海上平台和海上风电的长久防腐防锈
对于风力发电来说,风电场选址永远都是建设风电场的首要步骤。通过新能源行业的不断发展和不断摸索,发现在海上建设风电场比在陆地建设风电场更具优势,其优势直接表现在能量效益上。海上风电具有风能资源的能量效益比陆地风电场高,平均空气密度较高,发电效率好。并且,海上风受地形和气候的影响要小,湍流强度小。将风电场建设在海上,避免了对居民带来的不必要的麻烦,减少了受噪音等限制。而且减少了对陆地的使用,在沿海地区的供电量十分巨大,可缓解沿海地区的用电压力。目前我国出台了很多有关海上风力发展的政策,鼓励海上风力的建设,大大促进了海上风力的发展。
海上风电场处于严酷的海洋大气环境,不仅存在着高盐雾、高湿度环境条件下的腐蚀问题,还会存在物理性的撞击损伤,如船舶靠泊、浮冰和漂浮物的撞击等,也存在着各种海洋生物的附着腐蚀,包括海洋动物、贝类、藻类植物等。海上风电机组从基础结构到塔筒,从叶轮到机舱,从风电机组内部的各类机械零部件到电气元器件,这些都要面对海洋大气腐蚀环境的严酷考验,甚至有些腐蚀介质对机组的危害是致命,这就极大地影响到海上风电机组的安全运行和使用寿命,因此建设海上风电场对风电机组的防腐技术提出了更高的要求。本文正是针对海上风电机组的结构和运行环境特点提出了相应的防腐技术和创新性解决方案,其目的是为了促进海上风电机组防腐蚀等关键性技术的应用和突破,从而推动海洋风能的开发和利用。目前存在问题
存在的主要问题表现在:混凝土承台运行3-5年后,表面陆续出现钢筋锈蚀现象;钢构基础潮差区海生物生长严重、涂层破坏大,现场修补难度大、质量难保证;同时涂层损坏又引发牺牲阳极块消耗大、阴极保护电位正移大,按现有正移速度推算,即将到达阴极保护电位临界值-0.85mV(铜/硫酸铜参比电极),远远满足不了海上风电机组基础25年使用寿命的要求;个别塔筒防腐涂层出现粉化。
1、混凝土承台表面出现早期锈蚀
运行三、四年后出现钢筋混凝土承台表面硅烷涂层破损,受海水的腐蚀,混凝土中的钢筋出现锈蚀现象。钢筋混凝土承台腐蚀电位检测发现,自然腐蚀电位检测结果在-0.695--0.845V之间 。根据标准ASTMC-876,腐蚀电位负于-0.350V时,发生腐蚀的概率高于90%。
2、多管桩基础潮差区涂层防腐遭遇挑战、阴极保护有待完善
多管桩基础设计了涂层+牺牲阳极阴极保护。钢构基础潮差区海生物生长严重(图2),海生物脱落加重涂层破坏、钢构腐蚀。潮水涨落使现场涂层修补难度大、质量难保证。潮差区的涂层防腐遭遇挑战。多管桩的牺牲阳极阴极保护,则主要存在以下问题:(1)试验风电场存在因设计高度偏差、4台多管桩基础斜撑杆上阳极块长时间裸露在空气中的情况,无法起到保护作用;(2)1台风电机组因基础周围海床冲刷,低潮位期间牺牲阳极块全部裸露(图7),无法起到保护作用;(3)1台多管桩基础的1个阳极块完全溶解、只剩下焊脚;1台风电机组的1个独桩,仅设计1个牺牲阳极块,无冗余,一旦该阳极块掉落则失去保护。2.3单管桩基础沉桩期间涂层损坏大、维护困难
单管桩基础主要存在两大问题:一是施工沉桩期间,替打法兰和桩头固定位置涂层损坏大,现场维护困难;二是存在部分单管桩阴极保护电位正移太快的情况,存在即将达到保护临界值的可能,不能满足设计寿命的要求。
3、优化措施分析
3.1、风电塔架的防腐设计
底部防腐可以采用lafu蜡性涂料DN50进行除油除锈和磷化,再采用lafu蜡性涂料4941/lafu蜡性涂料445/lafu蜡性涂料6090进行强度防腐防锈;做后做一道美观涂料进行美观。确保30年不腐蚀不生锈
3.2、风电设备叶片的防腐设计
外壳: 底部防腐可以采用lafu蜡性涂料DN50进行除油除锈和磷化,再采用lafu蜡性涂料4941/lafu蜡性涂料445/lafu蜡性涂料6090进行强度防腐防锈;做后做一道美观涂料进行美观。确保30年不腐蚀不生锈
电器采用:lafu蜡性涂料4010进行电器保护
3.3、风电设备其他部件的防腐设计
外壳采用:底部防腐可以采用lafu蜡性涂料DN50进行除油除锈和磷化,再采用lafu蜡性涂料4941/lafu蜡性涂料445/lafu蜡性涂料6090进行强度防腐防锈;做后做一道美观涂料进行美观。确保30年不腐蚀不生锈电器采用:lafu蜡性涂料4010进行电器保护
3.4、螺栓防护
lafu蜡性涂料3850 确保螺栓30年不生锈
lafu蜡性涂料4941 极端腐蚀条件下使用,坚固、柔性不开裂,具有损伤后 自愈的特殊功能 振动、热胀冷缩等恶劣环境下的机械设备和大型 钢铁结构件的腐蚀预防
lafu蜡性涂料4942 极端腐蚀条件下使用, 长久、高效抗腐蚀 振动、热胀冷缩等恶劣环境下的机械设备和大型 钢铁结构件的腐蚀预防
lafu蜡性涂料DN50 替代传统的酸洗磷化、喷砂抛丸、涂装除锈等工艺,不含有 害物质,不污染环境,无三废产生,可以一比一兑水使用, 定时添加和处理废渣即可 除油、除锈、除氧化皮磷化钝化,替代底漆等功能, 浸泡、喷涂、涂刷均可,温度越高处理越快
lafu蜡性涂料445 重防腐材料,长效防腐蚀,抗石击及机械损伤的保护, 抗酸碱腐蚀 工程机械、钢结构、化工罐、中大型工程机械设备、 管道等
lafu蜡性涂料4010 透明米色 电气设备保护,耐高温,高附着力,抗酸碱,绝缘 电气设备、集成线路板、电机等以及
lafu蜡性涂料3850 应用范围广泛,长期防腐蚀,机械磨损保护,无粘性 机械磨损、螺栓、紧固件等易受机械损伤的零件