海上风电的腐蚀与防护-北极星风力发电网

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本文对海上风电及其所处环境进行了介绍，分析了海洋环境不同区域的腐蚀特征，并结合海洋风电机组的各部分，介绍了相应的防腐蚀解决方案，并对海上风电防腐提出了应注意的相关问题。

在当前煤炭、石油等化石能源资源日益匮乏，温室气体排放威胁人类生存环境的严峻形势下，风能作为自然界中能够不断再生、可持续利用的绿色能源资源，以其蕴藏量巨大、分布广泛、无污染等优势，越来越受到世界各国的重视。自1991 年世界首座海上风电场在丹麦建成以来 , 海上风电已经成为世界可再生能源发展的重点领域。经过 20 多年的发展，海上风电技术日趋成熟，已进入大规模开发阶段。到 2014 年底，欧洲 11 个国家共建设了 84 个海上风电场，总装机容量11,027MW。我国 2010 年并网发电的东海大桥 100MW 海上风电场是亚洲第一个大型海上风电项目，到 2013 年底我国海上风电总装机容量达到 428.58MW。据报道，我国可开发和利用的陆地上风能储量 2.53 亿千瓦，近海可开发和利用的风能储量有 7.5 亿千瓦，海上风能储量远远大于陆地，有广阔的发展空间。同时，我国东部沿海地区经济发达，能源紧缺，开发丰富的海上风能资源将有效改善能源供应结构。因此，尽管我国海上风电起步较晚，但发展潜力巨大。

与陆上风电相比，海上风电所处环境更为复杂，海洋大气区高湿度、高盐雾、长日照，浪花飞溅区干湿交替，水下区海水浸泡、生物附着等，腐蚀环境非常苛刻，对海上风电设备的腐蚀防护提出了严峻挑战，同时海上风电由于其特殊的地理环境和技术要求，维修费用极高。因此，海洋腐蚀不但给海上风电机组带来巨大安全隐患，缩短机组运营寿命，也大大增加了风电的建设投资和运行维护成本。防腐蚀是海上风电必须考虑的突出问题，防腐蚀设计成为海上风电场设计的重要环节之一。

海上风电机组

海上风电机组主要由水下基础、塔架、机舱、轮毂和叶片等部分组成，具体构造上不同厂家的风机存在一些区别，大部分厂家将主轴、轴承座、齿轮箱、联轴器、机械刹车、发电机、变压器、变桨系统、电控系统等集成在机舱和轮毂内部，以减少现场安装工作量。

水下基础从材料角度主要有钢结构基础和钢筋混凝土结构基础；从结构形式分主要有重力式基础、单桩基础、群桩基础、导管架基础、吸力式筒形基础等固定式基础和漂浮式基础等。

我国东海大桥海上风电场采用的是群桩承台基础。

目前海上风机的高度一般在 80 ～ 110m 的范围内，按部位划分，风机基础结构处于浪花飞溅区、潮差区、全浸区及海泥区，风机的机舱、轮毂、叶片和塔架等处于海洋大气区范围内。

单桩基础的海上风电结构图

海上风电机组的腐蚀分析

海上风电机组一般位于离岸 15Km 以内的近海，从机组、塔架到水下基础，相应处于海洋大气、浪花飞溅、潮差、全浸及海泥五个区，每个区的腐蚀环境不同，其腐蚀特征也不同。下面对每个区的腐蚀特征分别进行介绍。

1、海洋大气区

高湿、高盐是海洋大气的特点，海洋大气中的水蒸气在毛细管作用、吸附作用和化学凝结作用等的影响下，容易附着在钢铁表面形成一层肉眼看不到的水膜，水膜中有溶解氧、氯离子、硫酸根离子和其它一些盐分，是导电性很强的电解质溶液。钢铁表面的不均匀使得表面形成腐蚀电池，从而引起钢铁腐蚀。研究结果表明，钢在湿度 70% 时腐蚀最为严重。另外昼夜的干湿交替，对腐蚀有加速作用。

水膜中氯离子具有穿透作用，它能加速钢铁的点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀，使得钢铁表面难以形成长期稳定的致密锈层，导致腐蚀率上升。

2、浪花飞溅区

在浪花飞溅区，海水膜润湿时间长、干湿交替频率快、海盐离子大量积聚，同时飞溅的海浪粒子冲击和海风等使得供氧充分，是造成腐蚀速度加剧的重要因素。飞溅海水中的气泡会冲击破坏材料表面，使得该部分的防腐涂层很容易脱落。因此在整个海洋环境中，浪花飞溅区是腐蚀最为严重的区域。

钢桩在海洋环境各区域的腐蚀速率示意图

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