海上风电材料防护措施报告

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编 号：密 级：名 称 海上风电材料防腐措施报告编写校对审核标审批准中国航天科工集团第六争论院内蒙古航天亿久科技进展有限责任公司引言1991年世界上首座海上风电场在丹麦建成以来,海上风力发电已经成为世界可再生能源进展的焦点领域。然而海上风电运行环境格外简单:高温、高湿、高盐雾和长日照等,腐蚀环境格外苛刻,对海上风电设备的腐蚀防护提出了严峻挑战，防腐蚀成为每个风电场必需考虑的突出问题,防腐蚀设计成为海上风电场设计的重要环节之一以及风机的防腐蚀措施,主要来自于海上石油平台,海上风电场的防腐尽管可以在很大程度上参考海洋平台现有的防腐阅历，但是两者之间也有不同，所以直接借鉴海洋平台防腐阅历实现海上风电材料防腐还有很大的困难。海洋环境的腐蚀机理及区域划分腐蚀机理蚀而生锈。而脱水形成铁锈。金属在海水中的腐蚀，影响因素很多，包括化学、物理和生物等因素，其中化学因素主要有溶解氧、盐度、酸碱度等，物理因素主要有温度、流速、潮差等。从这些机理来看，腐蚀的根源其实就是金属通过接触氧化物产生了电化学腐蚀。腐蚀区域划分海上风电场的钢构造风塔〔图1a〕按海洋腐蚀环境的特点，可以分成5个局部，海洋大气区、飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区。钢构造在海洋环境下的腐蚀，无论是海洋环境下长钢尺的挂片试验，还是实际的生产实践中，都具有很强的规律性。图1b是钢桩在美国kureBeach〔基尔海滨〕中暴露5a后的腐蚀示意图。外表形成水膜;海洋大气中盐分多，它们积存钢铁外表与水膜一起形成导电良好的液膜电解质，是电化学腐蚀的有利条件，因此海洋大气比内陆大气对钢铁的腐蚀程度要高4～5倍。海洋飞溅区的腐蚀，除了海盐含量、湿度、温度等大气环境中的腐蚀影响因素外，还要ab于海洋大气区，浸润时间长，干湿交替频繁。碳钢在飞溅区的腐蚀速度要远大于其他区域，在飞溅区，碳钢会出一个腐蚀峰值，在不同的海疆，其峰值距平均高潮位的距离有所不同。ab图图1 a海上风机示意图，b钢桩在滨海试验5a后腐蚀示意图的去极化作用促进了钢桩的腐蚀，与此同时，浪花的冲击有力地破坏保护膜，使腐蚀加速。浮冰的撞击。供氧总要比浸在海水中的水线下方钢外表充分得多，而且彼此构成一个回路，由此成为一潮差带中的每一点分别得到了不同程度的保护个明显的腐蚀峰值。生物性质随海疆和海水深度的不同而不同。海泥实际是上是饱和了海水的土壤，它是一种会在缺氧环境下生长生殖，会对钢材造成比较严峻的腐蚀。常规防腐蚀方法及原理工程防腐蚀的常规方法主要有5种。涂层法腐承受此种方法。剂。其防腐年限为10-20a，其保护效率为80-90%。到达Sa2.5级以上。操作时对空气湿度有较为苛刻的要求，涂料配比及喷涂厚度掌握也有相当严格的工艺，因此该方法操作难度较大。金属热喷涂也是涂层法中的一种，其原理是利用某种形式的热源将金属喷涂材料加热，使之形成熔融状态的微粒，这些微粒在动力的作用下以肯定的速度冲击并沉附在基体外表上，形成具有肯定特性的金属涂层。可用于金属喷涂的材料较多，如锌、不锈钢等。其中不有阴极保护功能。镀层法构造物的小的附属部件或连接部件承受此方法。常用的防腐镀层有镀锌、镀铬等。该方法适用于小型构件的防腐蚀处理。阴极保护法腐蚀；后者主要应用的是锌、铝等活性比铁高的铸造阳极材料，焊接在构造物上，主动消耗，形成保护电位差阻挡腐蚀。预留腐蚀余量法这种方法通常需要监测构造物被腐蚀的程度。选用耐腐蚀的材料蚀介质的影响。一般适用于强腐蚀性介质接触的构造物。素，以提高其抗腐蚀的力量，需要在设备设计及制造过程中充分考虑介质的特性。海上风力发电机组的构造及其主要防腐方法海上风电机组主要有水下根底、塔架、机舱、轮毂和叶片这几局部组成，从具体构造上讲，不同厂家的风机存在一些区分，大局部厂家将主轴、轴承座、齿轮箱、联轴器、机械刹车、发动机、变压器、变桨系统、电控系统等集成在机舱和轮毂内部，以削减县城安装工作量。目前海上风机的轮毂一般在80—110m的范围内，按部位划分，风机根底构造处于飞溅溅区、潮差区、全浸区及海泥区，风机的机舱、轮毂、叶片和塔筒处于海洋大气区范围内，各个部位大致均承受上述的几种常规防腐方法，分别介绍如下。风机水下根底防腐风机水下根底分为几种形式，从材料角度分为钢构造根底和钢筋混凝土构造根底。钢构造根底防腐与海洋工程的防腐蚀方法大致一样，其中飞溅区和潮差变动区域承受300um，锌水和阳极芯铸造成一体。预制好的牺牲阳极依据设计工况均匀焊接布置在钢构造的外表。钢筋混凝土构造根底对防腐的要求不高坏，程度也不大，因此没有实行过多的措施。该类构造防腐蚀阅历主要来源于沿海桥梁及港口工程。塔筒防腐风机塔筒是海上风电场的重要组成局部,也是目前海上风电设备防腐标准比较健全的局部。塔筒外壁直接暴露在海洋大气环境中,依据ISO12944-2腐蚀环境分类规定,塔筒外壁处于C5-M腐蚀环境,即:格外高的海洋腐蚀环境。是以到达长期耐久为目的而设计的,符合国际标准ISO12944中有关钢构造在不同的服役环美国的PPG针对塔筒在海上不同区域给出具体的防腐方案，如表1-4：腐蚀等级ISO12944-2腐蚀等级ISO12944-2C5-M设计使用寿命15年以上外表处理喷射清理到Sa2½，外表粗糙度Rz40-70微米涂层产品名称干膜厚度/μm底漆Sigmazinc102HS环氧富锌底漆60中间漆SigmaCover410高固态环氧漆180面漆SigmaDur188聚氨酯面漆80总厚度320腐蚀等级ISO12944-2腐蚀等级ISO12944-2C4设计使用寿命15年以上外表处理喷射清理到Sa2½，外表粗糙度Rz40-70微米涂层产品名称干膜厚度/μm底漆Sigmazinc102HS环氧富锌底漆60中间漆SigmaCover410高固态环氧漆100面漆SigmaCover456环氧面漆80总厚度240总厚度240腐蚀等级ISO12944-2Im2设计使用寿命腐蚀等级ISO12944-2Im2设计使用寿命25年以上外表处理喷射清理到Sa2½，外表粗糙度Rz50-100微米涂层产品名称干膜厚度/μm底漆SigmaCover1000无溶剂环氧漆750面漆总厚度SigmaCover1000无溶剂环氧漆1500750腐蚀等级ISO腐蚀等级ISO12944-2Im2&Im3设计使用寿命25年以上外表处理喷射清理到Sa2½，外表粗糙度Rz50-100微米涂层产品名称干膜厚度/μm底漆SigmaShield1000 无溶剂环氧漆500总厚度500不管哪种防腐方法或者方案都主要是参考了目前国际上风电场钢构造的防腐蚀设计和施工的三个标准:ISO12944-1998色漆和清漆--防护漆体系对钢构造的腐蚀防护;ISO20340-2023色漆和清漆--用于近海建筑及相关构造的保护性涂料体系的性能要求;NORSOKM501-2023--外表处理和防护涂料。ISO12944是目前国际上应用最广泛的钢构造防腐蚀涂装标准,ISO20340和NORSOKM501对海上风电防腐蚀涂料体系的性能测试和施工技术等做出了标准。风机机舱/轮毂及其防腐蚀方法机舱和轮毂内部包含了风机的额关键部件，也是防腐蚀的核心区域。因内部部件较多，腐的思路总体防腐蚀措施一般承受的设计理念是与外界隔离的，属于本质防腐，而且质量轻，本钱低。将这个外壳设计成一个尽可能密闭的空间，再利度上降低了机舱和轮毂内部安装的各类部件的腐蚀防护要求，从而改善了腐蚀环境。关键部件加强防腐措施层加强防腐，在部件预制阶段完成，在装配完成后需要修补。轮拟合，磨损较大，且需要润滑，因此承受外表涂抹黄油实现隔离空气和润滑的双重作用。/防护等级实现与空气的隔离是电气设备的重要防腐蚀手段需要散热，这是一对冲突。发电机是持续旋转设备，必需持续高效散热才能正常运行绝缘树脂浇注实现变压器铁芯防腐；掌握柜/开关柜散热量较小，因此承受提高防护等级止腐蚀，在外壳上增加散热面积到达散热要求。叶片涂层防腐叶片防腐主要实行涂层法。风力发电机组-风轮叶片中〔JB/T10194-2023〕指出，叶片在肯定程度上暴露在腐蚀性环境条件下并且不简洁接近，在很多状况下不行能重做防腐层，有相应的指标规定，从应用状况来看，各厂家应用的胶衣的名称以及应用方法有所区分。相应的参考标准。“MW级风力发电机组风轮叶片原材料国产化”的‘863’打算中，只是要20有对海上腐蚀环境不同状况作出指标要求，其具体指标要求是：附着力≥5MPa；自然表干/8h，40℃烘干/3h；耐磨性500g/500