海上風電設(shè)施防腐涂料方案
夢能涂料專家探討了海上風力發(fā)電機組面臨的腐蝕類型，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、電化學保護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。
- 風電腐蝕
- 設(shè)計依據(jù)
- 風電葉片
- 樁基礎(chǔ)
- 塔筒
- 升壓站
- 運營維修
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- 海上風電腐蝕
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一、海上風電前景
近年來，海上風電項目建設(shè)正如火如荼，國家出臺了一系列政策，支持海上風電產(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)型體制機制和政策措施的意見》要求，堅持陸海并重，推動風電協(xié)調(diào)快速發(fā)展，完善海上風電產(chǎn)業(yè)鏈，鼓勵建設(shè)海上風電基地，海上風電作為重要的海洋新興產(chǎn)業(yè)，擁有良好的發(fā)展前景。
與陸地風電相比，海上風電所處的高濕度、高鹽霧、長日照、海水、海泥、漂浮物、浮冰等惡劣的海洋環(huán)境，必然使海上風機面臨嚴峻的腐蝕考驗，且維修成本巨大，因此海上風電設(shè)計壽命一般在25年以上，其防腐蝕設(shè)計壽命也應(yīng)超過25年，同時腐蝕控制系統(tǒng)也必須能夠承受各種環(huán)境的考驗，比如海泥、海水、浪花飛濺、海洋大氣以及持續(xù)的機械損傷、磨損。
二、海上風電腐蝕環(huán)境
海上風電的腐蝕環(huán)境較為嚴酷，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)，風電機組。
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，同時由于鋼結(jié)構(gòu)成分中有少量碳原子的存在， 極易形成無數(shù)個原電池， 有利于電化學腐蝕的進行，腐蝕等級為 ISO 12944 規(guī)定的 CX級，腐蝕速率為內(nèi)陸地區(qū)大氣腐蝕速率的 4-15 倍。海上風力發(fā)電機組并非全部完全曝露在 CX的環(huán)境中，通過防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計，可將內(nèi)部區(qū)域腐蝕等級下降。
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)，同時海水中夾雜的泥沙和海面浮游物體對其進行沖刷撞擊，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，這是因為隨著潮位的漲落，水線上方濕潤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，腐蝕最弱，相對缺氧區(qū)為陽極，則作為陽極而出現(xiàn)一個明顯的腐蝕峰值。海泥區(qū)是飽和的海水土壤，鹽含量高、電阻率低、供氧不足，還存在土壤的化學腐蝕與生物腐蝕。
三、海上風電防腐涂料設(shè)計
夢能涂料專家認為海上風電所處腐蝕環(huán)境是復雜的，海上風電機組的防腐蝕是一個系統(tǒng)的問題，對于機組的每一部分，首先在結(jié)構(gòu)密閉性設(shè)計方面和材料選擇方面應(yīng)考慮到防腐蝕問題，再從防腐涂層方面進一步加強。針對各個部位的腐蝕特點，設(shè)計合理的涂層配套體系，才能保障風電設(shè)施的安全運行，達到設(shè)計壽命25年以上。
夢能重防腐涂料產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于諸多海上風場；我們已經(jīng)參與國內(nèi)多個海上風電項目。在多個風電項目中為海上風機葉片、塔筒、升壓站、樁基構(gòu)件提供防腐保護。高品質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)得到市場和客戶的廣泛認可。
四、涂裝工藝
風電塔筒防腐工藝包括環(huán)境控制、表面處理、涂層施工、質(zhì)量控制四個步驟。通過去除氧化物、油脂和污垢，選擇適合的環(huán)氧或聚氨酯涂料進行分層施工，進行質(zhì)量檢測，及時發(fā)現(xiàn)并修補涂層問題，可實現(xiàn)風電塔筒的防腐效果，確保安全可靠運行。
4.1 環(huán)境控制
主要包括溫度、濕度和露點溫度。通常涂裝過程中環(huán)境溫度需大于5 ℃。溫度過低影響涂料的固化且黏度較高，需另加稀釋劑。溫度過高則溶劑揮發(fā)太快，易出現(xiàn)漆膜缺陷?？諝庀鄬穸纫?5%，過大會影響漆膜的干燥。聚氨酯漆、氟碳漆等施工時，相對濕度應(yīng)控制在80%以內(nèi)，以免表面發(fā)花。鋼基材表面溫度須高于露點溫度3 ℃以上，嚴禁表面結(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，必須對底材進行徹底的表面處理。塔筒基材的表面處理包括除油、鹽分、銹蝕、噴砂等。噴砂前，用專用清洗劑清除所有油脂，沖洗掉所有殘余物，干燥后進行噴砂。噴砂完成后，徹底清除基材表面灰塵和噴砂殘渣，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、無油脂，并盡快涂裝第1道底漆，間隔時間一般不宜超過4 h，時間越短越好。如果鋼材表面出現(xiàn)返銹、或被污染現(xiàn)象，必須重新對基材進行表面處理到所要求級別才可繼續(xù)涂裝。
4.3 涂裝施工
在通風良好的室內(nèi)施工，避免風沙和灰塵對施工的影響。認真閱讀涂裝工藝文件和說明書。嚴格按照設(shè)計工藝要求進行施工，涂裝間隔時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)要求。涂料施工前采用電動或氣動攪拌裝置充分攪拌至均勻。高壓無氣噴涂用于構(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。
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。利用測厚儀、溫濕度計、露點儀、表面粗糙度樣板、附著力測試儀、鹽分測試儀等和有效的涂裝標準、規(guī)范等。
1）外觀:漆膜表面應(yīng)平整，色澤、厚度均一，無針孔、流掛、發(fā)白、縮孔、污染、漏噴等明顯的缺陷。
2）厚度:施工后用濕膜測厚儀立即測量每道漆的濕膜厚度，以確保最終干膜厚度滿足設(shè)計要求。用磁性測厚儀檢測干膜厚度，膜厚不足時須按要求進行補涂。每道涂層的平均干膜厚度應(yīng)達到最小干膜厚度要求，同時不能超出規(guī)定的最大干膜厚度。
3）附著力:進行拉開法附著力試驗，附著力應(yīng)≥5 MPa。由于層間附著力的測試是破壞性的，因此試驗不推薦在構(gòu)件上進行測試，建議樣板與構(gòu)件同時施工，完全固化后在樣板上進行測試。
4）結(jié)語當今，國家正全面加強生態(tài)環(huán)境保護。隨著技術(shù)的進步以及政策的明確引導，我國的風電產(chǎn)業(yè)布局必將更加成熟和進一步發(fā)展，但同時面臨巨大的挑戰(zhàn)。針對風電設(shè)備的實際應(yīng)用環(huán)境，夢能開發(fā)新型的風電涂料及涂裝工藝，打破國外進口產(chǎn)品的市場、技術(shù)壟斷和優(yōu)勢。隨著國內(nèi)塔筒涂料市場的不斷擴大及需求，必將迎來發(fā)展的新契機。
