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针对我国海上风电场防腐涂装的解析

时间:2012-05-29 14:47来源:未知 作者:admin 点击:
概述 风电是绿色能源,随着行业的发展,海上风电得到了重视与发展,水深也逐渐增加,电场的总容量逐渐扩大,这对技术和环境都提出了更新的要求。5兆瓦级的风电机组具有125m高度的体形庞大。北欧与西欧地区是该领域的先驱者。欧洲风能协会的目标是到2010年海上风电场占据现有
概述


       风电是绿色能源,随着行业的发展,海上风电得到了重视与发展,水深也逐渐增加,电场的总容量逐渐扩大,这对技术和环境都提出了更新的要求。5兆瓦级的风电机组具有125m高度的体形庞大。北欧与西欧地区是该领域的先驱者。欧洲风能协会的目标是到2010年海上风电场占据现有风电总装机容量的达到百分之十三;2020年达到百分之三十九,总容量为70吉瓦;到2030年之前,欧洲地区的目标是超过50吉瓦。中国还处于起步阶段,有着巨大的发展空间,开发海上风电已经成为我国能源战略的一个重要内容。


        海上风电场的防腐尽管可以在很大程度上参考海洋平台现有的防腐经验,但是两者之间也有不同。海上风电场是无人居住的,并且严格限制人员的接近。海洋平台上的防腐涂层更容易进行有计划的检查和维修,而海上风电场很难做到这一点。


海上风电场的腐蚀环境


        海上风电场处于严酷的应用环境之中,不仅有着腐蚀问题,还会有物理性的撞击,如浮冰块,船舶靠泊以及其他漂浮物的撞击等;海洋生物的影响,包括鱼类在内的海洋动物,贝类、植物类等。


腐蚀规律


        海上风电场的钢结构风塔(图1)按海洋腐蚀环境的特点,可以分成五个部分,海洋大气区、飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区。按ISO12944-2,大气区处于C5-M的海洋大气腐蚀、飞溅区、潮差区和全浸区海水接触,处于Im2的海水腐蚀环境之下。
 

 

 

    对于海洋环境下的钢结构腐蚀,无论是海洋环境下长钢尺的挂片试验,还是实际的生产实践中,具有很强的规律性。图2是钢桩在美国KureBeac(h基尔海滨)中暴露5a后的腐蚀示意图。
 

 


海洋大气腐蚀


     钢铁结构在海洋环境海洋大气与内陆大气有着明显的不同。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,它们积存钢铁表面与水膜一起形成导电良好的液膜电解质,是电化学腐蚀的有利条件,因此海洋大气比内陆大气对钢铁的腐蚀程度要高四到五倍。


潮差区的腐蚀


    从高潮位到低潮位的区域称为潮差区。在潮差区的钢铁表面经常和饱和了空气的海水相接触。由于潮流的原因钢铁的腐蚀会加剧。在冬季有流冰的海域,潮差区的钢铁设施还会受浮冰的撞击。


全浸区的腐蚀


    全浸区全浸于海水中,比如导管架平台的中下部位,长期浸泡在海水中。钢铁的腐蚀会受到溶解氧、流速、盐度、污染和海生物等因素的影响,由于钢铁在海水中的腐蚀反应受氧的还原反应所控制,所以溶解氧对钢铁腐蚀起着主导作用。


    其次是平均低潮位以下附近的海水全浸区钢桩的腐蚀峰值。然而,钢桩在潮差带出现腐蚀最低值,其值甚至小于海水全浸和海底土壤的腐蚀率。这是因为钢桩在海洋环境中,随着潮位的涨落,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,而且彼此构成一个回路,由此成为一个氧浓差宏观腐蚀电池。腐蚀电池中,富氧区为阴极,相对缺氧区为阳极,总的效果是整个潮差带中的每一点分别得到了不同程度的保护,而在平均潮位以下则经常作为阳极而出现一个明显的腐蚀峰值。

飞溅区的腐蚀


    海洋飞溅区的腐蚀,除了海盐含量、湿度、温度等大气环境中的腐蚀影响因素外,还要受到海浪的飞溅,飞溅区的下部还要受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,干湿交替频繁。碳钢在飞溅区的腐蚀速度要远大于其他区域,在飞溅区,碳钢会出一个腐蚀峰值,在不同的海域,其峰值距平均高潮位的距离有所不同。


    腐蚀最严重的部位是在平均高潮以上的飞溅区。这是因为氧在这一区域供应最充分,氧的去极化作用促进了钢桩的腐蚀,与此同时,浪花的冲击有力地破坏保护膜,使腐蚀加速。

 

海泥区的腐蚀


    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。


    海泥实际是上是饱和了海水的土壤,它是一种比较复杂的腐蚀环境,既有土壤的腐蚀特点,又有海水的腐蚀行为。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定的。海泥中含有的硫酸盐还原菌,会在缺氧环境下生长繁殖,会对钢材造成比较严重的腐蚀。


海生物的影响


    海生物的污损,如苔藓虫、石灰虫、藤壶和海藻等,对碳钢的腐蚀影响较大。污损海生物能阻碍氧气向腐蚀表面扩散,从而对钢的腐蚀有一定的保护作用。但是由于污损层的不渗透性和外污损层中嗜氧菌的呼吸作用,使钢表面形成缺氧环境,有利于硫酸盐还原菌的生长。


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