海上风电的腐蚀与防护-第2页-北极星风力发电网

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3、潮差区

钢结构基础的水下区与潮差区部分由于氧含量不同而形成氧浓差电池，潮差区部分由于供氧充分而成为宏观电池的阴极区，水下部分则变为阳极向阴极区提供保护电流，而使得潮差区部分腐蚀较轻。

海洋生物能够栖居在潮差区结构的表面，如果附着生物均匀分布，会在结构表面形成保护膜从而减轻腐蚀，如果局部附着，则会因供氧不同而导致附着物下面的钢表面腐蚀严重。

4、全浸区

在全浸区，以电化学和生物腐蚀为主，又分为浅水区（低潮位以下20～30米以内）、大陆架全浸区（30～200米水深区）和深水区（200 米以下）。

浅水区海水流速大，存在近海化学和泥沙污染，溶解氧和二氧化碳处于饱和状态，生物活跃，水温较高，是全浸区腐蚀较为严重的部分。

随着水深的增加，海水流速降低，水温下降，含气量降低，生物活动减少，腐蚀以电化学腐蚀为主，相对浅水区较轻。随着深度进一步增大，压力增大，矿物盐的溶解量下降，水温、含气量、水流进一步降低。腐蚀以电化学腐蚀和应力腐蚀为主，相对较轻。

5、海泥区

海泥区位于全浸区以下，主要由海底沉积物构成。海底沉积物的物理性质、化学性质和生物性质随海域和海水深度的不同而不同。海泥实际是饱和了海水的土壤，它既有土壤的腐蚀特点，又有海水的腐蚀行为。相对来讲，海泥区的腐蚀较轻。当海泥中存在硫酸盐还原菌时，它会在缺氧环境下生长繁殖，对钢材造成比较严重的腐蚀。

碳钢在海洋环境中的不同区带表现出不同的腐蚀特征，在海水中的腐蚀主要包括物理、化学和生物的影响，应结合不同的特征采取针对性地防腐蚀措施。

1.海泥区 2.全浸区 3.潮差区 4.浪花飞溅区 5.海洋大气区

海上风机环境示意图

海上风电防腐

根据海上风电机组所处环境的腐蚀特征，可采取针对性地防腐蚀措施。目前，在海上风电防腐中应用较多的是防腐蚀涂层、阴极保护技术，另外增加腐蚀余量、选用更耐蚀材料等也是解决腐蚀问题的可选方法。

1、水下基础防腐

钢结构风电基础的防腐方法与海上平台、钢管桩等基本相同。浪花飞溅区和潮差区的基础外表面，多采用防腐涂层加防护外套进行保护；全浸区和海泥区，则采用防腐涂层和阴极保护的联合保护，其中阴极保护方法有牺牲阳极法、强制外加电流法。前面讲到的均是对接触海水及海洋大气的钢结构外壁进行保护，近年来研究发现，被人们忽视的单桩基础钢筒内壁腐蚀非常严重，在设计施工时，应针对性地加强保护，如采用牺牲阳极阴极保护等。

对于钢筋混凝土基础，为提高结构耐久性，通常采用高性能海工混凝土，通过加大钢筋外保护层厚度、掺入阻锈剂等防止钢筋锈蚀，必要时对浪花飞溅区和潮差区结构表面涂刷防腐涂料等加强保护。

2、塔架防腐

钢结构塔架处于海洋大气环境中，经济有效的防腐蚀解决方案是采用长寿命防腐涂层体系，其中应用较多的是有机或无机防腐涂层体系，也有采用金属镀层和防腐涂层联合保护的情况。考虑到塔架外壁长期处于暴晒环境，面漆抗紫外线老化是重要指标，目前常用脂肪族聚胺酯面漆。

塔架内壁，腐蚀相对较轻，且无紫外线老化问题，可采用海洋大气环境中适用的普通防腐涂层体系，如环氧富锌底漆和环氧类面漆，漆膜厚度也相对较薄。

3、风机机舱及轮毂防腐

机舱和轮毂内部包含了风机的关键部件，也是防腐蚀的核心区域。因内部部件较多，且涉及多个专业，若每个部件都采取较强的防腐蚀措施则会增加很多的成本，为控制成本，海上风机厂商均采取了总体防腐结合关键部件加强防腐的解决方案。

（1）总体防腐

各部件尽可能与外界环境隔离以避免腐蚀是主体设计思路。将机舱设计成一个尽可能密闭的空间，通过鼓风机等使内部对外界形成正压，阻止腐蚀性海洋大气直接进入，很大程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。

（2）关键部件加强防腐

机舱和轮毂里的结构部件都不大，有主支撑底座，也有设备支架等，因部分结构需要暴露在外面，而且是日常维护过程中很难触及的位置，因此该类部件都设计为热镀锌或者涂层加强防腐。

机械部件主要包括主轴、联轴器、齿轮箱、变桨齿轮等。其中主轴连接面为机加工面，不做防腐，以保证平面度，暴露部位采用与结构部件相同的防腐蚀方法；联轴器为高弹性特殊材料，表面无法防腐，靠预留腐蚀余量法解决腐蚀问题；齿轮箱、偏航轴承以及变浆轴承的外部与结构部件相同，内部充填防腐润滑油实现防腐；偏航齿轮与变桨齿轮因频繁经历齿轮拟合，磨损较大，且需要润滑，因此采用表面涂抹黄油实现隔离空气和润滑的双重作用。

电气部件主要包括发电机、变压器、控制柜 / 开关柜、各类驱动电机等。提高设备外壳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。发电机是持续旋转设备，必须持续高效散热才能正常运行，如果发电机采用常规的密闭冷却散热系统，内部构造无需考虑防腐，只需要解决外部防腐问题即可；如果发电机无法从结构上实现密闭冷却散热，定子铁芯以及转子线包的腐蚀问题就需要考虑，一般讲铁芯设计为耐腐蚀材料，而转子线包则采用真空浸漆工艺配合氟硅橡胶材料加强防腐，工艺设计要求较高，以确保散热和防腐达到一种平衡。海上风机的箱式变压器一般采用干变，散热方式也是直接空气冷却，采用绝缘树脂浇注实现变压器铁芯防腐；控制柜 / 开关柜散热量较小，因此采用提高防护等级隔绝空气来实现整体防腐蚀，也有部分控制柜散热量较大，通常采用柜体安装小型空调控制柜内温度的方法，各类驱动电机的运转频率较低，且功率较小，采用密闭隔绝空气的方法防止腐蚀，在外壳上增加散热面积达到散热要求。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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