海上風(fēng)電設(shè)施防腐涂料方案
夢(mèng)能涂料專(zhuān)家探討了海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組面臨的腐蝕類(lèi)型，包括海水腐蝕、海洋微生物腐蝕、疲勞腐蝕、應(yīng)力腐蝕和生物污損腐蝕，并提出了材料選擇、表面涂層、定期維護(hù)、電化學(xué)保護(hù)和防污涂料等防腐措施，以減緩腐蝕和提高設(shè)備的耐久性。
- 風(fēng)電腐蝕
- 設(shè)計(jì)依據(jù)
- 風(fēng)電葉片
- 樁基礎(chǔ)
- 塔筒
- 升壓站
- 運(yùn)營(yíng)維修
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- 海上風(fēng)電腐蝕
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一、海上風(fēng)電前景
近年來(lái)，海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)正如火如荼，國(guó)家出臺(tái)了一系列政策，支持海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展。例如，《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和政策措施的意見(jiàn)》要求，堅(jiān)持陸海并重，推動(dòng)風(fēng)電協(xié)調(diào)快速發(fā)展，完善海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈，鼓勵(lì)建設(shè)海上風(fēng)電基地，海上風(fēng)電作為重要的海洋新興產(chǎn)業(yè)，擁有良好的發(fā)展前景。
與陸地風(fēng)電相比，海上風(fēng)電所處的高濕度、高鹽霧、長(zhǎng)日照、海水、海泥、漂浮物、浮冰等惡劣的海洋環(huán)境，必然使海上風(fēng)機(jī)面臨嚴(yán)峻的腐蝕考驗(yàn)，且維修成本巨大，因此海上風(fēng)電設(shè)計(jì)壽命一般在25年以上，其防腐蝕設(shè)計(jì)壽命也應(yīng)超過(guò)25年，同時(shí)腐蝕控制系統(tǒng)也必須能夠承受各種環(huán)境的考驗(yàn)，比如海泥、海水、浪花飛濺、海洋大氣以及持續(xù)的機(jī)械損傷、磨損。
二、海上風(fēng)電腐蝕環(huán)境
海上風(fēng)電的腐蝕環(huán)境較為嚴(yán)酷，其腐蝕區(qū)域可分為：海洋大氣區(qū)、浪濺區(qū)、潮差區(qū)、海水全浸區(qū)和海泥區(qū)，風(fēng)電機(jī)組。
1、海洋大氣區(qū)
海水蒸發(fā)形成了高鹽含量高濕度的海洋大氣，在鋼結(jié)構(gòu)表面可附著積聚鹽分和水膜，同時(shí)由于鋼結(jié)構(gòu)成分中有少量碳原子的存在， 極易形成無(wú)數(shù)個(gè)原電池， 有利于電化學(xué)腐蝕的進(jìn)行，腐蝕等級(jí)為 ISO 12944 規(guī)定的 CX級(jí)，腐蝕速率為內(nèi)陸地區(qū)大氣腐蝕速率的 4-15 倍。海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并非全部完全曝露在 CX的環(huán)境中，通過(guò)防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可將內(nèi)部區(qū)域腐蝕等級(jí)下降。
2、浪濺區(qū)與潮差區(qū)
浪濺區(qū)與潮差區(qū)均為干濕交替區(qū)， 表面鹽含量高于大氣區(qū)，海水氧含量高于全浸區(qū)，同時(shí)海水中夾雜的泥沙和海面浮游物體對(duì)其進(jìn)行沖刷撞擊，因此形成了最為苛刻的腐蝕環(huán)境。一般腐蝕速率為 0.3-0.5mm/ 年，最高可大 1mm/ 年，約為全浸區(qū)的 3-10 倍。
3、海水全浸區(qū)和海泥區(qū)
全浸區(qū)的設(shè)施長(zhǎng)期浸泡在海水中，腐蝕受到海水鹽度、海水溫度、溶解氧濃度、水中污染物和海生物的影響。圖 1 所示，在平均低潮位以下附近的海水全浸區(qū)又出現(xiàn)一個(gè)腐蝕峰值，在平均低潮位以上附件的區(qū)域則出現(xiàn)腐蝕最低值，這是因?yàn)殡S著潮位的漲落，水線上方濕潤(rùn)的鋼表面供氧總要比浸在海水中的水線下方鋼表面充分得多，而且彼此構(gòu)成一個(gè)回路，形成氧濃差腐蝕電池，富氧區(qū)為陰極，得到了不同程度的保護(hù)，腐蝕最弱，相對(duì)缺氧區(qū)為陽(yáng)極，則作為陽(yáng)極而出現(xiàn)一個(gè)明顯的腐蝕峰值。海泥區(qū)是飽和的海水土壤，鹽含量高、電阻率低、供氧不足，還存在土壤的化學(xué)腐蝕與生物腐蝕。
三、海上風(fēng)電防腐涂料設(shè)計(jì)
夢(mèng)能涂料專(zhuān)家認(rèn)為海上風(fēng)電所處腐蝕環(huán)境是復(fù)雜的，海上風(fēng)電機(jī)組的防腐蝕是一個(gè)系統(tǒng)的問(wèn)題，對(duì)于機(jī)組的每一部分，首先在結(jié)構(gòu)密閉性設(shè)計(jì)方面和材料選擇方面應(yīng)考慮到防腐蝕問(wèn)題，再?gòu)姆栏繉臃矫孢M(jìn)一步加強(qiáng)。針對(duì)各個(gè)部位的腐蝕特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合理的涂層配套體系，才能保障風(fēng)電設(shè)施的安全運(yùn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)壽命25年以上。
夢(mèng)能重防腐涂料產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于諸多海上風(fēng)場(chǎng)；我們已經(jīng)參與國(guó)內(nèi)多個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目。在多個(gè)風(fēng)電項(xiàng)目中為海上風(fēng)機(jī)葉片、塔筒、升壓站、樁基構(gòu)件提供防腐保護(hù)。高品質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)得到市場(chǎng)和客戶(hù)的廣泛認(rèn)可。
四、涂裝工藝
風(fēng)電塔筒防腐工藝包括環(huán)境控制、表面處理、涂層施工、質(zhì)量控制四個(gè)步驟。通過(guò)去除氧化物、油脂和污垢，選擇適合的環(huán)氧或聚氨酯涂料進(jìn)行分層施工，進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修補(bǔ)涂層問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)風(fēng)電塔筒的防腐效果，確保安全可靠運(yùn)行。
4.1 環(huán)境控制
主要包括溫度、濕度和露點(diǎn)溫度。通常涂裝過(guò)程中環(huán)境溫度需大于5 ℃。溫度過(guò)低影響涂料的固化且黏度較高，需另加稀釋劑。溫度過(guò)高則溶劑揮發(fā)太快，易出現(xiàn)漆膜缺陷?？諝庀鄬?duì)濕度要≤85%，過(guò)大會(huì)影響漆膜的干燥。聚氨酯漆、氟碳漆等施工時(shí)，相對(duì)濕度應(yīng)控制在80%以?xún)?nèi)，以免表面發(fā)花。鋼基材表面溫度須高于露點(diǎn)溫度3 ℃以上，嚴(yán)禁表面結(jié)露。
4.2 表面處理
鋼鐵表面的油、水、灰塵、鹽和鐵銹等影響涂層的附著力和防腐性能，必須對(duì)底材進(jìn)行徹底的表面處理。塔筒基材的表面處理包括除油、鹽分、銹蝕、噴砂等。噴砂前，用專(zhuān)用清洗劑清除所有油脂，沖洗掉所有殘余物，干燥后進(jìn)行噴砂。噴砂完成后，徹底清除基材表面灰塵和噴砂殘?jiān)?，并檢查噴砂表面清潔度和粗糙度，一般為ISO 8501-1 Sa2.5。表面處理結(jié)束后，應(yīng)確?；谋砻媲鍧?、干燥、無(wú)油脂，并盡快涂裝第1道底漆，間隔時(shí)間一般不宜超過(guò)4 h，時(shí)間越短越好。如果鋼材表面出現(xiàn)返銹、或被污染現(xiàn)象，必須重新對(duì)基材進(jìn)行表面處理到所要求級(jí)別才可繼續(xù)涂裝。
4.3 涂裝施工
在通風(fēng)良好的室內(nèi)施工，避免風(fēng)沙和灰塵對(duì)施工的影響。認(rèn)真閱讀涂裝工藝文件和說(shuō)明書(shū)。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)工藝要求進(jìn)行施工，涂裝間隔時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)要求。涂料施工前采用電動(dòng)或氣動(dòng)攪拌裝置充分?jǐn)嚢柚辆鶆颉８邏簾o(wú)氣噴涂用于構(gòu)件大面積噴涂施工，刷涂和輥涂適用于小面積施工或預(yù)涂和小面積修補(bǔ)。
4.4 質(zhì)量控制
涂裝承包商應(yīng)制定涂裝質(zhì)量控制程序，并建立完善的質(zhì)量控制體系。利用測(cè)厚儀、溫濕度計(jì)、露點(diǎn)儀、表面粗糙度樣板、附著力測(cè)試儀、鹽分測(cè)試儀等和有效的涂裝標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等。
1）外觀:漆膜表面應(yīng)平整，色澤、厚度均一，無(wú)針孔、流掛、發(fā)白、縮孔、污染、漏噴等明顯的缺陷。
2）厚度:施工后用濕膜測(cè)厚儀立即測(cè)量每道漆的濕膜厚度，以確保最終干膜厚度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。用磁性測(cè)厚儀檢測(cè)干膜厚度，膜厚不足時(shí)須按要求進(jìn)行補(bǔ)涂。每道涂層的平均干膜厚度應(yīng)達(dá)到最小干膜厚度要求，同時(shí)不能超出規(guī)定的最大干膜厚度。
3）附著力:進(jìn)行拉開(kāi)法附著力試驗(yàn)，附著力應(yīng)≥5 MPa。由于層間附著力的測(cè)試是破壞性的，因此試驗(yàn)不推薦在構(gòu)件上進(jìn)行測(cè)試，建議樣板與構(gòu)件同時(shí)施工，完全固化后在樣板上進(jìn)行測(cè)試。
5）結(jié)語(yǔ)當(dāng)今，國(guó)家正全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)。隨著技術(shù)的進(jìn)步以及政策的明確引導(dǎo)，我國(guó)的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)布局必將更加成熟和進(jìn)一步發(fā)展，但同時(shí)面臨巨大的挑戰(zhàn)。針對(duì)風(fēng)電設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，夢(mèng)能開(kāi)發(fā)新型的風(fēng)電涂料及涂裝工藝，打破國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品的市場(chǎng)、技術(shù)壟斷和優(yōu)勢(shì)。隨著國(guó)內(nèi)塔筒涂料市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大及需求，必將迎來(lái)發(fā)展的新契機(jī)。
