國產水溶性硅鋼片漆在小型汽輪發電機上的應用

陸 蕓

(上海電氣集團上海電機廠有限公司，上海 200240)

0 引言

硅鋼片絕緣漆作為電機鐵心沖片表面必要的絕緣防護材料，可應用于小型、中型、大型電機鐵心硅鋼片的表面絕緣，以提高機組運行性能。

目前根據產品的要求不同，所使用的硅鋼片漆也有所區別，用于進行絕緣處理的硅鋼片漆主要有兩類，即有機硅鋼片漆和水溶性硅鋼片漆。水溶性硅鋼片漆較有機硅鋼片漆有著許多優勢，水溶性漆烘焙溫度更低，固化時間更短，同時以水作為稀釋劑更為環保。水溶性硅鋼片漆如采用含填料的C6類型，則漆膜在Franklin燒損試驗時泄漏電流低、漆膜熱收縮率低，有利于克服長鐵心在電機運行中的蠕變收縮[1]。

一直以來水溶性硅鋼片漆為進口產品所壟斷，價格較高。近年來，國產水溶性漆的性能取得了長足進步，同時價格相比進口產品有優勢，為國產水溶性硅鋼片漆的推廣提供了可能。

我們對國產水溶性漆HRT1260的各項性能進行了測試。結合小汽發電機沖片特點和技術發展特性對沖片涂漆后的性能進行測試和比較，對HRT1260在C4底涂層的相容性、厚度均勻性、硬度、附著性、柔韌性、絕緣性、耐介質性、熱收縮性、耐熱性等進行了一系列研究。

1 HRT1260漆性能

(1) 水溶性漆HRT1260技術指標見表1。

(2) 水溶性漆HRT1260固化后漆膜性能技術指標見表2。

2 試驗

2.1 水溶性漆液測試

對多批次水溶性絕緣漆樣品進行測試，考察漆液性能指標的穩定性。試驗數據見表3。

表1 水溶性硅鋼片漆技術指標

表2 水溶性硅鋼片漆固化后漆膜性能技術指標

表3 漆液性能測試數據

2.2 涂層電氣性能試驗

由于電氣性能與硅鋼片第一次涂層類型、厚度相關，故對電機性能進行裸板測試。其他性能均與第一次涂層的相容性有關，故其他性能在涂層的相容性部分進行試驗。

試樣采用0.65 mm裸鋼板，在車間涂漆機生產線上涂一次漆。涂完漆的硅鋼片漆膜表面光滑、均勻，無邊緣增厚或涂覆不全現象。再將涂好漆的硅鋼片按試驗要求大小進行裁剪。

2.2.1 表面絕緣電阻測試

參照GB/T 2522—2007相關要求，采用富蘭克林電阻儀進行測量。試樣每面測量3次，每面測試結果最小值作為測量結果，測試結果見表4。

2.2.2 電氣強度測試

采用50 Hz交流耐壓擊穿儀進行試驗，試驗數據見表5。

表4 表面絕緣電阻測試數據

表5 電氣強度試驗數據

2.3 涂層熱收縮率性能

采用0.65 mm裸鋼板，在車間涂漆機生產線上涂一次漆。涂完漆的硅鋼片漆膜表面光滑、均勻，無邊緣增厚或涂覆不全現象。試樣為100片100 mm×100 mm的方片，試驗開始前，測定其涂層厚度。將每組試樣放置在夾具中，加壓緊固后，放入烘箱100 ℃保溫24 h為一個周期，記錄烘焙前后的高度，計算涂層收縮率。測試結果見圖1。

圖1 涂層熱收縮率數據圖

從測試結果來看，在試驗進行120 h以后收縮率的趨勢已趨于平緩，進行264 h后三組試樣的收縮率分別為5.723%，5.421%，5.823%，滿足產品要求。

2.4 耐環境及介質試驗

2.4.1 耐濕熱性

取三塊試樣在溫度為45 ℃，濕度為R95±5%的環境下，連續暴露72 h，經試驗的試樣無涂層起泡或銹蝕現象。

2.4.2 耐油性

取三塊試樣在155 ℃變壓器油中浸漬24 h，經試驗的試樣均未發現涂層起泡或脫落現象。

2.4.3 耐水性

取三塊試樣在去沸騰離子水中浸漬24 h，經試驗的試樣均未發現涂層起泡或脫落現象。

2.4.4 耐溶劑性

取三塊試樣在丙酮中浸漬24 h，經試驗的試樣均未發現涂層起泡、脫落或銹蝕現象。

2.5 耐熱性

試驗采用JB/T 2624熱老化試驗方法—割線法進行，采用水溶性硅鋼片漆E1151A為標準物質。儀器為美國TA儀器公司產TGA Q500型熱分析儀。

2.5.1 試驗過程

將E1151A和HRT1260按照標準要求進行制樣。測試E1151A和HRT1260樣品的TGA，曲線見圖2、圖3和圖4，由測試曲線得到數據見表6。

圖2 水溶性硅鋼片漆E1151A樣品1#

圖3 水溶性硅鋼片漆E1151A樣品2#

圖4 水溶性硅鋼片漆HRT1260樣品1#

表6 TGA試驗數據

以上試驗表明水溶性漆HRT1260有較好的耐熱性，耐熱性略優于E1151A，滿足小汽發電機沖片耐熱性要求。

3 涂漆工藝特性試驗

3.1 水稀釋特性

將不同比例水加入HRT1260水溶性硅鋼片絕緣漆中，考察了水稀釋比例與黏度的變化關系，經試驗，該漆具有良好的水稀釋性。黏度與水加入量曲線見圖5。

圖5 水稀釋與黏度的關系曲線

3.2 溫度-黏度特性

溫度變化對黏度的影響。隨著溫度升高，黏度減小。溫度與黏度曲線見圖6。

3.3 PMT固化溫度

在實驗室用烘箱作為加熱設備，測試了不同PMT下的漆膜固化程度，試驗結果表明HRT1260絕緣漆的PMT為240～290 ℃，見圖7。

圖6 溫度與黏度關系曲線

圖7 PMT與漆膜固化度關系曲線

3.4 儲存性

樣品在室溫磨砂口瓶半瓶放置，測試室溫儲存性能。經試驗，放置12個月后，上層有透明狀分層現象，但攪拌后漆液恢復原有狀態，采用放置的漆手工涂片測試漆膜性能，主要性能見表7。根據表中試驗值表明，水溶性漆儲存期能滿足12個月要求。

表7 儲存12個月后性能數據

4 相容性試驗

由于小汽輪發電機優先采用C4底涂層，故重點對C4涂層進行相關相容性試驗。試樣選用常用的太鋼、武鋼、寶鋼三大鋼廠的牌號為50W470的硅鋼片，底涂層為C4涂層，涂覆一次HRT1260硅鋼片漆。

4.1 C4底涂層涂HRT1260漆膜電氣性能

在C4底涂層上涂覆一次HRT1260漆膜厚度、表面絕緣電阻、擊穿電壓和介電強度見表8。

4.2 C4底涂層涂HRT1260漆膜的附著性能

按GB/T 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗》規定的方法對試樣進行劃格試驗，試驗結果為0級(切割邊緣光滑，無脫落)，見圖8。

按GB/T 2522—2007《電工鋼片(帶)表面絕緣電阻、涂層附著性測試方法》規定的方法對試樣進行涂層附著性測試，測試結果為Φ10 mm，A級(試樣沿Φ10 mm圓柱彎曲180°，漆膜無開裂)，見圖9。

表8 HRT1260漆膜電氣性能試驗數據

圖8 劃格試驗

圖9 涂層附著性測試

按GB/T 6739—2006《色漆和清漆 鉛筆法測定漆膜硬度》規定的方法對試樣進行測試，試驗結果見表9。

表9 漆膜硬度試驗數據

以上試驗結果說明，涂覆一次HRT1260后的漆膜附著性能，能滿足小汽發電機的附著性要求。

4.3 C4底涂層涂HRT1260漆膜的老化性能

試樣經過220 ℃×168 h老化后測量厚度、擊穿電壓和絕緣電阻，見表10。

經過220 ℃×168 h老化后的試樣，按GB/T 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗》規定的方法對試樣進行劃格試驗，試驗結果為0級(切割邊緣光滑，無脫落)，見圖10。

經過220 ℃×168 h老化后的試樣，按GB/T 2522—2007《電工鋼片(帶)表面絕緣電阻、涂層附著性測試方法》規定的方法對試樣進行涂層附著性測試，測試結果為Φ10 mm，A級(試樣延Φ10 mm圓柱彎曲180°，漆膜無開裂)，見圖11。

表10 短時老化后性能數據

圖10 老化試樣的劃格試驗

圖11 老化試樣的涂層附著性測試

4.4 C4底涂層涂HRT1260漆膜的疊裝系數

試樣采用太鋼50W470涂一次HRT1260，雙面涂層厚度9～10 μm，按照GB 19289—2003《電工鋼片(帶)的密度、電阻率和疊裝系數的測量方法》要求測量，試驗結果為97.2%。采用214-1涂漆的疊裝系數為96.22%。通過太鋼50W470涂一次HRT1260漆和214-1漆的疊裝系數的對比，在同一壓力下的疊裝系數接近，能夠滿足小汽發電機的鐵心疊裝要求。

5 結論

(1) 國產水溶性硅鋼片漆液性能滿足產品技術要求。

(2) 國產硅鋼片漆能夠滿足現有涂漆設備的工藝性要求和儲存性能要求。

(3) 國產硅鋼片涂層與C4底涂層相容性良好，在C4涂層上的各項性能滿足產品要求。