浅析耐候钢在光伏支架中的应用 王红梅

1、浅析耐候钢在光伏支架中的应用王红梅摘要：传统的光伏支架大多采用镀锌钢支架，镀锌钢的生产过程会造成严重的 环境污染，随着环保政策的日趋严格，传统光伏支架面临镀锌成本高、生产周期 长等问题。耐候钢是在普通钢中加入合金元素，在锈蚀初期，在锈层表面形成一 层保护膜，阻止进一步腐蚀。耐候钢光伏支架利用耐候钢耐腐蚀性，在降低光伏 支架成本的同时还能减少镀锌污染，缩短生产周期，使工程工期得到了有力的保 障，解决了传统支架的短板。本文主要介绍了耐候钢的概念及特性，分析了耐候 钢光伏支架的优、缺点，以及耐候钢光伏支架在工程实践中的应用和发展前景。关键词：光伏支架；耐候钢；耐腐蚀性1耐候钢的概念及特性1.1耐候钢

2、的概念耐候钢即耐大气腐蚀钢，是通过在普通钢中添加一定量的合金元素制成的低 合金钢，其主要合金成分为Cu、P、Cr、Ni等元素。耐候钢在冶炼时，废钢随炉 料一起加入炉内，按常规工艺冶炼，出钢后加入脱氧剂及合金，钢水经吹氩处理 后，随即进行浇铸，吹氩调温后的钢水经连铸机铸成板坯。由于钢中加入稀土元 素，耐候钢得到净化，夹杂物含量大为减少。耐候钢的研究始于20世纪30年代 的美国，随后日本、德国相继开发耐候钢的应用。我国对耐候钢的开发起步较晚， 1961年，鞍钢结合我国资源特点研制了一批含有铜、磷、钛及稀土的耐候钢。 1969年武钢等研制出09MnCuPTi耐候钢用于铁路货车。1978年后开始仿制国

3、外 的耐大气腐蚀钢，加入镍、铭等元素，开启了耐候钢发展之路。1.2耐候钢的耐腐蚀性耐候钢在受到腐蚀初期腐蚀较为严重，但随着时间的变化，腐蚀速度逐渐减 慢，甚至停止。在腐蚀初期，锈层主要为a-FeOOH，a-FeOOH是最稳定的羟基氧 化铁，也是保护性锈层的主要构成。碳钢的锈层的主要成分Fe2O3，在普通钢中 加入铜、磷、铭、镍等元素后，这些合金元素改变了锈层组织的成分和结构，促 进了 a-FeOOH的形成，从而抑制了 Fe2O3的形成。Fe?。,锈层疏松且多孔，不具有 保护性。a-FeOOH晶体呈致密团状，互相之间紧密堆积，锈层具有很好的保护性。 a-FeOOH使钢材表面形成致密和附着性很强的

4、保护膜，阻碍锈蚀往里扩散和发展， 保护锈层下面的基体，以减缓其腐蚀速度。在锈层和基体之间形成的约 50m100m厚的保护层，阻止了大气中氧和水向钢铁基体渗入，减缓了锈蚀向 钢铁材料纵深发展，大大提高了钢铁材料的耐大气腐蚀能力。耐候钢的锈层具有 钝化作用，对基体有良好的保护性。所以，耐候钢的锈层首先出现在局部，形成 深坑，腐蚀坑横向发展，连在一起形成一片。1.3耐候钢的耐磨性能耐候钢的耐磨性能要高于普通碳素钢。相关实验结果表明，耐候钢的磨损量 是普通碳素钢的40%60%，在腐蚀环境下，耐候钢仍可以保持良好的耐磨性。1.4耐候钢的焊接性能Cu和P的加入使得耐候钢具有较高的耐腐蚀性，但同时也促进了焊

5、接裂纹的 生成。当P含量大于1%时，P促进低熔点杂质的生成，此时极易产生高温裂纹， 同时也会增加低温裂纹的敏感性，导致焊缝的延展性和韧性变差。C含量的多少 也会影响P对刚的有害作用，当P和C的总含量不超过0.25%时，可以防止刚的 冷脆倾向。因此，只要控制P和C的总含量就可以解决耐候钢的耐候性与焊接性 之间的利害矛盾。2耐候钢光伏支架的优缺点2.1耐候钢的优点在合理添加合金元素的情况下，耐候钢的冶炼方法与普通钢几乎没有区别， 也不会改变钢材的机械性能，耐候钢的生产过程简便，应用方便；耐候钢的耐腐 蚀性好，相比普通钢材，可以简化防腐措施，节约投资成本，节省维护费用；与 普通热镀锌钢材相比，制造过

6、程能减少环境污染，加快制造流程，减少转运次数， 性价比较高。与不锈钢相比，耐候钢的造价较低，性价比较高；在大气污染较轻， 不是特别潮湿或者非海洋大气条件下可以直接裸露使用，不需要需涂装，既经济 又方便。2.2耐候钢光伏支架的优点在我国，许多传统的光伏电站都建于戈壁滩、荒野等干燥且大气污染较轻的 地区，这样的环境下使用无涂层的耐候钢光伏支架即可满足其防腐蚀要求。光伏 电站地处野外，其本身维护成本较高，光伏支架采用无涂层的耐候钢，其耐腐蚀 性可以大大减少光伏支架维护，甚至达到免维护的目标。处在戈壁的光伏电站风 沙大，若采用普通涂层方法防腐蚀，图层极易因磨损而导致失效，耐候钢的耐磨 性好，不容易磨损

7、失效。此外，光伏电站一般采用小规格、薄壁型钢支架，如果 采用普通热镀锌钢，镀锌表面积大，成本高且污染严重，使用耐候钢可降低15% 的支架成本，还能减少污染。在光伏电站抢工期，赶发电的工期紧张情况下，采 用耐候钢支架可以缩短支架的生产周期，从而达到赶工期的目标，满足并网发电 要求。2.3耐候钢光伏支架的缺点和所有材料一样，耐候钢有着比普通钢优越的方面，但同时也存在一定的缺 点。在海洋大气气候条件下或是大气污染较严重的地区，耐候钢支架也需要加涂 层使用，增加了一定的成本。耐候钢在使用初期腐蚀较为严重，外观锈蚀不太均 匀，有色差，影响光伏支架的美观。3耐候钢光伏支架应用3.1耐候钢光伏支架的现状早在

8、20世纪60年代，我国就将耐候钢应用于铁路货运车，随后，耐候钢以 其良好耐腐蚀性，被广泛的应用于铁道、车辆、桥梁等长期暴露在大气中使用的 钢结构中。现如今，耐候钢被逐渐应用于光伏领域。耐候钢在光伏电站中，以其 良好的耐腐蚀性能及环保性能，有效规避了传统支架热镀锌工艺带来的污染问题， 在缩短支架生产周期的同时还能降低生产成本。在今年抢“630的大潮中，陕西甘 泉22MW光伏电站总承包工程采用了耐候钢光伏支架，基于耐候钢光伏支架生产 周期短的优点，用了不到三个月时间，将全部光伏支架到场并安装完成，最终实 现630全部并网发电。耐候钢光伏支架在甘泉项目上成功应用，降低约15%的生 产成本，同时也为赶

9、工期提供了有效的保障。甘泉项目共采用耐候钢光伏支架近 700吨，农业大棚支架300余吨，成为当前中国最大的耐候钢支架应用项目。3.2采用耐候钢光伏支架的注意事项在实际工程中，耐候钢光伏支架要有配套的螺栓，工厂焊接，焊缝也要达到 与耐候钢支架同样耐腐蚀标准。对柱脚节点进行细部设计时，应不能有积水，否 则会造成局部锈蚀。在海洋大气气候地区或大气污染较重地区，首先应对耐候钢 光伏支架表面进行清洁，再刷防腐蚀涂料。在耐候钢与铝材直接贴紧处，应有采 取相应措施防止电位差产生电流，从而使得较活跃的金属一侧产生腐蚀。4展望目前，我国耐候钢支架在光伏电站的应用仍属于发展初期，在工程实际中， 做到勤检查，根据不同的工程实际情况，多积累经验，发现问题，从而更好的解 决工程实际中出现的问题。根据工程实际经验的总结，制定耐候钢光伏支架企业 标准，进而上升为行业标准或国家标准，以便耐候钢