防腐技術(shù)在海上風(fēng)電場(chǎng)中的應(yīng)用
海上風(fēng)電由于其資源豐富、不占用土地、靠近能源負(fù)荷中心、發(fā)展?jié)摿薮蠖鴤涫荜P(guān)注。但是由于海洋風(fēng)機(jī)所處環(huán)境為高腐蝕環(huán)境,且隨著風(fēng)電機(jī)組設(shè)備體積的增大,投資增加,對(duì)海上風(fēng)電設(shè)備的維護(hù)就顯得尤為重要,對(duì)于海上風(fēng)電設(shè)施的防腐也是重中之重。海上風(fēng)電機(jī)組從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)到塔筒,從葉輪到機(jī)艙,從風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部的各類機(jī)械零部件到電器元器件,都要面對(duì)海洋大氣腐蝕環(huán)境的嚴(yán)酷考驗(yàn),甚至有些腐蝕介質(zhì)對(duì)機(jī)組的危害是致命的,這就極大地影響到海上風(fēng)電場(chǎng)的安全和壽命,因此建設(shè)海上風(fēng)電場(chǎng)時(shí),對(duì)風(fēng)電機(jī)組應(yīng)用防腐技術(shù)是非常必要的。
一、腐蝕環(huán)境
海上風(fēng)電場(chǎng)處于嚴(yán)酷的應(yīng)用環(huán)境之中,不僅有著腐蝕問(wèn)題,還會(huì)有物理性的撞擊和海洋生物的影響等。從環(huán)境的不同特點(diǎn)出發(fā),海上風(fēng)機(jī)總體處于5個(gè)不同的部分,分別為海洋大氣區(qū)、飛濺區(qū)、潮差區(qū)、全浸區(qū)和海泥區(qū)。
各環(huán)境區(qū)域腐蝕特點(diǎn)介紹如下:
1、海洋大氣腐蝕
在鋼鐵表面易形成水膜,海洋大氣鹽分多,它們?cè)阡撹F表面積沉,與水膜形成導(dǎo)電良好的液膜電解質(zhì),形成有利的電化學(xué)腐蝕條件,海洋大氣對(duì)鋼鐵的腐蝕程度要比內(nèi)陸大氣高4~5倍。
2、飛濺區(qū)腐蝕
由于浪的飛濺,飛濺區(qū)的下部經(jīng)受海水短時(shí)間浸泡和頻繁的干濕交替。在飛濺區(qū),海鹽粒子量要遠(yuǎn)高于海洋大氣區(qū),碳鋼會(huì)出一個(gè)腐蝕峰值,所以碳鋼在飛濺區(qū)腐蝕速率要遠(yuǎn)大于其他區(qū)域。而腐蝕最嚴(yán)重的部位是在平均高潮以上的飛濺區(qū),此處的氧供應(yīng)最充分,由于氧的去極化作用加速了塔筒的腐蝕,與此同時(shí),浪花的沖擊也能破壞保護(hù)膜,使腐蝕加速。
3、潮差區(qū)腐蝕
海上固定式風(fēng)力機(jī)是貫穿海泥至大氣的連續(xù)鋼結(jié)構(gòu),其腐蝕特征有別于單獨(dú)處于各區(qū)域的鋼鐵。單個(gè)掛片的碳鋼腐蝕速度,潮差區(qū)比全浸區(qū)要高1~2倍,而上下連續(xù)的平臺(tái)結(jié)構(gòu),在潮差區(qū)受到的腐蝕卻比全浸區(qū)要輕一些??紤]到施工、維修以及陰極保護(hù)效果等因素的影響,也可把潮差區(qū)并入飛濺區(qū)考慮。
4、全浸區(qū)腐蝕
全浸區(qū)長(zhǎng)期浸泡在海水中,由于鋼鐵在海水中的腐蝕受氧的還原反應(yīng)所控制,所以溶解氧對(duì)鋼鐵腐蝕起主導(dǎo)作用。鋼鐵在潮差帶出現(xiàn)腐蝕最低值,其值甚至小于海水全浸和海底土壤的腐蝕率。這是由于鋼樁在海洋環(huán)境中,隨著潮位的漲落,水線上方濕潤(rùn)后的鋼材表面上的供氧比浸在海水中水線下方的鋼材表面充分得多,且彼此構(gòu)成回路,形成了一個(gè)宏觀條件下的氧濃差腐蝕電池,使整個(gè)潮差帶都得到了不同程度的保護(hù),但是在平均潮位以下的部分則作為陽(yáng)極而受到明顯腐蝕。
5、海泥區(qū)腐蝕
海泥區(qū)位于全浸區(qū)以下,是飽和了海水的土壤,它是一種比較復(fù)雜的腐蝕環(huán)境,既有土壤的腐蝕特點(diǎn),又有海水的腐蝕行為。海泥中的硫酸鹽還原菌會(huì)在缺氧環(huán)境下生長(zhǎng)繁殖,對(duì)鋼材造成比較嚴(yán)重的腐蝕。
二、防腐方法
海洋環(huán)境中鋼鐵的腐蝕是一種電化學(xué)現(xiàn)象。因此只要能消除電化學(xué)腐蝕的基本條件(即腐蝕電池、導(dǎo)電介質(zhì)和去極化劑),就能抑制腐蝕的發(fā)生。海洋平臺(tái)的防腐蝕雖然有多種多樣,但歸結(jié)起來(lái)都是以消除上述三大條件之一或全部為目的。在實(shí)踐中,往往同時(shí)用兩種或多種防腐蝕手段來(lái)達(dá)到較佳的防腐蝕效果。
例如,對(duì)于一些典型結(jié)構(gòu)可采用典型的防腐方法如下:塔筒防腐,主要著手于底漆、中間漆、面漆的選型。針對(duì)混凝土承臺(tái)表層生銹情況,可對(duì)混凝土承臺(tái)涂層進(jìn)行整體維護(hù),同時(shí)進(jìn)行技改,增加犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù);針對(duì)多管樁潮差區(qū)涂層破損多、修補(bǔ)難度大的問(wèn)題,可采用包覆防腐方案進(jìn)行施工,并增加安裝犧牲陽(yáng)極塊;對(duì)單管樁基礎(chǔ),可采用浪濺潮差區(qū)包覆防腐,增加安裝犧牲陽(yáng)極塊等方法。同時(shí)可進(jìn)行陰極保護(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)控和外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用研究,并采用電位分布仿真,優(yōu)化犧牲陽(yáng)極、輔助陽(yáng)極的布置,確保保護(hù)電位均勻,避免出現(xiàn)過(guò)保護(hù)或欠保護(hù)。
三、防腐技術(shù)的應(yīng)用
1、風(fēng)電塔架的防腐設(shè)計(jì)
海上風(fēng)機(jī)塔架按照機(jī)型可分為近、沿海灘涂的底座式和深海的浮體式兩種。對(duì)于近海鋼結(jié)構(gòu),應(yīng)按2003年發(fā)布的通用標(biāo)準(zhǔn)《色漆和清漆用于近海建筑及相關(guān)結(jié)構(gòu)的保護(hù)性涂料體系的性能要求》設(shè)計(jì)。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同的腐蝕環(huán)境都適用,而實(shí)際的腐蝕環(huán)境更為復(fù)雜,涂裝時(shí)更要注重微觀腐蝕環(huán)境和腐蝕因素。另外,NORSOK-M501在海洋石油平臺(tái)成功應(yīng)用十多年,說(shuō)明通過(guò)了NORSOKM-501測(cè)試認(rèn)證的產(chǎn)品,性能更加卓越,對(duì)于海上風(fēng)電設(shè)備的防腐更加有保證,其為海上風(fēng)電設(shè)備的防腐系統(tǒng)選擇提供了更為科學(xué)的理論判斷依據(jù)。
2、風(fēng)電設(shè)備葉片的防腐設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)和制造葉片時(shí)要考慮環(huán)境因素的影響,進(jìn)行耐環(huán)境設(shè)計(jì),采取相應(yīng)措施,使其具有較高的環(huán)境適應(yīng)性。葉片在一定程度上暴露在腐蝕性環(huán)境條件下并且不容易接近。由于運(yùn)行條件的原因,在許多情況下不可能重做防腐層,因此重視設(shè)計(jì)、材料選擇和防腐保護(hù)措施特別重要,防腐和減輕腐蝕的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)防腐的實(shí)施、效果和可修理性具有重大的影響。對(duì)于不能通過(guò)涂層或鍍層來(lái)防腐的部位,可以選用適當(dāng)?shù)牟牧稀?fù)合材料葉片應(yīng)采用膠衣保護(hù)層,但沒(méi)有相應(yīng)的指標(biāo)規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定的環(huán)境條件包括溫度、濕度、鹽霧、雷電、沙塵、輻射六項(xiàng)。在“MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪葉片原材料國(guó)產(chǎn)化”的“863”計(jì)劃中,要求葉片表面保護(hù)涂料能提高葉片耐紫外線老化、耐風(fēng)沙侵蝕以及耐濕熱、鹽霧腐蝕能力,適應(yīng)我國(guó)南北方不同極端氣候條件下風(fēng)電場(chǎng)的使用需求,保證風(fēng)輪葉片20年的設(shè)計(jì)使用壽命。
3、風(fēng)電設(shè)備其他部件的防腐設(shè)計(jì)
(1)底座、輪轂、軸承的防腐設(shè)計(jì)一般采用與塔架內(nèi)壁相同的防腐涂料體系。
(2)塔架基礎(chǔ)的防腐設(shè)計(jì)塔架基礎(chǔ)埋地鋼筋同樣面臨腐蝕,但一般被忽視而未采取防腐措施,一旦出現(xiàn)問(wèn)題則難以處置。其防腐方法可采用一般建筑用鋼筋防腐涂料,或者針對(duì)性設(shè)計(jì)和選擇涂料品種,在基礎(chǔ)澆注前進(jìn)行防腐涂裝。
(3)機(jī)艙罩、整流罩的防腐設(shè)計(jì)一般采用風(fēng)機(jī)葉片涂料體系。
(4)變壓器的防腐設(shè)計(jì)一般為落地箱式,北方寒旱環(huán)境下沙塵、冰凍、紫外線腐蝕比較嚴(yán)重,南方鹽霧濕潤(rùn)腐蝕嚴(yán)重,要采用塔架外防護(hù)涂料體系。海上風(fēng)機(jī)的箱式變壓器采用絕緣樹(shù)脂澆注實(shí)現(xiàn)變壓器鐵芯防腐蝕。
(5)控制柜、開(kāi)關(guān)柜的防腐設(shè)計(jì)配電箱/電器柜等鈑金結(jié)構(gòu)件目前一般使用粉末涂料,主要是采用提高防護(hù)等級(jí)隔絕空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)整體防腐蝕。
(6)發(fā)電機(jī)、齒輪箱的防腐設(shè)計(jì)雙饋型風(fēng)機(jī),因其轉(zhuǎn)速較高,因此發(fā)電機(jī)采用常規(guī)的密閉冷卻散熱系統(tǒng),內(nèi)部構(gòu)造無(wú)需考慮防腐,只需利用結(jié)構(gòu)件防腐方法解決外表防腐問(wèn)題。永磁直驅(qū)型風(fēng)機(jī),將鐵芯設(shè)計(jì)為防腐蝕材料,而轉(zhuǎn)子線包則采用真空浸漆工藝配合氟硅橡膠材料加強(qiáng)防腐,確保散熱和防腐達(dá)到一種平衡。
四、結(jié)語(yǔ)
盡管在相似領(lǐng)域已經(jīng)有了許多成功的防腐應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),但是海上風(fēng)電機(jī)組有其獨(dú)特的外部環(huán)境、結(jié)構(gòu)和防腐要求。對(duì)于海上風(fēng)電的防腐,不應(yīng)僅在方案設(shè)計(jì)和防腐系統(tǒng)選擇上,更應(yīng)在實(shí)際防腐施工和防腐質(zhì)量監(jiān)控方面下大力氣。我們應(yīng)該意識(shí)到,對(duì)于海上風(fēng)電來(lái)說(shuō),如果防腐技術(shù)沒(méi)有得到很好的處理,一方面由于腐蝕引起風(fēng)電機(jī)組故障頻發(fā)從而影響到機(jī)組的發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)效率,另一方面甚至造成風(fēng)電機(jī)組發(fā)生大面積故障甚至被迫拆除,國(guó)外有很多這方面的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。我們?cè)陂_(kāi)發(fā)和利用海上風(fēng)電的同時(shí),也應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)和開(kāi)展海上風(fēng)電機(jī)組的防腐蝕技術(shù)等關(guān)鍵性技術(shù)的應(yīng)用和研究,更好地促進(jìn)海上風(fēng)電防腐蝕技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展,從而大力推動(dòng)海上風(fēng)電的建設(shè)和發(fā)展進(jìn)程。
五、夢(mèng)能服務(wù)與支持
1、免費(fèi)樣品
如果您對(duì)我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請(qǐng)樣品試用,請(qǐng)與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506
油漆樣品適用范圍:
用于新建項(xiàng)目:驗(yàn)證油漆配套的可行性、檢驗(yàn)附著力、效果圖與實(shí)際顏色的色差。
用于維修項(xiàng)目:驗(yàn)證與舊涂層的兼容性。
用于日常修補(bǔ):提供少量樣品用于修補(bǔ)破損處。
申請(qǐng)用量:在1KG以內(nèi)免費(fèi)送貨上門(mén)。
2、免費(fèi)打樣
如果您想看到工業(yè)重防腐油漆在產(chǎn)品上的實(shí)際應(yīng)用、外觀、性能測(cè)試,請(qǐng)與我們客服人員聯(lián)系,將樣板寄往夢(mèng)能科技營(yíng)銷(xiāo)部,由專業(yè)噴涂人員為樣板提供油漆打樣。
3、服務(wù)團(tuán)隊(duì)
夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理,從專業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì),以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì),每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器,儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn),以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。
4、購(gòu)買(mǎi)通道
零售:購(gòu)買(mǎi)50kg以內(nèi),線上購(gòu)買(mǎi),抖店直接下單購(gòu)買(mǎi)。
工廠業(yè)務(wù):長(zhǎng)期合作、量大從優(yōu)、生產(chǎn)調(diào)試、質(zhì)量檢測(cè)、開(kāi)具13%專用發(fā)票
貿(mào)易、代理:提供代工業(yè)務(wù)支持,項(xiàng)目保護(hù)。
業(yè)主、總包、設(shè)計(jì)院:提供防腐方案設(shè)計(jì)、性能檢測(cè)、施工方案、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。
涂裝施工:提供解決方案、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。