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海上风电腐蚀如何防护？ISO12944防腐蚀测试认证
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随着国际能源危机的不断攀升以及低碳经济的日益凸显，作为一种新兴的清洁能源，海洋风电技术日益成熟，风电产业也日益稳定，风能已成为可再生能源的重要选择。我国海岸线辽阔，海上资源储备丰富，水深5-50米海域，100米高度的海上风能资源开放量为5亿千瓦。然而，与陆地风电相比，海上风电所处的高湿度、高盐雾、长日照、海水、海泥、漂浮物、浮冰等恶劣的海洋环境，必然使海上风机面临严峻的腐蚀考验，腐蚀与防护问题已成为海上风电遇到的技术难题之一，如何进行防腐蚀设计是重中之重。南京睿督公司分享海洋防腐涂料NORSOK M-501认证及ISO12944防腐蚀测试认证，网址：www.fire-test.com
ISO/TS 19392-3 Paints and varnishes-Coating systems for wind-turbine rotor blades.Part 3: Determination and evaluation of resistance to rain erosion using water jet.
DNVGL-CP-0424:2016 Coatings for protection of FRP Structures with heavy rain erosion loads
DNVGL-CP-0424:2016 复合材料结构雨蚀涂料认证
1.腐蚀环境
海上风电设计寿命一般在25年以上，其防腐蚀设计寿命也应超过25年，同时腐蚀控制系统也必须能够承受各种环境的考验，比如海泥、海水、浪花飞溅、海洋大气以及持续的机械损伤、磨损等，结合海洋腐蚀环境分区及海上风电结构所处的位置，以单桩基础的风机为例，海上风电结构可分为四个环境分区。
图1单桩基础海上风电腐蚀环境分区示意图
表1环境分区和腐蚀环境分区
注：Im2表示海水或微咸水环境，Im3表示土壤环境，Im4表示受阴极保护结构所处的海水或土壤环境，C4、C5、CX表示具有不同腐蚀性的大气环境。
从图1和表1中可以看出，区域1对应于内外部海洋腐蚀环境的全浸区和海泥区，其环境腐蚀性等级可定义为Im2/Im4和Im3/Im4。区域2对应于内外部海洋腐蚀环境的飞溅区、潮差区和低水位区，然而对于该区域，不同的标准中有不同的划分方法，IEC 61400-3-1和DNVGL-RP-0416中定义为飞溅区，其上限为重现期为1年的最高静水位加上重现期为1年的有以波高的波峰高度，其下限为重现期为1年的最低静水位减去重现期为1年的有义波高的波谷深度；而NB/T 31006[7]中定义为浪溅区，其上限可按照式（1）计算，下限可按照式（2）计算。区域3对应于海洋腐蚀环境的大气区，该区域直接与外部海洋大气直接接触，IEC 61400-3-1和DNVGL-RP-0416中规定该区域的环境腐蚀性等级为C5或CX。区域4也为海洋腐蚀环境的大气区，但该区域位于塔架、机舱-叶轮内部，不与外部海洋大气直接接触，IEC 61400-3-1[5]中规定该区域的环境腐蚀性等级为C4，但采取腐蚀环境控制措施的机舱内部，其环境腐蚀性可达到C3或以下。
式中：U1等于0.6H1/3，H1/3为重现期100年有效波高的1/3，单位为m；U2为最高天文潮位，单位为m；U3为基础沉降，单位为m。
式中：L1等于0.4H1/3，H1/3为重现期100年有效波高的1/3，单位为m；L2为最低天文潮位，单位为m。
2.海上风机
2.1基础
海上风机常用的基础形式有单桩基础、重力式基础、三角架式基础、导管架式基础、多桩式基础、导管架式基础和漂浮式基础。单桩基础、三角架式基础、导管架式基础、多桩式基础、导管架式和漂浮式基础通常为钢质结构，所处环境分区为区域1~区域3，区域1一般采用涂层和阴极保护联合保护的方式进行腐蚀控制，区域2通常采用腐蚀预留和涂层联合保护的方式进行腐蚀控制，阴极保护也能对该区域的腐蚀控制起一定作用，区域3一般采用涂层进行腐蚀控制。涂层可参考ISO 12944-5、ISO 12944-9、Norsork M-501、GB/T 31817[14]或NB/T 31006[7]进行设计（见表2），从表2中可以看出，国内大气区C5腐蚀环境等级的涂层配套的标准主要参照了国外标准ISO 12944-5，具体方案是富锌底漆+环氧中间漆+聚氨酯面漆，总膜厚320mm；国内的标准未体现CX腐蚀环境等级的涂层配套，而ISO12944-9和Norsok M-501标准中采用富锌底漆+环氧中间漆+聚氨酯面漆，总膜厚280mm，CX环境腐蚀性比C5高，但涂层配套却比C5要求低，逻辑上不是很严谨，期望后续标准更新时能解决该问题；飞溅区内外部的涂层厚度一般要求600mm以上，并采用聚氨酯面漆可以增强涂层抗紫外线的能力；全浸区内外部的涂层厚度一般要求350mm以上；海泥区一般不采用涂层。阴极保护通常采用牺牲阳极阴极保护，也有采用外加电流阴极保护的情况，阴极保护常参考DNV-RP-B401、NACE SP0176、GB/T 33423、NB/T 31006、JTS 153-3等进行设计，腐蚀预留可参照DNVGL-RP-0416[或NB/T 31006选取。重力式基础一般采用钢筋混凝土结构，可采用涂料体系进行腐蚀控制。
表2不同标准中的涂层配套设计
2.2塔架和机舱-风轮组件
塔架和机舱-风轮组件所处的环境为区域3和区域4，区域3钢质部件所采取的腐蚀控制措施包括防腐涂料、热喷涂、热浸镀锌、复合涂层（热喷锌/热浸镀锌+涂料）、达克罗、耐蚀材料、阳极氧化、电镀等，防腐涂料及复合涂层配套可参考ISO 12944-5、ISO 12944-9、Norsok M-501、GB/T 31817、GB/T 33630、NB/T 31006进行设计（见表2），从表2中可以看出，国内大气区C5腐蚀环境等级的涂层配套的标准主要参照了国外标准ISO 12944-5，具体方案是富锌底漆+环氧中间漆+聚氨酯面漆，总膜厚320mm，塔筒外表面也可以采用热喷锌+封闭漆+环氧中间漆+聚氨酯面漆涂层配套方案，总膜厚340mm；对于风机内部C4环境腐蚀性等级的区域，国内标准取消了面漆，但总膜厚基本与国外标准一致。热喷涂、热浸镀锌、达克罗应分别符合ISO 2063-1、ISO 1461和ISO 10683中的要求，耐蚀材料一般采用不锈钢或铝合金，为增强其防腐性能或外观需要，可在耐蚀材料外表面采用涂料进行涂装；区域3的叶片为环氧玻璃钢或聚酯玻璃钢材质，通常采用胶衣或聚氨酯涂料进行防腐，对于叶片涂层的性能要求可参考ISO TS19392-1，叶片涂层设计可参考GB/T 31817。区域4除了区域3所用到的腐蚀控制措施外，还可以采用控制风机内部环境（如温度、湿度、盐雾）的方式来控制腐蚀，环境控制的要求可参考GB/T 33630，典型的环境控制系统如图2所示，总体设计是塔筒、机舱尽量密封，然后采用盐雾过滤器和除湿机设备过滤盐雾、除湿和通风散热，并形成微正压，使得内部空气往外流，从而控制内部环境，一定程度上降低环境腐蚀性。电气/电控设备一般处于环境区域4，但这些设备的外壳往往很薄（≤4mm）而不能采用喷砂表面处理后涂装油漆，因此，对于这些设备的外壳，可采用不锈钢材质或者粉末静电喷涂防腐。
3.海上升压站
海上升压站所处的环境分区为区域1~区域3，海上升压站平台一般由多层钢结构平台组成，包含甲板、立柱、栏杆、爬梯护笼、梁、斜撑管等部件，以及配合设备安装的管件、紧固件、支架，主要参考海洋平台的防腐标准进行腐蚀控制设计，各环境分区的主要腐蚀控制方法与海上风机类似，涂层主要参考ISO 12944-5、Norsok M-501、NACE SP0108等进行设计，阴极保护可参考DNV-RP-B401、NACE SP0176、NB/T 31006等进行设计，还有采用热喷锌、热浸镀锌、复合涂层、不锈钢、铝合金等腐蚀控制方法。对于海上升压站的变压器，内壁可采用耐油耐高温的环氧酚醛涂料防腐，外壁可采用环氧富锌+环氧玻璃鳞片漆+聚氨酯面漆防腐，散热器可采用环氧玻璃鳞片漆+聚氨酯面漆防腐[]。海缆通常由铜芯、绝缘层、阻水层、护套层、铠装层、外被层等结构组成，而金属材质的铠装层一般仅由沥青带组成的外被层保护，时间一长容易受到海缆所处的海泥微生物、海水环境的侵蚀，同时，外被层一旦破坏，金属铠装中的电流也会造成电腐蚀，从而加速铠装层的腐蚀，因此，加强海缆尤其是铠装层的腐蚀控制尤为重要，可改进外被层的涂层防腐工艺或采用阴极保护的方式进行腐蚀控制。
4.展望
腐蚀问题是海上风电面临的一项重要挑战，做好防腐蚀工作既有利于降低全生命周期度电成本，也有利于提高风电设备的可靠性和安全，因此尤为重要。
ISO12944 防腐涂层体系，对涂层体系选择应用起到良好的指导作用，取得了非常好的应用效果。ISO12944-5 防护涂层体系，详细介绍了各种腐蚀环境下的防护漆体系，以及不同耐久性要求下的漆膜厚度。ISO12944 是目前全球公认的权威标准，国内的防腐设计规范标准，均以该标准为主要参考资料。南京睿督公司提供ISO12944防腐涂层的测试认证，咨询电话：025-8658 3475。
海洋防腐涂料国际标准：ISO12944/NORSOK M501/ISO20340 https://www.fire-test.com/newsinfo/2040225.html
南京睿督解读：ISO12944涂料防腐蚀等级分类及防腐蚀年限规定 https://www.fire-test.com/newsinfo/2999513.html
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来源：防火网 发布时间：3/27/2023 点击次数：763
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