海上风电塔筒防腐系统的选择与运用

　　1 海洋环境下塔筒的腐蚀机理和对应的防护措施
　　海上风电塔筒的腐蚀防护措施主要有：增加腐蚀允量、电极防护、镀层、喷涂防腐蚀涂料等方法。与陆上风电不同的是，海上风电塔筒所处的“腐蚀环境”不同。需要从实际出发，深入了解海洋腐蚀的特殊性后，将海上风电塔筒所处腐蚀环境细化，并通过电化学原理、热力学理论，对应分析各个环境状态下的腐蚀机理，从而有针对性地选择腐蚀防护措施。[2]
　　1.1 海洋大气区：涂料防腐
　　海洋大气是指海面飞溅区以上的大气区和沿岸大气区，在此区域中主要含有水蒸气、氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫以及悬浮于其中的氯化盐、硫酸盐等，具有比普通大气湿度大、盐分高、温度高及干、湿循环效应明显等特点。
由于海洋大气湿度很大，水蒸气在毛细管作用、吸附作用、化学凝结作用的影响下，附着在钢材表面形成一层肉眼看不见的水膜，二氧化碳、二氧化硫和一些盐分溶解在水膜中，使之成为导电性很强的电解质溶液。此外，氯离子有穿透作用，它能加速钢材的点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀。此区域的腐蚀防护措施主要为涂料防腐。[3]
　　由于海上石油平台与海上风电所处的腐蚀环境基本类似，都是ISO 12944 界定的C5M 海洋大气环境[4]，而且海上石油平台所选用的油漆系统经过二三十年海上的实际使用案例，证明了海上石油平台油漆体系防腐性能的可靠性，因此国外很多海上风电生产厂家已经采用海上石油平台的防腐涂层系统作为它们选择防腐油漆的重要参考，其标准依据也主要采用海上石油平台防腐涂料的现行标准。[5]
　　目前风电防腐蚀涂料市场中，丹麦的赫普( HEMPEL)塔筒涂料市场占有率最高。另外还有挪威的佐敦( JOTUN) 、荷兰的阿克苏诺贝尔( AKZO- NOBEL) 等。国内防腐蚀涂料在风电塔筒行业中占有率较低。涂料的类型主要是富锌涂料和聚氨酯涂料，具有较高的品质和耐久性，但
海上风电苛刻的腐蚀环境，要求不断提高其综合性能以更好的满足海上风电防腐蚀的需要。在设计涂层方案时，需要综合考虑环境、施工和性能，优先选择施工方便，尽量选用可以使用普通涂装设备进行施工、耐海水性能优异、耐紫外线、抗粉化性能好、耐老化的涂层体系。必要时，可对塔筒外表面整体喷锌，但须对应优化富锌底漆的含锌量和涂装厚度，从而控制造价。[6]
　　1.2 浪花飞溅区、海水潮差区：包覆防腐
　　钢铁设施在海洋环境中的腐蚀很不均匀。据资料研究表明，在浪溅区干湿交替过程中，钢的阴极电流比在海水中的阴极电流大，因为在浪溅区钢表面锈层自身氧化剂的作用而使阴极电流变大。也就是说，浪溅区的钢在经过干燥过程以后，表面锈层在湿润过程中是作为一种强氧化剂在起作用，而在干燥过程中，由于氧化作用，锈层中的Fe2+ 又被氧化为Fe3+，上述过程的反复进行，使钢铁的腐蚀加速，使钢结构损伤严重。一般情况下，同一种钢，在浪花飞溅区的腐蚀速度可比海水全浸区中高出3 ～ 10 倍，浪溅区成为所有海洋环境中腐蚀最为严重的部位。一旦在这个区域发生严重的局部腐蚀破坏，会使整座钢结构设施大大降低承载力，缩短使用寿命，影响安全生产，甚至导致设施提前报废。[7]