡管玻璃鋼基材與鋼鐵基材的腐蝕（老化）影響因素存在一定共性，但其差異同樣顯著——尤其在涂層涂覆后的腐蝕（老化）破壞機(jī)制方面，二者表現(xiàn)出截然不同的特性。為更精準(zhǔn)表征腐蝕（老化）環(huán)境因子對(duì)玻璃鋼基材涂層體系的破壞作用，新標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)性制定了玻璃鋼基材涂層腐蝕環(huán)境分類體系。該體系創(chuàng)新性地采用溫度帶、地域?qū)傩裕êＳ?陸地）及年均降水量3個(gè)關(guān)鍵維度進(jìn)行劃分，并同步列出了各腐蝕環(huán)境類型對(duì)應(yīng)的典型區(qū)域，顯著提升了標(biāo)準(zhǔn)對(duì)玻璃鋼基材實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的適配性。

考慮到風(fēng)電場(chǎng)選址通常位于風(fēng)能資源富集區(qū)域，且普遍遠(yuǎn)離工業(yè)污染聚集區(qū)，酸性大氣污染物的影響幾率較低、影響程度較小，并非主要腐蝕因素。同時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)一般避開高海拔、強(qiáng)輻照的高原氣候區(qū)，并且此類高輻照區(qū)域往往伴隨低溫低濕特征，紫外線輻照作用與溫濕度條件形成抵消效應(yīng)，故一般無需將紫外線作為重點(diǎn)考量因素。在老化環(huán)境分級(jí)體系中，溫度與相對(duì)濕度被確定為關(guān)鍵控制參數(shù)：溫度帶的劃分以溫度為核心參數(shù)，邊界界定明確，具備良好的工程實(shí)用性；降雨量與相對(duì)濕度高度關(guān)聯(lián)，且雨滴對(duì)旋轉(zhuǎn)葉片的沖刷作用是重要的環(huán)境侵蝕因素，同時(shí)降雨量數(shù)據(jù)具有可參考的邊界劃分標(biāo)準(zhǔn)，便于實(shí)際應(yīng)用?；谝陨戏治?，最終確定以溫度帶與降雨量作為主要分級(jí)依據(jù)，并特別納入海上環(huán)境吸濕性氯化物在涂層表面的沉積破壞效應(yīng)，構(gòu)建了針對(duì)玻璃鋼基材涂層防護(hù)（老化）的分級(jí)體系。對(duì)于特殊區(qū)域（如紫外線輻射異常區(qū)、酸雨頻發(fā)區(qū)及風(fēng)沙侵蝕區(qū)），可根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景補(bǔ)充考慮。

 

2 風(fēng)電葉片涂層配套體系

原版標(biāo)準(zhǔn)中，風(fēng)電葉片涂層配套體系僅包含聚氨酯體系。新標(biāo)準(zhǔn)在延續(xù)原有聚氨酯體系的基礎(chǔ)上，新增了聚天門冬氨酸酯體系、水性聚氨酯體系及水性氟碳體系等多元化配套方案，具體配套體系詳見表1。

表1 風(fēng)電葉片涂層體系配套要求

Table 1　Coating system requirements for wind turbine blades

注：對(duì)于葉片表面不平整的部分，應(yīng)先通過刮涂整形膩?zhàn)雍歪樋啄佔(zhàn)舆M(jìn)行修整，使其表面平整，然后再施涂配套的涂層體系。

在風(fēng)電葉片距離葉尖前1/3的葉片表面區(qū)域（或商定），以及距離葉尖1/3~2/3葉片表面（或商定）的前緣部位加涂1~2道面漆，干膜厚度為40~100 μm。

根據(jù)涂裝時(shí)每道膜厚的便利性，底漆和面漆的膜厚可以適當(dāng)調(diào)整，但是要確?？偰ず窈兔嫫崮ず癫唤档?。

當(dāng)葉片有防結(jié)冰需求時(shí)，最后一道面漆可采用防結(jié)冰面漆。建議使用耐候性優(yōu)異、防結(jié)冰能力持續(xù)性好的涂料。

葉片前緣部位在距離葉尖前1/3區(qū)域（或商定）應(yīng)在涂料體系基礎(chǔ)上加涂前緣保護(hù)漆或加裝前緣保護(hù)膜。該涂料體系基礎(chǔ)可以是完整的上述涂層體系，也可以是其中的部分涂層，或者是專門設(shè)計(jì)的涂層體系。前緣保護(hù)漆設(shè)計(jì)干膜厚度不應(yīng)低于300 μm，潮濕降水、高溫高濕、沙塵、海洋環(huán)境下應(yīng)適當(dāng)增加前緣保護(hù)漆涂層厚度。在設(shè)計(jì)涂裝葉片保護(hù)漆區(qū)域中，距離葉尖的前1/3區(qū)域（或商定），可以進(jìn)一步增加前緣保護(hù)漆涂層厚度。

 

在涂料品種的選擇上，優(yōu)先選用適配風(fēng)電葉片運(yùn)行工況及腐蝕環(huán)境要求的耐候性涂料品種，并重點(diǎn)推薦低揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）型產(chǎn)品。2019年以前，風(fēng)電葉片防護(hù)普遍采用溶劑型聚氨酯涂料體系；自2019年起，無溶劑聚天門冬氨酸酯涂料與水性聚氨酯涂料的復(fù)合配套體系，以及全水性聚氨酯涂層體系逐步發(fā)展為市場(chǎng)主流選擇。其中，水性氟碳體系憑借更為突出的耐候性能，若其力學(xué)性能能夠滿足風(fēng)電葉片運(yùn)行工況要求，可實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片的更高效防護(hù)。

在涂層體系的設(shè)計(jì)策略中，存在2種可選方案：其一為單一涂層體系——當(dāng)面漆與基材的附著力滿足技術(shù)要求時(shí)，可省略底漆涂裝環(huán)節(jié)；其二為底漆+面漆的復(fù)合體系，該設(shè)計(jì)旨在充分發(fā)揮底漆厚膜涂覆的性能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)規(guī)避了底漆如面漆一樣需保持亞光外觀的限制，在配方優(yōu)化與成本控制方面更具靈活性。無論采用何種配套模式，涂層體系均需以整體協(xié)同的方式抵御粉化減薄。在此防護(hù)邏輯下，底漆如面漆一樣均應(yīng)具備優(yōu)異的耐候性與耐磨性——當(dāng)面漆因長期粉化磨損而暴露至底漆時(shí)，底漆需持續(xù)發(fā)揮對(duì)葉片基材的保護(hù)作用。這一特性與鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)體系存在本質(zhì)差異：在鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)中，底漆僅需滿足基材附著力與基礎(chǔ)防腐要求，無需具備耐候性；而風(fēng)電葉片用底漆則需同時(shí)兼顧防護(hù)、耐候與耐磨多重功能，以此保障全壽命周期的防護(hù)效能。

在涂層厚度設(shè)計(jì)層面，腐蝕（老化）環(huán)境的嚴(yán)苛程度與涂層粉化速率呈正相關(guān)——環(huán)境越惡劣，涂層粉化速度越快，需設(shè)計(jì)更高的膜厚。這一規(guī)律雖與鋼結(jié)構(gòu)體系存在共性，但核心機(jī)理存在顯著差異：靜態(tài)鋼結(jié)構(gòu)體系依賴足夠膜厚直接抵御腐蝕因子對(duì)基材的侵蝕；而動(dòng)態(tài)運(yùn)行的葉片則需在全壽命周期內(nèi)維持足夠膜厚，以對(duì)抗涂層粉化減薄漏出基材造成的影響。具體而言，葉片處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，涂層粉化速率顯著高于靜態(tài)場(chǎng)景；且越靠近葉尖區(qū)域，涂層所受摩擦力越強(qiáng)，粉化速率呈梯度遞增，因此需針對(duì)性增加該區(qū)域的涂層厚度。

針對(duì)前緣部位的涂層體系設(shè)計(jì)，需重點(diǎn)強(qiáng)化耐雨蝕性能，配置高性能耐雨蝕專用涂層。葉片旋轉(zhuǎn)過程中，前緣直接承受正向沖擊，雨滴及空氣中懸浮顆粒物對(duì)該區(qū)域的沖蝕作用尤為顯著。為應(yīng)對(duì)這一特殊工況，需采用專用前緣保護(hù)涂料或前緣保護(hù)膜進(jìn)行強(qiáng)化防護(hù)。此外，當(dāng)外來沖蝕作用增強(qiáng)（如高降水量、高顆粒物濃度環(huán)境）時(shí)，保護(hù)層厚度需相應(yīng)增加，以確保防護(hù)有效性與使用壽命。

 

3 風(fēng)電葉片涂料及涂層體系性能

風(fēng)電葉片涂層體系需在葉片高速旋轉(zhuǎn)帶來的動(dòng)態(tài)應(yīng)力環(huán)境下，充分適配復(fù)雜運(yùn)行工況中的多元腐蝕（老化）介質(zhì)條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片的全生命周期長效防護(hù)。在規(guī)定的防護(hù)周期內(nèi)，涂層體系須保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與功能完整性，具體性能要求包括：無剝落、起泡等涂層失效現(xiàn)象發(fā)生；粉化降解程度嚴(yán)格控制在基材暴露閾值以下，確保防護(hù)層對(duì)基材的持續(xù)有效遮蔽。

 

3. 1 涂層體系應(yīng)具有優(yōu)異的力學(xué)性能

3.1.1  優(yōu)異持久的附著力

修訂版標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定葉片大面涂料附著力平均值≥7 MPa，最小值不低于5 MPa，并且涂層體系經(jīng)過各種耐久性試驗(yàn)后附著力仍需要滿足以上要求。原版標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定附著力平均值≥6 MPa，最小值不低于5 MPa，且僅規(guī)定了初始附著力。之所以提高附著力要求，一是主機(jī)廠和葉片廠的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基本如此規(guī)定，并且葉片廠的實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)大多高于這一要求；二是風(fēng)電葉片越來越長，受到的應(yīng)力交變?cè)絹碓綇?qiáng)，需要更高的附著力抵御應(yīng)力疲勞的破壞作用。新標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了葉片前緣漆附著力最小值不低于5 MPa，并且剝離強(qiáng)度≥7 N/cm，之所以低于大面涂料的附著力要求，主要考慮到前緣漆涂層體系為高彈性厚涂層，特別考慮到葉片上測(cè)試還有一定弧度影響，并且前緣漆前置涂層狀態(tài)由于葉片缺陷的修復(fù)呈現(xiàn)復(fù)雜形態(tài)，使得受力點(diǎn)受力不均勻，出現(xiàn)逐級(jí)破壞，使得拉拔附著力更低，考慮到一般情況下，高彈性的前緣漆可以用手撕扯下來，但這并不意味著涂層附著力不合格，實(shí)際應(yīng)用中要區(qū)分撕扯的強(qiáng)度，所以給出了試驗(yàn)室撕裂強(qiáng)度指標(biāo)，只要滿足要求則屬于正?，F(xiàn)象。

3.1.2  涂層體系具有一定的韌性

修訂版標(biāo)準(zhǔn)增添了拉伸性能項(xiàng)目，通過斷裂伸長率的設(shè)置，考察涂層體系適應(yīng)葉片旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的應(yīng)力作用。規(guī)定了大面涂料在23 ℃、人工老化3 000 h UV-A或1 500 h UV-B后、-40 ℃的斷裂伸長率分別為10%、5%、1.5%。規(guī)定了膩?zhàn)?3 ℃時(shí)斷裂伸長率>20%、耐沖擊性≥50 cm（GB/T 20624.2），這主要考慮了膩?zhàn)訉虞^厚涂裝導(dǎo)致應(yīng)力集中，從而容易出現(xiàn)涂層交變作用力下的力學(xué)疲勞破壞，因此提出了較高的要求。前緣保護(hù)漆需要更高的斷裂伸長率，才能有效吸收外部雨滴以及空氣中顆粒物的反復(fù)沖擊，在23 ℃、人工老化3 000 h UV-A或1 500 h UV-B后、-40 ℃的斷裂伸長率，普通型分別為300%、250%、20%，加強(qiáng)型分別為500%、400%、100%。新標(biāo)準(zhǔn)沒有設(shè)計(jì)在馬口鐵板上測(cè)試力學(xué)性能，如柔韌性、彎曲試驗(yàn)、劃格試驗(yàn)和耐沖擊性，主要考慮實(shí)際應(yīng)用并非鋼鐵基材，并且已經(jīng)測(cè)試斷裂伸長率，再測(cè)試這些項(xiàng)目意義不大。

3.1.3  葉片前緣部位涂層體系耐大氣液體或固體顆粒物沖蝕性能

修訂版標(biāo)準(zhǔn)增加了前緣保護(hù)漆的耐雨蝕性能，老化前和老化后的耐雨蝕時(shí)間普通型的要求為8 h和4 h，加強(qiáng)型的要求為16 h和8 h。采用的試驗(yàn)方法為ISO/TS 19392-2，噴淋系統(tǒng)應(yīng)覆蓋試樣旋轉(zhuǎn)的全區(qū)域，水流量為（60±5）L/h，水滴直徑為2.0~2.4 mm，試件施轉(zhuǎn)速度為（1 280±10）r/min，該方法類同于DNVGL-RP-0171。

耐雨蝕試驗(yàn)說明如下：

（1）涂層的耐雨蝕時(shí)間與試驗(yàn)方法和試驗(yàn)參數(shù)相關(guān)。涂層體系耐雨蝕試驗(yàn)在葉片涂料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中經(jīng)常引用的4種方法：DNVGL-RP-0171、ASTM G73-10、ISO/TS 19392-2和ISO/TS 19392-3。試驗(yàn)參數(shù)主要包括降雨量、雨滴大小、雨滴分布和降落方式。采用旋轉(zhuǎn)臂方法時(shí)，樣件線速度也是重要參數(shù)。

（2） DNV認(rèn)證采用DNVGL-CP-0424：2016，該標(biāo)準(zhǔn)耐雨蝕試驗(yàn)引用的是ISO/TS 19392-3，但實(shí)際采用DNVGL-RP-0171。ISO/TS 19392-3是水射流方法，DNVGL-RP-0171是旋轉(zhuǎn)臂方法。實(shí)際認(rèn)證時(shí)，采用方法DNVGL-RP-0171。

（3）目前國內(nèi)葉片前緣保護(hù)漆技術(shù)要求中采用的方法和參數(shù)分為2種情況。主要是采用DNVGL-RP-0171，試驗(yàn)參數(shù)為：雨量為28~32 mm/h，雨滴直徑2.4 mm，轉(zhuǎn)速107~160 m/s，這也是本次修訂版標(biāo)準(zhǔn)采用的方法；還有采用ASTM G73-10，試驗(yàn)參數(shù)為：雨量為30~35 mm/h，雨滴直徑 1~2 mm，轉(zhuǎn)速123~160 m/s。一般認(rèn)為采用第2種方法獲得的耐雨蝕時(shí)間比第1種方法獲得的耐雨蝕時(shí)間長1倍。

（4）在設(shè)定好試驗(yàn)方法和試驗(yàn)參數(shù)后，耐雨蝕時(shí)間與漆膜厚度的關(guān)聯(lián)性很高。厚度1 mm以上甚至2~3 mm時(shí)，與實(shí)際葉片使用的前緣保護(hù)漆厚度嚴(yán)重不符，數(shù)據(jù)不能反映實(shí)際耐雨蝕性。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一般前緣保護(hù)漆膜厚不大于600 μm。

 

3. 2 涂層體系應(yīng)具有優(yōu)異的抵御腐蝕（老化）因子的能力

3.2.1  提高了人工加速老化、耐濕性要求，調(diào)整了耐化學(xué)品性要求

人工加速老化性能UV-A從2 000 h增加到3 000 h，同時(shí)增加了UV-B 1 500 h，二選一。這主要考慮提高耐老化性，降低涂層粉化減薄的速率，并且這一老化指標(biāo)要求也是DNV認(rèn)證和各主機(jī)廠葉片廠的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基本要求。

耐濕性（GB/T 13893.2，CH）指標(biāo)代替了耐濕熱性指標(biāo)（GB/T 1740），指標(biāo)從480 h提高到1 000 h（腐蝕環(huán)境Ⅰ型、Ⅱ型）和2 000 h（腐蝕環(huán)境Ⅲ型、Ⅳ型和Ⅴ型）。耐濕性1 000 h是DNV認(rèn)證和各企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，漆膜表面持續(xù)凝露試驗(yàn)足夠長，才能更好地反映苛刻濕熱環(huán)境的使用要求。

修訂版標(biāo)準(zhǔn)降低了耐酸堿性的要求。按照風(fēng)電葉片的實(shí)際腐蝕環(huán)境需要，接觸酸堿大氣氛圍程度較輕，特別是中等以下腐蝕環(huán)境幾乎不接觸，所以降低了要求。

3.2.2  增添了低溫/濕熱循環(huán)試驗(yàn)、耐50 ℃水項(xiàng)目，去掉了耐鹽霧性項(xiàng)目

修訂版標(biāo)準(zhǔn)增加了低溫/濕熱循環(huán)試驗(yàn)。在（5±2） ℃條件下保持2 h，在2 h內(nèi)均勻降溫至（-40±2） ℃，在（-40±2） ℃條件下保持6 h，在2 h內(nèi)均勻升溫至（5±2） ℃，在（5±2） ℃條件下保持2 h，在2 h內(nèi)均勻調(diào)節(jié)至（60±2） ℃、相對(duì)濕度（98±2）%的環(huán)境條件，在該條件下保持6 h，在2 h內(nèi)均勻降溫至（5±2） ℃，此為1次循環(huán)，共計(jì)24 h。模擬大氣環(huán)境高低溫濕熱交變的影響，技術(shù)指標(biāo)為42次循環(huán)（腐蝕環(huán)境Ⅰ型、Ⅱ型）和63次循環(huán)（腐蝕環(huán)境Ⅲ型、Ⅳ型和Ⅴ型）。

修訂版標(biāo)準(zhǔn)增加了50 ℃耐水性技術(shù)要求，指標(biāo)要求為72 h（腐蝕環(huán)境Ⅰ型、Ⅱ型）和240 h（腐蝕環(huán)境Ⅲ型、Ⅳ型和Ⅴ型）。這主要考慮到葉片在放置或運(yùn)輸過程中存在長期接觸雨水的部位，如果涂層耐水性不佳容易出現(xiàn)起泡現(xiàn)象。

修訂版標(biāo)準(zhǔn)去掉了耐鹽霧指標(biāo)。玻璃鋼基材涂層體系對(duì)耐鹽霧性指標(biāo)不敏感，單一的鹽霧環(huán)境對(duì)涂層并不會(huì)產(chǎn)生明顯破壞作用，只有在大氣環(huán)境紫外線的作用下，漆膜表面的鹽霧粒子吸濕使得涂層在陽光照射下更容易破壞粉化。

3.2.3  增添了水接觸角、耐霉菌性功能性項(xiàng)目

修訂版標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)防結(jié)冰面漆新增關(guān)鍵性能參數(shù)——涂層的初始水接觸角需≥100°。該指標(biāo)通過提升涂層表面疏水性，抑制冰雪黏附能力，有效降低結(jié)冰風(fēng)險(xiǎn)并減小冰層累積厚度。

修訂版標(biāo)準(zhǔn)新增耐霉菌性能要求，試驗(yàn)方法依據(jù)GB/T 1741標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，其中菌種選擇與耐霉菌等級(jí)要求需進(jìn)一步協(xié)商確定。這一技術(shù)條款的設(shè)定主要基于風(fēng)電葉片實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜性考量——盡管多數(shù)工況下漆膜表面不易滋生霉菌，但在高濕高霉風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域（如沿海、湖泊周邊或長期潮濕的運(yùn)行環(huán)境）仍需重點(diǎn)防控。霉菌滋生不僅會(huì)降低涂層表觀質(zhì)量，更會(huì)通過生物侵蝕作用加速涂層結(jié)構(gòu)劣化，導(dǎo)致涂層防護(hù)性能提前衰減，因此需針對(duì)性建立耐霉菌性能評(píng)價(jià)體系以保障葉片在復(fù)雜微生物環(huán)境下的長期可靠性。

 

3. 3 強(qiáng)調(diào)環(huán)保性，注重低VOC涂料的應(yīng)用

修訂版標(biāo)準(zhǔn)突出環(huán)保特性，對(duì)涂層體系的VOC含量提出了嚴(yán)格要求，明確規(guī)定了不揮發(fā)物含量及VOC限量指標(biāo)。鑒于風(fēng)能作為清潔能源的核心屬性，其在裝備制造全流程中需強(qiáng)化環(huán)境友好性，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的VOC含量限值顯著嚴(yán)于GB 30981和GB/T 38597。具體指標(biāo)中，溶劑型聚氨酯涂料、水性涂料、聚天門冬氨酸酯底漆及聚天門冬氨酸酯面漆的VOC含量分別被限定不高于380 g/L、150 g/L、150 g/L和250 g/L，通過量化管控推動(dòng)風(fēng)電葉片制造向低碳化、綠色化方向升級(jí)。

 

4 風(fēng)電葉片涂料施工工藝

修訂版標(biāo)準(zhǔn)與原標(biāo)準(zhǔn)相比，在葉片涂裝施工工藝部分做了較大修訂，修改了表面處理方法、增加了葉片涂裝方法和葉片維修維護(hù)等方面的內(nèi)容。

關(guān)于葉片表面工藝處理，原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在打磨前先用清潔劑和溶劑清洗去除脫模劑，再打磨玻璃鋼表面形成完全粗糙化表面，修訂版標(biāo)準(zhǔn)修改為直接進(jìn)行打磨，如果打磨后的表面涂裝涂料出現(xiàn)縮孔，考慮進(jìn)行二次打磨或清潔劑清潔。這主要考慮到清洗玻璃鋼表面的脫脂劑造成污染問題，而在具體的施工實(shí)踐中也是直接進(jìn)行打磨，一般情況下涂料施工無障礙，如果出現(xiàn)局部縮孔，一般用膩?zhàn)庸纹?，干燥后打磨，再涂裝涂料。

關(guān)于葉片涂裝工藝，原標(biāo)準(zhǔn)未對(duì)葉片涂裝方法作出專門規(guī)定。然而實(shí)際應(yīng)用中，葉片涂裝工藝與風(fēng)電塔筒存在顯著差異——受葉片幾何形態(tài)（如大曲率曲面、異形結(jié)構(gòu)）及施工效率和環(huán)保要求影響，目前葉片大面涂裝普遍不采用高壓無氣噴涂工藝，轉(zhuǎn)而以輥涂法為主要施工方式，而膩?zhàn)硬捎霉瓮渴┕?，前緣保護(hù)漆采用刮涂或輥涂施工。

關(guān)于葉片維修維護(hù)要求，修訂版標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)增設(shè)了專項(xiàng)條款，重點(diǎn)規(guī)范了葉片維修涂裝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對(duì)葉片前緣易損部位、警示漆失效區(qū)域及大面涂層破損場(chǎng)景，明確制定了破損狀態(tài)判定標(biāo)準(zhǔn)與差異化維修涂裝方法。同時(shí)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)維修用涂料提出嚴(yán)格的環(huán)保約束：現(xiàn)場(chǎng)施工涂料的VOC含量需≤100 g/L（按GB 30981.2標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試），并優(yōu)先推薦使用聚天門冬氨酸酯涂料、水性聚氨酯涂料或水性氟樹脂涂料。這一規(guī)定旨在從源頭控制高揮發(fā)性涂料的使用，有效降低戶外維修作業(yè)中無組織排放導(dǎo)致的大氣污染。

 

5 本次標(biāo)準(zhǔn)修訂的局限性和展望

GB/T 31817—2015修訂版充分吸納了行業(yè)當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)提升風(fēng)電葉片防護(hù)涂裝的規(guī)范性與長效性具有顯著意義。然而，受限于行業(yè)發(fā)展階段、與原標(biāo)準(zhǔn)的銜接性、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累等因素，本次修訂仍存在一定的局限性，有待未來持續(xù)關(guān)注與深化研究。

 

5. 1 局限性分析

5.1.1  腐蝕（老化）環(huán)境術(shù)語的精準(zhǔn)性及腐蝕（老化）環(huán)境分類的精細(xì)化

標(biāo)準(zhǔn)中涉及葉片涂層的相關(guān)概念，如“腐蝕環(huán)境”、“腐蝕因子”，雖在廣義上可理解為促使材料劣化的外部因素，但嚴(yán)格而言，“腐蝕”一詞更適用于描述金屬材料的電化學(xué)劣化過程。對(duì)于高分子復(fù)合材料（如玻璃鋼基材）及其防護(hù)涂層，采用“老化環(huán)境”、“老化因子”等術(shù)語更為精準(zhǔn)且符合學(xué)科習(xí)慣。盡管原標(biāo)準(zhǔn)及本次修訂過程均沿用了“腐蝕環(huán)境”的表述，且行業(yè)在執(zhí)行中已形成一定認(rèn)知慣性，但從科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性和與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌的角度考慮，未來修訂宜采用更準(zhǔn)確的“老化環(huán)境”概念體系。

其次，當(dāng)前的腐蝕（老化）環(huán)境分類體系主要依據(jù)溫度帶、地域?qū)傩裕êＳ?陸地）及年均降水量3個(gè)維度進(jìn)行劃分。該體系雖具備較好的工程實(shí)用性，但在精細(xì)化方面仍有提升空間。例如，降雨量的強(qiáng)度分布和時(shí)間分布對(duì)涂層老化的影響程度可能不亞于年均總量的影響；此外，多因素（如紫外線輻照強(qiáng)度、風(fēng)沙強(qiáng)度）的綜合效應(yīng)及其交互作用尚未在分類中得到充分體現(xiàn)。未來需結(jié)合更詳實(shí)的環(huán)境數(shù)據(jù)與涂層老化關(guān)聯(lián)性研究，進(jìn)一步完善分類模型。

5.1.2  涂層配套體系厚度設(shè)計(jì)的科學(xué)依據(jù)

修訂版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同環(huán)境類型和葉片部位的涂層厚度提出了具體要求。然而，支撐這些厚度設(shè)計(jì)的核心依據(jù)——涂層在服役過程中因粉化、磨損導(dǎo)致的年均減薄速率數(shù)據(jù)——尚顯不足。目前行業(yè)普遍認(rèn)為年均減薄量可能在2~10 μm區(qū)間，但該估計(jì)缺乏系統(tǒng)性的風(fēng)場(chǎng)長期跟蹤數(shù)據(jù)或加速老化-實(shí)際服役關(guān)聯(lián)模型的驗(yàn)證。涂層厚度的設(shè)定，在滿足防護(hù)壽命要求（如25 a）的同時(shí)，也需兼顧成本效益。未來亟需通過建立典型風(fēng)場(chǎng)涂層性能數(shù)據(jù)庫或開展專項(xiàng)研究，為涂層厚度的科學(xué)設(shè)計(jì)提供更堅(jiān)實(shí)的量化支撐。

5.1.3  涂料及涂層體系性能評(píng)價(jià)體系的完善性

力學(xué)性能表征：修訂版引入了斷裂伸長率指標(biāo)以評(píng)估涂層在動(dòng)態(tài)應(yīng)力下的形變能力。然而，斷裂伸長率反映的是材料的極限塑性變形能力，與葉片運(yùn)行中更關(guān)注的彈性形變恢復(fù)能力（即彈性模量、恢復(fù)率）并非完全等同。未來可探索更能直接反映涂層在交變應(yīng)力下服役行為的評(píng)價(jià)指標(biāo)或方法。

耐鹽霧試驗(yàn)的替代：雖然修訂版基于玻璃鋼涂層體系對(duì)單一鹽霧環(huán)境不敏感的特性取消了耐鹽霧指標(biāo)，但這并不意味著鹽分（尤其是海上環(huán)境的氯化物）對(duì)涂層老化無影響。在紫外線協(xié)同作用下，鹽分沉積導(dǎo)致的吸濕性增加，會(huì)加速涂層粉化。未來應(yīng)考慮發(fā)展更能模擬實(shí)際復(fù)雜老化場(chǎng)景的復(fù)合試驗(yàn)方法。

防結(jié)冰性能的長期有效性：標(biāo)準(zhǔn)目前僅規(guī)定了新涂層的初始水接觸角（≥100°）。涂層在長期服役過程中，因表面粉化、化學(xué)基團(tuán)變化等因素，其疏水性與防結(jié)冰能力會(huì)逐漸衰減。僅依靠初始水接觸角難以全面評(píng)估涂層的長效防冰性能。未來可考慮引入老化后水接觸角保持率、冰附著強(qiáng)度、水滾動(dòng)角等更能反映實(shí)際防冰效果的補(bǔ)充指標(biāo)。

 

5. 2 未來展望和發(fā)展方向

5.2.1  深化環(huán)境因素與涂層老化機(jī)理研究

未來研究應(yīng)聚焦于不同氣候區(qū)（尤其是特殊區(qū)域如高輻照、強(qiáng)酸雨、高風(fēng)沙區(qū)）環(huán)境因子（溫度、濕度、UV、降水、鹽霧、污染物、風(fēng)沙）對(duì)復(fù)合材料基材及其涂層的協(xié)同老化機(jī)理。建立環(huán)境因子-涂層性能衰減的定量關(guān)聯(lián)模型，為氣候老化環(huán)境分類的精細(xì)化、涂層體系設(shè)計(jì)的優(yōu)化以及壽命預(yù)測(cè)提供科學(xué)依據(jù)。

5.2.2  推動(dòng)涂層性能評(píng)價(jià)體系創(chuàng)新

發(fā)展更貼近葉片實(shí)際動(dòng)態(tài)服役條件的力學(xué)性能測(cè)試方法，如模擬交變應(yīng)力的疲勞測(cè)試、高應(yīng)變速率下的性能表征。建立和完善復(fù)合老化試驗(yàn)方法（如UV/冷凝/鹽霧/溫度循環(huán)復(fù)合試驗(yàn)），以更真實(shí)地模擬復(fù)雜環(huán)境下的涂層老化行為。針對(duì)防結(jié)冰、前緣保護(hù)等特殊功能涂層，構(gòu)建包含初始性能、老化后性能保持率及實(shí)際防護(hù)效果（如減冰量、初始結(jié)冰時(shí)間）的多維度評(píng)價(jià)體系。

5.2.3  加強(qiáng)全生命周期數(shù)據(jù)積累與共享

鼓勵(lì)行業(yè)建立風(fēng)電葉片涂層服役性能的長期監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)共享平臺(tái)。系統(tǒng)收集不同風(fēng)場(chǎng)環(huán)境、不同涂層體系在運(yùn)行過程中的厚度變化、外觀狀態(tài)、力學(xué)性能衰減等數(shù)據(jù)。這些寶貴的數(shù)據(jù)將為驗(yàn)證和修正現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化涂層設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)剩余壽命提供不可或缺的支撐。

5.2.4  關(guān)注新材料、新技術(shù)與新挑戰(zhàn)

持續(xù)跟蹤涂料技術(shù)發(fā)展，如新型生物基樹脂、自修復(fù)涂層、智能傳感涂層等在風(fēng)電葉片上的應(yīng)用潛力，評(píng)估其對(duì)標(biāo)準(zhǔn)更新的需求。同時(shí)，關(guān)注大型化、深遠(yuǎn)海、極端氣候區(qū)風(fēng)電發(fā)展對(duì)葉片防護(hù)提出的新挑戰(zhàn)（如更大的形變應(yīng)力、更嚴(yán)酷的海洋環(huán)境、冰雹沖擊等），前瞻性地研究相應(yīng)的防護(hù)解決方案和評(píng)價(jià)方法，為未來標(biāo)準(zhǔn)修訂做好技術(shù)儲(chǔ)備。

 

6 結(jié)　語

GB/T 31817—2015修訂版在風(fēng)電葉片涂料方面有了大幅修改：（1）環(huán)境分類科學(xué)化：摒棄了直接引用ISO 12944-2鋼結(jié)構(gòu)腐蝕環(huán)境分類的做法，創(chuàng)新性地制定了專門針對(duì)纖維增強(qiáng)樹脂玻璃鋼基材的腐蝕（老化）環(huán)境分類體系（基于溫度帶、地域?qū)傩约澳昃邓浚唬?）配套體系多元化：在保留聚氨酯體系的基礎(chǔ)上，新增了聚天門冬氨酸酯涂料、水性聚氨酯涂料、水性氟碳涂料、防結(jié)冰涂料和前緣保護(hù)漆，并且全面優(yōu)化了厚度要求和葉片具體部位的要求；（3）性能要求精細(xì)化與提升：2015版葉片涂層材料性能更多參考鋼結(jié)構(gòu)涂層體系測(cè)試要求，修訂版做了大量修改，不僅提高了耐人工老化性、耐濕性的要求，還增加了拉伸性能、低溫/濕熱交變性能和耐雨蝕性能等指標(biāo)，去掉了耐鹽霧性能指標(biāo)，調(diào)整了耐酸堿性要求，新增防結(jié)冰面漆的水接觸角及耐霉菌性能要求，對(duì)VOC含量提出了更嚴(yán)格限制；（4）施工工藝規(guī)范化：2015版對(duì)葉片施工工藝描述較少，修訂版則對(duì)表面處理、涂裝方式、維修維護(hù)等工藝部分進(jìn)行了修訂，并增添了大量內(nèi)容。

本次修訂過程聯(lián)合了全產(chǎn)業(yè)鏈代表性企業(yè)協(xié)同參與，充分吸納了行業(yè)最新實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與前沿理論研究成果，同時(shí)系統(tǒng)融合了DNV認(rèn)證要求及主機(jī)廠、葉片廠的先進(jìn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。修訂后的標(biāo)準(zhǔn)聚焦風(fēng)電葉片防護(hù)涂裝技術(shù)核心，全面規(guī)定了防護(hù)涂層的設(shè)計(jì)規(guī)范、性能指標(biāo)、施工工藝及檢測(cè)方法，旨在構(gòu)建科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)體系，規(guī)范行業(yè)涂裝技術(shù)應(yīng)用，推動(dòng)風(fēng)電葉片涂料涂裝市場(chǎng)的健康可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而助力風(fēng)電設(shè)備可靠性提升及綠色低碳轉(zhuǎn)型。