海上风电材料防护措施报告

海上风电资料防范措施报告海上风电资料防范措施报告海上风电资料防范措施报告档号：编号：保留限期：密级：名称海上风电资料防腐措施报告编写校正审查标审同意中国航天科工公司第六研究院内蒙古航天亿久科技发展有限责任公司前言海上风电场拥有风能资源储量大、开发效率高、环境污染小、不占用耕地等长处，自1991年世界上首座海上风电场在丹麦建成以来,海上风力发电已经成为世界可再生能源发展的焦点领域。但是海上风电运行环境十分复杂:高温、高湿、高盐雾和长日照等,腐化环境非常苛刻,对海上风电设施的腐化防范提出了严重挑战，防腐化成为每个风电场一定考虑的突出问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,防腐化设计成为海上风电场设计的重要环节之一。目前对于海上风电 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 基础设施以及风机的防腐化措施,主要来自于海上石油平台、破冰船以及海底管线等方面的防腐化经验,海上风电场的防腐尽管可以在很大程度上参照海洋平台现有的防腐经验，但是二者之间也有不一样，所以直接借鉴海洋平台防腐经验实现海上风电资料防腐还有很大的困难。海洋环境的腐化机理及地域区分2.1腐化机理对于裸露在空气中的金属部分，因海上的湿润空气中盐分和水分均很高，长远累积后附着在物体 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面，因为其成分中有少许的碳存在，极易形成无数个原电池，从而使金属表面腐化而生锈。对于浸入海水中的金属部分，表面会出现稳固的电极电势，且因为金属有晶界存在，金属表面上各部位的电势不一样，形成了局部的腐化电池或微电池，电势较高的部位为阴极，较低的为阳极。电势较高的金属，如铁，腐化时阳极进行铁的氧化，开释的电子从阳极流向阴极，使氧在阴极被还原，氢氧根离子经海水介质移朝阳极，与亚铁离子生成氢氧化亚铁，进而脱水形成铁锈。金属在海水中的腐化，影响要素好多，包含化学、物理和生物等要素，此中化学要素主要有溶解氧、盐度、酸碱度等，物理要素主要有温度、流速、潮差等。从这些机理来看，腐化的根源其实就是金属经过接触氧化物产生了电化学腐化。2.2腐化地域区分海上风电场的钢构造风塔（图1a）按海洋腐化环境的特色，可以分成5个部分，海洋大气区、飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区。钢构造在海洋环境下的腐化，无论是海洋环境下长钢尺的挂片试验，还是实质的生产实践中，都拥有很强的规律性。图1b是钢桩在美国kureBeach（基尔海滨）中裸露5a后的腐化表示图。钢铁构造在海洋环境海洋大气与内地大气有着明显的不一样。海洋大气湿度大，易在钢铁表面形成水膜;海洋大气中盐分多，它们存储钢铁表面与水膜一起形成导电优异的液膜电解质，是电化学腐化的有益条件，所以海洋大气比内地大气对钢铁的腐化程度要高4～5倍。海洋飞溅区的腐化，除了海盐含量、湿度、温度等大气环境中的腐化影响要素外，还要遇到海浪的飞溅，飞溅区的下部还要遇到海水短时间的浸泡。飞溅区的海盐粒子量要远远高于海洋大气区，浸润时间长，干湿交替屡次。碳钢在飞溅区的腐化速度要远大于其余地域，在飞溅区，碳钢会出一个腐化峰值，在不一样的海域，其峰值距均匀高潮位的距离有所不一样。ab图1a海上风机表示图，b钢桩在滨海试验5a后腐化表示图腐化最严重的部位是在均匀高潮以上的飞溅区。这是因为氧在这一地域供应最充分，氧的去极化作用促进了钢桩的腐化，与此同时，浪花的冲击有力地破坏保护膜，使腐化加快。从高潮位到低潮位的地域称为潮差区。在潮差区的钢铁表面常常和饱和了空气的海水相接触。因为潮流的原由钢铁的腐化会加剧。在冬天有流冰的海域，潮差区的钢铁设施还会受浮冰的撞击。全浸区全浸于海水中，比方导管架平台的中下部位，长远浸泡在海水中。钢铁的腐化会遇到溶解氧、流速、盐度、污染和海生物等要素的影响，因为钢铁在海水中的腐化反应受氧的还原反应所控制，所以溶解氧对钢铁腐化起着主导作用。其次是均匀低潮位以下周边的海水全浸区钢桩的腐化峰值。但是，钢桩在潮差带出现腐化最低值，其值甚至小于海水全浸和海底土壤的腐化率。这是因为钢桩在海洋环境中，跟着潮位的涨落，水线上方湿润的钢表面供氧总要比浸在海水中的水线下方钢表面充分得多，并且相互构成一个回路，由此成为一个氧浓差宏观腐化电池。腐化电池中，富氧区为阴极，相对缺氧区为阳极，总的成效是整个潮差带中的每一点分别获取了不一样程度的保护，而在均匀潮位以下则常常作为阳极而出现一个明显的腐化峰值。海泥区位于全浸区以下，主要由海底堆积物构成。海底堆积物的物理性质、化学性质和生物性质随海域和海水深度的不一样而不一样。海泥实质是上是饱和了海水的土壤，它是一种比较复杂的腐化环境，既有土壤的腐化特色，又有海水的腐化行为。海泥区含盐度，电阻率低，但是供氧不足，所以一般的钝性金属的钝化膜是不稳固的。海泥中含有的硫酸盐还原菌，会在缺氧环境下生长生殖，会对钢材造成比较严重的腐化。3常例防腐化方法及原理从腐化机理看，可以采纳的防腐化方法分为三大类：间隔防腐、电化学防腐和实质防腐。防腐化的技术历经多年的发展，已趋于成熟，不过在详尽应用过程中还存在好多问题。海洋工程防腐化的常例方法主要有5种。3.1涂层法这类防腐化方法属于间隔防腐，主要合用于海洋大气区和飞溅区。大多数海洋构造物防腐采纳此种方法。常用的防腐涂料有环氧沥青、富锌环氧、聚酯类涂层、环氧玻璃钢等，辅助资料为固化剂。其防腐年限为10-20a，其保护效率为80-90%。从实行的工艺上来看，采纳此种方法对构造表面粗糙度要求较高，一般要经过抛丸办理达到Sa2.5级以上。操作时对空气湿度有较为苛刻的要求，涂料配比及喷涂厚度控制也有相当严格的工艺，所以该方法操作难度较大。金属热喷涂也是涂层法中的一种，其原理是利用某种形式的热源将金属喷涂资料加热，使之形成熔融状态的微粒，这些微粒在动力的作用下以必定的速度冲击并沉附在基体表面上，形成拥有必定特征的金属涂层。可用于金属喷涂的资料许多，如锌、不锈钢等。此中不锈钢涂层拥有耐磨损及保护中期长的特色；锌涂层不但拥有覆盖、耐腐化作用，更重要的拥有阴极保护功能。3.2镀层法这类防腐化的方法也属于间隔防腐，主要用于海洋大气区、飞溅区和潮差区。多数海洋构造物的小的隶属零件或连接零件采纳此方法。常用的防腐镀层有镀锌、镀铬等。从实行工艺角度看，此方法可分为热浸镀法和电镀法两种。此中热浸镀工艺是将构造件经过酸洗钝化等表面办理后，整体浸入高温状态的镀层盐溶液槽中，进过一准时间的置换反应，构件表面形成设计厚度的金属保护层。而电镀工艺是采纳外加电流进行电解置换的工艺。该方法合用于小型构件的防腐化办理。3.3阴极保护法这类方法属于电化学防腐，格外加电流的阴极保护和牺牲阳极的阴极保护，前者主要应用的是高硅铸铁阳极资料，被保护物作为阴极，在外加电源的影响下，形成电位差从而阻挡腐化；后者主要应用的是锌、铝等活性比铁高的锻造阳极资料，焊接在构造物上，主动消耗，形成保护电位差阻挡腐化。3.4预留腐化余量法有些环境的介质腐化程度不是很高，资料的腐化环境不是很敏感，且很难采纳常例防腐蚀方法，在这类状况下工程上常采纳预留腐化余量的方法，在必定范围内主动接受腐化。采用这类方法平常需要监测构造物被腐化的程度。3.5采纳耐腐化的资料当以上几种方法均没法解决腐化问题时，就需要采纳实质防腐的方法，从根本上除掉腐化介质的影响。一般合用于强腐化性介质接触的构造物。耐腐化的钢材资料平常在一般钢材的冶炼中加入必定的锰、铬、磷、矾等稀有金属或元素，以提升其抗腐化的能力，需要在设施设计及制造过程中充分考虑介质的特征。海上风力发电机组的构造及其主要防腐方法海上风电机组主要有水下基础、塔架、机舱、轮毂和叶片这几部分构成，从详尽构造上讲，不一样厂家的风机存在一些差别，大多数厂家将主轴、轴承座、齿轮箱、联轴器、机械刹车、发动机、变压器、变桨系统、电控系统等集成在机舱和轮毂内部，以减少县城安装工作量。目前海上风机的轮毂一般在80—110m的范围内，按部位区分，风机基础构造处于飞溅溅区、潮差区、全浸区及海泥区，风机的机舱、轮毂、叶片和塔筒处于海洋大气区范围内，各个部位大体均采纳上述的几种常例防腐方法，分别介绍以下。4.1风机水下基础防腐风机水下基础分为几种形式，从资料角度分为钢构造基础和钢筋混凝土构造基础。钢构造基础防腐与海洋工程的防腐化方法大体同样，此中飞溅区和潮差改动地域采纳防腐涂层法，在预制场所预制完成后送进抛丸车间进行表面办理，达到表面粗糙度后依据涂装设计程序挨次完成设计厚度的底漆、中层漆、面漆喷涂，各层涂料分别采纳环氧富锌底漆、聚酰胺环氧中间漆、聚氨酯面漆等，不一样厂商的漆型号各自不一样，使用方法和配比也有所差别。完成每一层漆的喷涂后都需要测厚仪丈量干膜厚度。总涂层干膜厚度一般小于300um，视设计工况确立。并且要对附着力进行试验测试，用来考据设计喷涂工艺的正确性。钢构造基础的水下区一般采纳钢构造预制阳极芯。将锌锭进熔炉溶解，利用满足设计要求的模具将锌水和阳极芯锻造成一体。预制好的牺牲阳极依据设计工况均匀焊接部署在钢构造的表面。钢筋混凝土构造基础对防腐的要求不高，主要影响要素是海水浸透后对此中的钢筋的破坏，程度也不大，所以没有采纳过多的措施。该类构造防腐化经验主要根源于沿海桥梁及港口工程。4.2塔筒防腐风机塔筒是海上风电场的重要构成部分,也是目前海上风电设施防腐规范比较健全的部分。塔筒外壁直接裸露在海洋大气环境中,依据ISO12944-2腐化环境分类规定,塔筒外壁处于C5-M腐化环境,即:特别高的海洋腐化环境。对于塔筒防腐化涂装，世界上各狂风电公司都有自己比较成熟的配套系统。这些系统都是以达到长悠久久为目的而设计的,切合国际标准ISO12944中相关钢构造在不一样的服役环境下达到长悠久久年限的相应规定和要求。一些防腐涂料公司也给出了详尽的防腐计划，如美国的PPG针对塔筒在海上不一样地域给出详尽的防腐 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，如表1-4：表1塔筒表面面腐化等级设计使用寿命表面办理涂层ISO12944-2C5-M15年以上发射清理到Sa2?，表面粗糙度产品名称Rz40-70微米干膜厚度/μm底漆中间漆面漆Sigmazinc102HSSigmaCover410SigmaDur188环氧富锌底漆高固态环氧漆聚氨酯面漆6018080总厚度320表2塔筒内表面腐化等级ISO12944-2C4设计使用寿命15年以上表面办理发射清理到Sa2?，表面粗糙度Rz40-70微米涂层产品名称干膜厚度/μm底漆Sigmazinc102HS环氧富锌底漆60中间漆SigmaCover410高固态环氧漆100面漆SigmaCover456环氧面漆80总厚度240表3塔架-潮差区和飞溅区腐化等级ISO12944-2Im2设计使用寿命25年以上表面办理发射清理到Sa2?，表面粗糙度Rz50-100微米涂层产品名称干膜厚度/μm底漆SigmaCover1000无溶剂环氧漆750面漆SigmaCover1000无溶剂环氧漆750总厚度1500表4塔架-全浸区和海泥区腐化等级ISO12944-2Im2&Im3设计使用寿命25年以上表面办理发射清理到Sa2?，表面粗糙度Rz50-100微米涂层产品名称干膜厚度/μm底漆SigmaShield1000无溶剂环氧漆500总厚度500无论哪一种防腐方法也许方案都主若是参照了目前国际上风电场钢构造的防腐化设计和施工的三个标准:ISO12944-1998色漆和清漆--防范漆系统对钢构造的腐化防范;ISO20340-2003色漆和清漆--用于近海建筑及相关构造的保护性涂料系统的性能要求;NORSOKM501-2004--表面办理和防范涂料。ISO12944是目前国际上应用最广泛的钢构造防腐化涂装规范,ISO20340和NORSOKM501对海上风电防腐化涂料系统的性能测试和施工技术等做出了规范。4.3风机机舱/轮毂及其防腐化方法机舱和轮毂内部包含了风机的额要点零件，也是防腐化的核心地域。因内部零件许多，且包含了构造件、机械零件、电器零件等多个专业，若每个零件都采纳较强的防腐化措施则会增添好多的成本，为控制成本，每个海上风机厂商均采纳了整体防腐联合要点零件增强防腐的思路整体防腐化措施一般采纳的设计理念是与外界间隔。第一机舱和轮毂的外壳采纳玻璃钢资料达到防腐目的，属于实质防腐，并且质量轻，成本低。将这个外壳设计成一个尽可能密闭的空间，再利用带除湿功能的鼓风机使内部对外界形成正压，从而阻挡外界腐化性空气直接进入，很大程度上降低了机舱和轮毂内部安装的各种零件的腐化防范要求，从而改进了腐化环境。要点零件增强防腐措施机舱和轮毂里的构造零件都不大，有主支撑底座，也有设施支架等，因部分构造需要暴露在外面，并且都是平常保护过程中很难涉及的地点，所以该类零件都设计为热镀锌也许涂层增强防腐，在零件预制阶段完成，在装置完成后需要维修。机械零件主要包含主轴、联轴器、齿轮箱、变浆齿轮等。此中主轴连接面为机加工面，不做防腐，以保证平面度裸露部位采纳与构造零件同样的防腐化方法；联轴器为高弹性特别资料，表面没法防腐，靠预留腐化余量法解决问题；齿轮箱、偏航轴承以及变浆轴承的外面与构造零件同样，内部充填防腐润滑油实现防腐；偏航齿轮与变浆齿轮因表面要屡次经历齿轮拟合，磨损较大，且需要润滑，所以采纳表面涂抹黄油实现间隔空气和润滑的两重作用。电气零件主要包含发电机、变压器、控制柜/开关柜、各种驱动电机等。提升设施外壳防范等级实现与空气的间隔是电气设施的重要防腐化手段，但是因为多数电器设施在运行中需要散热，这是一对矛盾。发电机是连续旋转设施，一定连续高效散热才能正常运行，对于双馈型风机，因其转速较高，所以发电机采纳常例的密闭冷却散热系统，内部构造无需考虑防腐，只需要解决外面防腐问题即可；而对于永磁直驱型风机，因没法从构造上实现密闭冷却散热，考虑该种类发电机转速低，一般靠空气自然冷却以达到散热要求，但是这就给定子铁芯以及转子线包带来了强腐化，办理起来难度很大，一般讲铁芯设计为耐腐化资料，而转子线包则采纳真空浸漆工艺配合氟硅橡胶资料增强防腐，工艺设计要求较高，以保证散热和防腐达到一种均衡，海上风机的箱式变压器一般采纳干变，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，所以采纳提升防范等级间隔空气来实现整体防腐化，也有部分控制柜散热量较大，平常采纳柜体安装小型空调控制柜内温度的方法，各种驱动电机的运行频率较低，且功率较小，采纳密闭间隔空气的方法防止腐化，在外壳上增添散热面积达到散热要求。4.4叶片涂层防腐叶片防腐主要采纳涂层法。风力发电机组-风轮叶片中（JB/T10194-2000）指出，叶片在必定程度上裸露在腐化性环境条件下并且不简单凑近，在好多状况下不行能重做防腐层，所以重视设计、资料选择和防腐保护措施特别重要，复合资料叶片应采纳胶衣保护层，但没有相应的指标规定，从应用状况来看，各厂家应用的胶衣的名称以及应用方法有所差别。目前叶片防腐涂料主要以进口为主，成本都比较高，且没有明确的作出对海上叶片防腐相应的参照规范。“MW级风力发电机组风轮叶片原资料国产化”的‘863’计划中，不过要求叶片表面保护涂料能提升叶片耐紫外老化、耐风沙伤害以及耐湿热、盐雾腐化能力，适应我国南北方不一样极端天气条件下风电场使用需求，保证风轮叶片20年的设计使用寿命，并没有对海上腐化环境不一样状况作出指标要求，其详尽指标要求是：附着力≥5MPa；自然表干/8h，40℃烘干/3h；耐磨性500g/500转≤20mg；耐盐雾≥2000h，无零落，附着力保持80%；耐砂尘试验满足GB2423.37-89。小结针对现有海上风电资料防腐方法而言，风电厂商都有自己的资料防腐方案，整体来讲缺乏对风电运行环境的数据累积和的确定义，缺少针对性的基础研究，特别是针对微观腐化环境的研究和个性化解决方案较少也许没有，就目前的防腐经验可以归纳为以下三点：大气环境中，如塔筒外壁，常用间隔防腐的方法，采纳的涂层系统为，富锌底漆+环氧漆+聚氨酯面漆，塔筒内壁因为不接触外界阳光直射，腐化环境相对外壁要弱，所以采纳较外壁薄的防范漆；处于海水中的钢构造主要采纳电化学、间隔防腐法防腐以及实质防腐；对于机舱轮毂之内的零件，主若是采纳间隔防腐，即密封的方法，阻挡外面腐化性气体进入直接腐化，叶片主若是采纳间隔防腐，即胶衣保护层。进口或外国涂料价格高，以致风电投入大，成本高，而国产涂料性能有待于进一步提升；浪费多，表现为为了供应更高的长远性，高等级腐化性级别设计的涂料系统用于低腐化性级别中。对塔架的防范规范比较完美，它的资料以及所处环境可以借鉴石油平台等防腐经验，在很大程度上可以参照钢构造的防腐标准，而叶片缺少相应的防腐规范。