三种光伏支架工艺及防腐标准-热浸镀锌、锌铝镁、耐候钢

常用光伏支架一般有热镀锌光伏支架、锌铝镁光伏支架、铝合金光伏支架、耐候钢光伏支架等。其中铝合金光伏主要用于屋面分布式光伏支架，本文主要简单介绍地面集中式光伏项目使用热浸镀锌、锌铝镁和耐候钢光伏支架的工艺标准和优劣势情况。

一、热浸镀锌光伏支架

热浸镀锌光伏支架是技术最成熟，也是最早开始使用的一种光伏支架，光伏支架热浸镀锌，是将表面经清洗和酸洗后的光伏支架构件完全浸泡在镀锌池里面（锌池温度一般为450度以上），在支架表面镀覆附着性良好的锌合金镀层，从而形成热镀锌支架。

光伏支架热浸镀锌验收标准厚度为55微米，但是有个别专家或技术人员推荐厚度标准65微米，具体标准依据如下：

光伏支架一般是立柱厚度3毫米以上，但是檩条都是2毫米厚度比较多，2毫米厚度支架参考热镀锌标准对应为55微米，参照电力铁塔和桥架镀锌厚度标准均为为65微米，所以推荐光伏支架热浸镀锌最小镀锌平均厚度为65微米。

①标准1：《太阳能光伏系统支架通用技术要求》(JG/T 490-2016);6.5条耐腐蚀性能要求规定，采用热浸镀锌防腐处理，镀锌厚度按照GB/T13912。根据《钢铁制件热浸镀锌层技术条件及试验方法》 GB/T13912-2002标准要求：

a)大于或等于6毫米厚度的钢材，最小镀锌平均厚度为85微米（610克/平方米）。

b)钢材3毫米-6毫米（不含6毫米）厚度的，最小镀锌平均厚度为70微米（505克/平方米）。

c)钢材1.5毫米-3毫米（不含3毫米）厚度的，最小镀锌平均厚度为55微米（395克/平方米）。

②标准2：《输电线路铁塔制造技术条件》GB/T2694-2003标准要求：

a)大于或等于5毫米厚度的钢材，最小镀锌平均厚度为86微米（610克/平方米）。

b)钢材2毫米-5毫米（不含5毫米）厚度，最小镀锌平均厚度为65微米（460克/平方米）。

③标准3：参照产品热浸镀锌厚度标准要求，如桥架镀锌，电控配电用电缆桥架JB/T 10216-2000和钢制电缆桥架工程设计规范CECS31:2006两个标准均要求桥架热浸镀锌厚度为65微米。

热浸镀锌光伏支架的优点:

①耐腐蚀性：锌是仅次于铝的第二大元素，具有很好的耐腐蚀性。在海洋环境、工业大气、土壤和腐蚀性介质中，锌层能有效保护光伏支架免受腐蚀。

②耐磨性：镀锌层硬度较高，能够抵抗钢材表面的磨损。

③高温强度：热镀锌层在高温下仍能保持较高的强度和硬度，有利于提高光伏支架在高温环境下的使用寿命。

④抗拉强度：锌层能显著提高光伏支架的抗拉强度，有利于提高在外力作用下的稳定性。

⑤美观度高：镀锌层呈银白色，具有良好的光泽度。

热浸镀锌光伏支架缺点:

①价格高：多个地区热浸镀锌价格都要超过2000元/吨（按钢材重量计算镀锌价格），所以热浸镀锌成为光伏支架占比最大的成本之一。

②工期影响大：镀锌厂属于污染较大产业，现在很少有新批新的镀锌厂了，原有镀锌厂数量有限，高峰期光伏支架到了镀锌厂都要排队好几天才能镀锌，对工期影响很大。

③部分发达城市镀锌难：由于镀锌厂污染问题，部分发达城市基本没有镀锌厂，热浸镀锌需要送到隔壁二三线城市去镀锌，来回运费比较高，工期周期也对应延长。所以现在部分经济发达城市的光伏支架生产厂家，有热浸镀锌的光伏支架干脆放弃订单不做。

二、锌铝镁光伏支架

铝镁锌光伏支架是在锌镀敷层中添加铝、镁以及微量的硅元素。锌铝镁产品具有切口自愈的特性，金属表面也具有耐氯耐碱、耐磨防腐特性。锌铝镁的金属元素一般为53%铝，43%锌，2%镁，1.5%硅和其它元素。锌铝镁防腐技术最早是使用在汽车制造行业，随着技术进步成本下降，现在光伏支架行业已经普及使用。

（1）锌铝镁光伏支架防腐层厚度

①镀锌铝镁光伏支架一般执行双面≥275g/㎡ 比较多，整个光伏行业都是标注每平方米多少克锌铝镁的，一般不会实际标注锌铝镁厚度。厂家不标注厚度的原因可能是因为锌铝镁厚度比较薄。

②锌铝镁双面≥275g/㎡折算防腐厚度没有具体计算公式，根据经验预估实际防腐厚度约小于等于20微米。

③热浸镀锌65微米，是锌铝镁的3倍厚度，那锌铝镁能用吗？这个大家可以放心，理论上同等厚度锌铝镁防腐能力是镀锌防腐能力的4倍以上，所以20微米左右锌铝镁防腐是可以满足要求的。

（2）锌铝镁和镀锌钢板耐腐性能对比

下图所示为锌铝镁镀层和纯锌镀层钢板在中性盐雾腐蚀的表面形貌，试验时间分别是14d、28d和42d。从图中可以看出，在中性盐雾试验进行到14d时，锌铝镁镀层钢板还没有出现红锈，而此时纯锌镀层钢板表面绝大部分已被红锈所覆盖。而当试验进行到28d时，锌铝镁镀层钢板表面仅仅出现少量的红锈，而纯锌镀层的表面已经全部被红锈覆盖。42d后，纯锌镀层的钢板表面已堆积了一层较厚的红锈，而锌铝镁镀层钢板表面的红锈还不到50%。结果表明，相同镀层厚度的锌铝镁镀层钢板出现红锈的时间是纯锌镀层的4倍以上，可见其耐腐蚀性能优于纯锌镀层。

（3）锌铝镁光伏支架工艺

锌铝镁支架使用镀有锌铝镁镀层的钢带或钢卷，进行冷弯（C型钢成型），纠偏、定长和冲压连接孔形成型钢，最后制成锌铝镁支架。由钢厂直接做好防腐层，支架加工厂直接成型和冲孔即可，省时，省力。

（4）锌铝镁光伏支架适用钢板厚度

①例如镀层厚度为275g/平方米的钢板，基板厚度在2mm以内，自修复效果就比较好，基板厚度大于3mm的钢板，自修复的效果就不太理想了。

②对于厚度在3mm以上的锌铝镁镀层钢板，或者使用环境比较恶劣的镀层钢板修复效果较差，需要对切口处加以保护，避免出现生锈现象。

③对于厚度3毫米以上钢板或者潮湿环境下使用锌铝镁防腐层，建议增加锌铝镁防腐层的厚度来应对防腐效果。

（5）锌铝镁光伏支架切口自愈性

锌铝镁钢板的自愈性是指在腐蚀初期，钢板的裸露部位能够通过形成一层保护膜来自我修复。这层保护膜主要由氢氧化锌、碱性氯化锌及氢氧化镁等组成，它们在潮湿腐蚀环境下形成，能够以水膜的形式逐渐覆盖裸露的金属切口，从而阻止进一步的腐蚀。锌铝镁支架切口自愈过程详解：

①初期腐蚀：切口露钢部位首先出现红锈，但随着时间推移，红锈面积减少，白锈面积增加。

②保护膜形成：镀层物质溶入水膜，迁移至裸露切口，形成致密保护膜。

③长期效果：保护膜的导电性低，有效抑制腐蚀，此外保护膜隔离钢板和潮湿空气，延长耐腐蚀时间。

（6）锌铝镁光伏支架优点

①省钱是锌铝镁光伏支架最大的优点，锌铝镁光伏支架最大优势之一就是价格便宜，不同地区锌铝镁光伏支架可以比热浸镀锌光伏支架便宜800-1600元/吨（价差取决于当地热浸镀锌的成本高低）。

②交货周期快是锌铝镁优点之一，光伏支架工厂折板冲孔后直接使用，无需二次镀锌，缩短了光伏支架的交货周期。

③耐腐蚀性锌镁铝镀层具有比传统的镀锌技术更高的耐腐蚀性。在较为恶劣的气候及环境中，锌镁铝镀层的电化学反应速度更慢，形成的腐蚀产物更为紧密，因此能够有效地延长使用寿命。据测试，在耐盐雾腐蚀能力方面，锌镁铝镀层技术比传统镀锌技术提高了50%以上，可以达到1000小时以上的盐雾试验。

④热稳定性锌镁铝镀层具有较好的热稳定性，可在高温条件下使用。经过高温蒸汽循环试验，锌镁铝镀层无明显脱落现象，表面镀层完整性良好，说明锌镁铝镀层技术可以适用于具有高温环境要求的行业和领域。

⑤电泳涂层可塑性与其他的防腐涂层相比，锌镁铝镀层技术能够更好地实现电泳涂层可塑性。在AI-Mg-Zn镀层的表面形成一层紫色的转化膜，使得涂层具有更好的附着力和耐久性。

（7）锌铝镁光伏支架缺点

①锌铝镁光伏支架虽然有一定的自愈性，但是初期几个月会在支架切口处会出现腐蚀红锈。

②对于比较潮湿的环境，如安装在水面的渔光互补光伏支架切口部位更易于生锈，而且锌铝镁层可能无法提供足够的保护。所以对于潮湿环境下如果要使用锌铝镁光伏支架需要增加锌铝镁防腐层的厚度。

③锌铝镁光伏支架钢材厚度对于修复能力有影响，基板厚度大于3mm的钢板，自修复的效果就不太理想了。所以锌铝镁光伏支架一般适合于板材厚度小于3毫米的情况下使用。

三、耐候钢光伏支架

采用耐候钢应用于光伏支架材料，无需进行防腐涂层处理，工期快，环保无污染。耐候钢又称耐大气腐蚀钢，是介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢，由普碳钢添加一定量的铜，以及磷、铬、镍、钛、钒等耐腐蚀元素制成。它既具有普通钢材的易延展、高强度、抗疲劳等特性，同时在抗腐蚀能力方面又能达到普通碳素钢的2-8倍。耐候原理是“以锈止锈”，耐候钢只是表面氧化不会深入内部，具有像铜或铝的防蚀特色。在自然气候下生锈，使钢铁材料在锈层和基体之间形成一层致密的氧化物层。由于这层致密氧化物膜的存在，阻止了大气中氧和水向钢铁基体渗入，从而提高耐大气腐蚀能力。

国外在60年代就开始使用耐候钢制造桥梁，现在还有大量的景观设施和广告牌等都是采用耐候钢制造。被誉为“超级工程”的港珠澳大桥中的索塔锚固箱部位采用的就是耐候钢制造，能满足港珠澳大桥120年设计寿命的要求。

（1）耐候钢光伏支架优点

①首先肯定是成本低，由于耐候钢能省去涂装防腐工序，较少了防腐涂装工序成本。

②生产周期短，省去涂装防腐工序，自然能减少光伏支架的生产周期。

③绿色环保，不必初期涂装，从而减少污染，具有“绿色环保”，耐候钢是可持续发展的经济类钢材。

（2）耐候钢光伏支架缺点

①焊接困难，耐候钢是一种合金钢，这些合金元素会影响焊接过程，使得焊缝缺陷率增加，甚至会使焊接处的强度降低，从而影响到整个钢结构的使用寿命。另外耐候钢的焊缝的腐蚀性能也难以保障。所以对于耐候钢光伏支架制造来说，最大的难度就是焊接工艺，需要采用特殊的焊接材料和高超的焊接技术。

②掉色问题，耐候钢板表面的锈层可使它附近的物体表面变得锈迹斑斑，运维人员靠近光伏支架时候会导致满身锈迹。

③积水腐蚀问题，耐候钢板并非不锈钢板，如果耐候钢的凹位中有积水，该处的腐蚀速率将变快，因此必须做好排水。

④整体美观度差，耐候钢在景观造型应用中红色铁锈会显示很有特色且美观，但是应用在光伏支架中还是美观度是没有镀锌或者锌铝镁支架好看，所以采用耐候钢光伏支架要有一定的外观接受度心理的。