海上風電塔筒防腐系統(tǒng)的選擇與運用

　　1 海洋環(huán)境下塔筒的腐蝕機理和對應(yīng)的防護措施
　　海上風電塔筒的腐蝕防護措施主要有：增加腐蝕允量、電極防護、鍍層、噴涂防腐蝕涂料等方法。與陸上風電不同的是，海上風電塔筒所處的“腐蝕環(huán)境”不同。需要從實際出發(fā)，深入了解海洋腐蝕的特殊性后，將海上風電塔筒所處腐蝕環(huán)境細化，并通過電化學原理、熱力學理論，對應(yīng)分析各個環(huán)境狀態(tài)下的腐蝕機理，從而有針對性地選擇腐蝕防護措施。[2]
　　1.1 海洋大氣區(qū)：涂料防腐
　　海洋大氣是指海面飛濺區(qū)以上的大氣區(qū)和沿岸大氣區(qū)，在此區(qū)域中主要含有水蒸氣、氧氣、氮氣、二氧化碳、二氧化硫以及懸浮于其中的氯化鹽、硫酸鹽等，具有比普通大氣濕度大、鹽分高、溫度高及干、濕循環(huán)效應(yīng)明顯等特點。
由于海洋大氣濕度很大，水蒸氣在毛細管作用、吸附作用、化學凝結(jié)作用的影響下，附著在鋼材表面形成一層肉眼看不見的水膜，二氧化碳、二氧化硫和一些鹽分溶解在水膜中，使之成為導電性很強的電解質(zhì)溶液。此外，氯離子有穿透作用，它能加速鋼材的點蝕、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕。此區(qū)域的腐蝕防護措施主要為涂料防腐。[3]
　　由于海上石油平臺與海上風電所處的腐蝕環(huán)境基本類似，都是ISO 12944 界定的C5M 海洋大氣環(huán)境[4]，而且海上石油平臺所選用的油漆系統(tǒng)經(jīng)過二三十年海上的實際使用案例，證明了海上石油平臺油漆體系防腐性能的可靠性，因此國外很多海上風電生產(chǎn)廠家已經(jīng)采用海上石油平臺的防腐涂層系統(tǒng)作為它們選擇防腐油漆的重要參考，其標準依據(jù)也主要采用海上石油平臺防腐涂料的現(xiàn)行標準。[5]
　　目前風電防腐蝕涂料市場中，丹麥的赫普( HEMPEL)塔筒涂料市場占有率最高。另外還有挪威的佐敦( JOTUN) 、荷蘭的阿克蘇諾貝爾( AKZO- NOBEL) 等。國內(nèi)防腐蝕涂料在風電塔筒行業(yè)中占有率較低。涂料的類型主要是富鋅涂料和聚氨酯涂料，具有較高的品質(zhì)和耐久性，但
海上風電苛刻的腐蝕環(huán)境，要求不斷提高其綜合性能以更好的滿足海上風電防腐蝕的需要。在設(shè)計涂層方案時，需要綜合考慮環(huán)境、施工和性能，優(yōu)先選擇施工方便，盡量選用可以使用普通涂裝設(shè)備進行施工、耐海水性能優(yōu)異、耐紫外線、抗粉化性能好、耐老化的涂層體系。必要時，可對塔筒外表面整體噴鋅，但須對應(yīng)優(yōu)化富鋅底漆的含鋅量和涂裝厚度，從而控制造價。[6]
　　1.2 浪花飛濺區(qū)、海水潮差區(qū)：包覆防腐
　　鋼鐵設(shè)施在海洋環(huán)境中的腐蝕很不均勻。據(jù)資料研究表明，在浪濺區(qū)干濕交替過程中，鋼的陰極電流比在海水中的陰極電流大，因為在浪濺區(qū)鋼表面銹層自身氧化劑的作用而使陰極電流變大。也就是說，浪濺區(qū)的鋼在經(jīng)過干燥過程以后，表面銹層在濕潤過程中是作為一種強氧化劑在起作用，而在干燥過程中，由于氧化作用，銹層中的Fe2+ 又被氧化為Fe3+，上述過程的反復(fù)進行，使鋼鐵的腐蝕加速，使鋼結(jié)構(gòu)損傷嚴重。一般情況下，同一種鋼，在浪花飛濺區(qū)的腐蝕速度可比海水全浸區(qū)中高出3 ～ 10 倍，浪濺區(qū)成為所有海洋環(huán)境中腐蝕最為嚴重的部位。一旦在這個區(qū)域發(fā)生嚴重的局部腐蝕破壞，會使整座鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施大大降低承載力，縮短使用壽命，影響安全生產(chǎn)，甚至導致設(shè)施提前報廢。[7]