这项石墨烯涂料技术进军风电市场!

导语

在我国双碳战略目标的推动下,风电产业,作为绿色能源领域的重要支柱,正迎来前所未有的发展机遇。风电行业正朝着平价发展的方向迈进,降低成本、提高效率已成为市场的主要趋势。


在这一背景下,风电涂料的重要性愈发凸显。它不仅能有效保护风电机组抵御各种恶劣环境的侵蚀,确保机组的安全运行,更成为影响风电项目建设和后期运维成本的关键因素。风电机组的设计使用寿命通常要求达到20-30年,但令人遗憾的是,大部分主机厂仅能提供5年左右的质保服务。


考虑到风电机组分布在不同地域,所面临的腐蚀环境也各不相同。无论是高温与低温的极端温差,还是水汽、盐雾、雨雪、冰霜的侵袭,以及紫外线的照射和风沙海浪的侵蚀,这些因素都可能对风电塔架、底座、机舱罩等金属部件造成严重的腐蚀问题。这不仅给风电项目的安全带来隐患,还增加了后期运维的成本。


因此,风电涂料的选择和应用显得尤为重要。它不仅要具备出色的防腐性能,还需能够适应各种恶劣环境,确保风电机组在整个使用寿命内都能稳定运行。同时,通过优化涂料的选择和使用,还可以有效降低风电项目的建设和运维成本,推动风电产业的可持续发展。



随着石墨烯新材料20多年的发展,尤其中国科学院苏州纳米所高质量石墨烯材料技术突破,以及多家风电涂料企业的推动,超长效石墨烯锌粉涂料(Graphene Zinc Coatings)技术开始登陆风电市场,已经被多家主流风电涂料企业和主机厂接受,也出现在2023年北京国际风能展国内外涂料企业展台。


当前常用的传统环氧富锌涂层体系,服役于C4、C5、CX腐蚀环境的塔架筒体外表面防护,仍然具有技术缺陷和全周期费用高的问题。


环氧富锌底漆使用大量锌粉维持阴极保护作用,由于PCV(颜基体积浓度)过大,漆膜抗腐蚀渗透性差,锌粉在腐蚀过程中易氧化导致阴极保护机制失效,腐蚀耐久性有限,并且漆膜的脆性大,有开裂风险。在转角焊缝处更容易出现开裂生锈风险,导致5年多就需要局部维修。


石墨烯材料具有不可渗透性,活化锌粉,以及增强力学强度韧性作用,石墨烯锌优先物理屏蔽主导长效防护机理,与传统环氧富锌优先阴极防护机理有着本质差异。


石墨烯锌粉涂层在防腐性能、力学性能、施工性能、以及在节约锌粉金属资源和节能降碳等方面,与传统环氧富锌涂层相比,均体现出了更强优势。风电涂料规范要求中,环氧富锌底漆耐盐雾1000h,而对石墨烯锌粉底漆要求3000h。


石墨烯锌涂料,以其独特的优势,正在逐步改变防腐涂料市场的格局。相较于传统的环氧富锌涂料,石墨烯锌涂料每吨可节省300多公斤昂贵的锌粉,这不仅意味着金属资源的节约,更代表着节能降碳和成本降低。更令人振奋的是,其理论涂布率提高了约15%,显著提升了施工效率,从而减少了首次投入费用。


而石墨烯锌涂料的优势并不仅限于此。其超强的耐久性,使得涂层附着力得到显著增强,大大降低了涂层维修养护的次数,从而在全使用寿命周期内降低了运维费用。这种涂料不仅适用于陆上环境,更能应对海上环境的严苛条件,为风力发电设施提供了全面的保护。


为了满足风力发电场设施防护涂料产品认证需求,中国船级社CCS对《涂料产品认证实施专用规则》TR08057进行了修订,将石墨烯锌粉防腐涂料纳入认证范围。这一举措不仅为石墨烯锌涂料的市场应用提供了有力支持,也标志着防腐涂料行业正在向更高效、更环保的方向发展。


值得一提的是,石墨烯锌涂料的性能标准也在不断提升。不挥发分中金属锌含量≥30%,耐盐雾时间达到1440小时,远超传统的环氧富锌底漆的600小时。在国家政策、科研院所和具有创新能力的企业的共同推动下,石墨烯防腐涂料的相关标准数量逐步增加,覆盖内容逐步完善,为石墨烯锌涂料的市场应用提供了坚实的标准依据。


经过10多年的技术积累和发展,石墨烯锌涂料的应用案例逐渐增多,已广泛应用于桥梁、化工、水电、集装箱、船舶、基建钢结构等领域。随着风电市场接受度的增加,新时代创新高性能石墨烯锌涂料将为风电全寿命周期防腐提供持久保障。这不仅是对传统防腐涂料的一次革命性突破,更是对可持续发展理念的生动实践。


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