光伏發(fā)電具有顯著經(jīng)濟效益，且高效環(huán)保，是最優(yōu)質(zhì)的綠色能源之一。海洋光伏相較陸上光伏，具有天然的環(huán)境優(yōu)勢，水面開闊沒有遮擋物，日照較長且利用充分，可顯著提升發(fā)電量，目前水上光伏的發(fā)電量較陸地光伏提高了5%~10%。然而，沿海高鹽高濕、海水浸泡以及海浪飛濺等環(huán)境工況使得光伏支架遭受著嚴重腐蝕。ISO 12944-2017標準中將海洋環(huán)境的腐蝕等級歸為了C5-M（很高），因此研究沿海光伏支架的防腐蝕技術(shù)具有現(xiàn)實的經(jīng)濟意義。光伏支架作為光伏電站重要的組成部分，用于保護光伏組件承受30年的光照、腐蝕、大風(fēng)等破壞。支架的選擇以及后期維護直接影響著光伏組件的安全運行及經(jīng)濟性。目前，主流的光伏支架有鋁合金支架和鋼結(jié)構(gòu)支架，兩者各有優(yōu)劣點。鋁合金支架表面會形成一層致密的保護膜，具有優(yōu)異的耐蝕性，但造價高昂且強度較低；鋼結(jié)構(gòu)支架則與之相反。針對沿海的復(fù)雜環(huán)境，高強度且價格低的鋼結(jié)構(gòu)支架的使用率更高，提高鋼結(jié)構(gòu)支架的防腐蝕性能有利于提升光伏設(shè)備的長效安全運行?，F(xiàn)階段，鋼結(jié)構(gòu)支架的防腐蝕方式主要有基材的改性以及表面防腐涂層的構(gòu)建。

一、沿海鋼結(jié)構(gòu)光伏支架的腐蝕機理

沿海光伏鋼結(jié)構(gòu)支架銹蝕的基本原理主要為金屬表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用和電化學(xué)作用。引起鋼結(jié)構(gòu)銹蝕的介質(zhì)很多，如濕熱的空氣、工業(yè)廢氣、有氧環(huán)境等，鋼結(jié)構(gòu)在濕熱及有氧環(huán)境中會加速發(fā)生電化學(xué)腐蝕，從而造成材料失效。鋼結(jié)構(gòu)支架在沿海自然暴露下，鐵離子和羥基離子反應(yīng)會生成不穩(wěn)定的氫氧化鐵，最終氧化成為鐵銹。沿海鋼結(jié)構(gòu)支架主要以大氣腐蝕和水腐蝕為主，空氣中的氧氣、SO2、Cl-等腐蝕介質(zhì)會加速鋼結(jié)構(gòu)的氧化還原反應(yīng)，為鋼鐵的腐蝕提供一條“高速公路”。同時，金屬表面在潮濕的大氣中會吸附一層很薄的濕氣層即水膜，當水膜厚度為20~30個分子層時，就會成為電化學(xué)腐蝕所必需的電解液膜，不可避免會發(fā)生化學(xué)腐蝕或電化學(xué)腐蝕。水中的氫離子是很好的去極化劑，可以促進腐蝕材料陰極電子的轉(zhuǎn)移；而當二氧化碳、二氧化硫以及氯離子等溶于水后會進一步促使水的pH下降從而促進光伏支架的腐蝕。鋼鐵腐蝕產(chǎn)生的鐵銹是一種疏松多孔的結(jié)構(gòu)，其中還有許多微裂紋將孔隙互相聯(lián)通。這樣，鐵銹就像海綿一樣，可以繼續(xù)吸收空氣中的水分，讓鋼鐵進一步銹蝕，直至完全銹穿。

二、沿海光伏支架的防腐蝕方式

1、鋼結(jié)構(gòu)支架的改性

耐候鋼是通過添加耐蝕合金元素，如Cr、Cu、Ni等來提高耐蝕性的，合金添加量一般為1%~5%。耐候鋼中的耐候元素Nb、Mo、P、Ti等在合金化的作用下會產(chǎn)生緩蝕作用，耐候鋼表面的保護層即銹層會隨環(huán)境的影響緩慢增長再生。耐候鋼的防腐蝕過程如下：銹蝕初期，因合金化程度較高，耐候鋼比普通碳鋼更易發(fā)生銹蝕，但由于耐候鋼的內(nèi)部晶格更加復(fù)雜，在表面疏松鐵銹之下還有一層暗黑色致密的納米顆粒α-FeOOH銹層。致密銹層中其他金屬原子取代了部分鐵原子，使銹層具有了陽離子選擇性，抑制了具有腐蝕性的陰離子透過，α-FeOOH銹層致密緊貼鋼材生長，有效切斷了腐蝕介質(zhì)的路徑，如圖1所示。

圖1 耐候鋼的防銹蝕過程

耐候鋼還具有良好的耐大氣腐蝕性能，雖然其前期投資成本略高于普通碳鋼，但后期維護費用相對較低。在海洋大氣環(huán)境或大氣污染較嚴重的區(qū)域，耐候鋼一般還需涂覆防腐蝕涂層以進一步提高耐腐蝕能力。

2、鋼結(jié)構(gòu)支架防腐蝕涂層的構(gòu)建

冷熱鍍鋅鍍層

熱浸鍍鋅主要是采用熔融鋅在鋼質(zhì)構(gòu)件表面形成一層冶金結(jié)合的鋅鐵合金，一般要求熱浸鋅層表面應(yīng)均勻，不得有影響安裝的鋅瘤，沿海地區(qū)服役結(jié)構(gòu)件表面熱浸鋅層厚度一般不得低于85 μm。然而，傳統(tǒng)熱浸鍍鋅層面臨著諸多問題，如組織均勻性差，鍍層厚度高，耐蝕性不理想等。向鋅熔池中添加合金添加劑、稀土元素等可改善鍍鋅層的組織均勻性，提高鍍層的質(zhì)量并增強其耐蝕性。電鍍鋅也叫冷鍍鋅，將經(jīng)過除油、酸洗的工件放入鋅鹽溶液中，連接電解設(shè)備的負極；工件對面放置鋅板，連接電解設(shè)備的正極，接通電源，隨著電流從正極向負極的定向移動，工件表面會形成均勻、致密、結(jié)合良好的鋅層。電鍍鋅層可以作為犧牲陽極，為基底提供持久有效的電化學(xué)保護。此外，鍍液體系，如鍍液成分，溫度、pH等也是影響鍍鋅質(zhì)量的重要因素之一。目前，單純電鍍鋅層的耐蝕性遠遠不能滿足沿海惡劣環(huán)境的需求，而電鍍鋅-鋁、鋅-鋁-鎂、鋅-鎳等合金鍍層更有利于提高鋼結(jié)構(gòu)耐蝕性。由于鋅和鐵形成的原電池效應(yīng)，鍍鋅層即使在運輸或安裝過程中產(chǎn)生輕微損傷，也不會影響其防腐蝕能力，其防腐蝕機理如圖2所示。此外，鋅與空氣和水反應(yīng)，會產(chǎn)生堿式碳酸鋅，這種物質(zhì)表面致密，而且不易溶于水，可以很好地隔絕空氣與基體，進一步減緩鋼材腐蝕。

圖2 鍍鋅層的防腐蝕過程

熱噴涂涂層

熱噴涂是工業(yè)上獲得金屬或陶瓷涂層的最經(jīng)濟可行的工藝之一。大氣等離子噴涂（APS）技術(shù)使用高溫等離子體作為加熱源，由于制備周期短、涂層厚度控制強和加工靈活等受到廣泛關(guān)注。與其他工藝相比，APS技術(shù)可以有效避免溶劑或高溫蒸汽對環(huán)境的污染。

防腐蝕涂層

涂覆防腐蝕涂料的防護周期相對較短，但具有施工方便、適應(yīng)性廣，不受工件形狀約束，而且成本較低等優(yōu)點，是一種具有普適性、經(jīng)濟性以及高效性的防腐蝕措施。其原理是使用絕緣性的高分子涂層將鋼結(jié)構(gòu)與腐蝕介質(zhì)分隔開，以此消除腐蝕原電池的必要條件，起到防腐蝕的作用。在沿海環(huán)境中，富鋅涂料是最為常見的傳統(tǒng)防腐蝕涂料。

三、結(jié)論

沿海光伏電站的支架結(jié)構(gòu)長期處于高鹽、高濕的海洋大氣環(huán)境中，其防腐蝕方式主要有基體金屬的改性（如使用耐候鋼），防腐蝕涂層的構(gòu)建（如冷熱鍍鋅、熱噴涂以及防腐蝕涂料等）。這些防腐蝕方式各有特點，其中，冷熱鍍鋅和熱噴涂均具有較長的防護周期，但冷鍍鋅鍍液存在較大的環(huán)境污染，熱鍍鋅和熱噴涂設(shè)備投資大且存在一定的安全問題；涂覆防腐蝕涂料雖然防腐蝕周期短，但施工方便、適應(yīng)性廣，不受工件形狀約束，而且成本較低，是一種具有普適性、經(jīng)濟性且高效性的防腐蝕措施。通過改性耐候鋼與環(huán)保防腐蝕涂料相結(jié)合的協(xié)同作用可以進一步提高沿海光伏支架的耐蝕性。

四、夢能服務(wù)與支持

1、免費樣品

如果您對我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請樣品試用，請與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506

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用于維修項目：驗證與舊涂層的兼容性。

用于日常修補：提供少量樣品用于修補破損處。

申請用量：在1KG以內(nèi)免費送貨上門。

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3、服務(wù)團隊

夢能對技術(shù)服務(wù)團隊始終進行一系列的標準化管理，從專業(yè)培訓(xùn)到日常報告的管理都有一整套完善的體系。夢能公司每年都會對技術(shù)服務(wù)人員進行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計，以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準的專業(yè)素質(zhì)，每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進的涂裝檢驗儀器，儀器設(shè)備均按規(guī)定的時間期限進行定期校驗，以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。

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