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风力发电冷喷锌涂料防腐解决方案

2020-10-17 12:18:02 admin

一、风力发电油漆的发展

 风能是地球上重要的能源之一遥据估计袁到达地球的太阳能中只有大约2%转化为风能袁但其总量仍是十分可观的遥据世界气象组织估计整个地球上可以利用的风能为2*100000000MW为地球上可以利用的水能总量的10倍遥风中含有的能量袁比人类迄今为止所能控制的能量都要高出许多遥全世界每年燃烧煤炭得到的能量远还不及风力在一年内所提供给我们的能量的1%遥全球风力发电已形成年产值超过50亿美元的产业遥风力发电要要要这一风能利用形式近几十年来随着社会进步尧经济迅猛发展已经变得越来越重要袁受到世界各国的高度重视遥。

 海面上的风能要比陆地上大得多,随着风力发电技术的提高和发电成本的降低,利用海上的风能资源开发离岸发电工程对风力发电产业作出了巨大贡献。海上风速高,比平原沿岸要高出20%,发电量可增加70%。海上静风期少,可以更为有效地利用风电机组的发电容量。

 风电场钢结构防腐蚀涂料如何确定,主要依据三个标准:ISO 12944《色漆与清漆——防护涂料体系对钢结构的腐蚀保护》(2007); NORSOK M-501《表面处 理和防护涂层》(修订第4版,2004); ISO 20340《色漆和清漆——海上平台及相关结构用防护涂料体系的性能要求》(2009)

 ISO 20340主要是为海上离岸钢结构防腐蚀涂料制定的最低性能要求,它是ISO 12944针对海上钢结构防腐蚀涂料的补充性重要参考标准。因此,ISO 20340 也是海上风电场钢结构涂料系统的重要参考标准。

 二、陆地风电防腐蚀冷喷锌涂料系统

 2.1 设计标准

 风电发电设备所处的风场自然条件相当恶劣。风力常年在4级以上,伴有风沙,日光照射强烈,并有风雨冰雪、寒流高温的交替作用。地处海边的风力电站, 还要受到盐雾侵蚀。因此必须采用有效的防腐蚀措施来保护风力电机和塔筒,延长使用寿命,减少频繁的维修工作。陆地风电场的规划和安装通常都是在乡村环境、接近城市或者滨海地区,在工业环境中是很少的。因此,按ISO 12944-2,其腐蚀程度可以划分为C34C5-M。对于零维修使用寿命达到15年来说,根据ISO 12944-5,其多道涂层的干膜厚 度要达到160~320pm

 作为主要的防腐蚀涂装部位,塔筒的内外表面分别采用不同的涂料系统。干膜厚度的推荐也是基于其暴露于不同的气候条件下的部位而设定的。比如塔筒的外部区域、内部区域和其他部位(电机、齿轮箱、转子轴和风叶等)。

 2.2 风电塔筒外壁防腐

 外壁的防锈底漆主要使用环氧富锌底漆、无机富锌底漆、冷喷锌漆,可以形成坚硬耐磨的涂层,锌粉对局部因机械损伤而产生的锈蚀有阴极保护作用,使得锈蚀不会蔓延。 钢铁表面更好的方案当然是进行金属锌热喷涂保护。中间漆通常是厚浆型环氧云铁漆或改性的环氧厚浆漆,漆膜坚韧,耐海水,可形成很好的屏蔽保护层。面漆采用脂肪族聚氨酯面漆或保光保色更强的丙烯酸聚硅氧烷面漆,耐紫外线照射。

 风电塔筒外壁防腐

 2.3 风电塔筒内壁防腐

 塔筒采用冷喷锌防护,表面要求喷砂到ISO 8501-1 Sa3级,表面粗糙度达到80?120pm。在冷喷锌表面,会有多孔现象,所以最好先用稀释后的底漆封闭层,厚度为20?30pm,这样可以避免漆膜表面有针孔产生,然后再涂厚桨型环氧漆和聚氨酯面漆。

 塔筒内的保护漆膜厚度要比外部低些,因为在风车运行过程中,露点很少会遇到,其他部位也从不与外界多变的气候和污染性大气相接触。

 塔筒内壁的涂料可以选用冷喷锌漆,再涂上平光的环氧厚浆漆即可,因为没有阳光的照射,所以无须使用聚氨酯面漆。如果采用重防腐环氧厚浆漆,则无须采用富锌底漆。

 对于塔筒筒节间的高强度螺栓摩擦面,通常采用冷喷锌底漆进行防腐处理,但是其抗滑移系数要满足ASTM A-490 B级要求。

 风电塔筒内壁防腐

 2.4 电风叶片防腐

 风力电机的叶片通常是以玻璃纤维增强树脂制成,表面可以用聚氨酯面漆或聚硅氧烷面漆进行保护。

 2.5 陆地风电场钢结构涂料系统

 方案描述:风电防腐的主要设备:风机的塔架、底座、轮毂、转轴、定轴、电机表面、法兰面、热喷锌、热浸镀锌、热喷铝等铝构件表面提供防腐保护。 风电叶片作为发电风机的重要组成部分,是确保其在恶劣的环境下长期、稳定运转的关键所在。风电叶片的长度可达60m,叶片防雷击的工作已有多篇文献报道,但另一方面,由于风电叶片的制造材料如环氧树脂玻璃钢在常年经受沙尘、紫外线、暴雨的侵袭后很难保持完好,故需要对叶片表面进行涂装保护涂层以提高叶片的使用寿命,减少甚至实现叶片在20年以上的零维护。

 基材温度:常温

 基材:低合金钢、碳钢

 腐蚀环境:大气环境

 油漆配套:

 塔筒外壁:冷喷锌(80微米)+冷喷锌封闭剂(含环氧云铁功能)(200微米)+聚氨酯面漆(60微米)

 塔筒内壁:冷喷锌(80微米)+冷喷锌封闭剂(含环氧云铁功能)(200微米)

 机电设备:冷喷锌(80微米)+冷喷锌封闭剂(含环氧云铁功能)(200微米)+聚氨酯面漆(60微米)

 高强度螺栓:冷喷锌(80微米)

 风叶:聚胺脂面漆60

 三、海上风电场防腐蚀涂料系统 

海上风电场机组大规模生产和采用钢结构基础可以降低成本,由此而带来的就是海上风电场钢结构的防腐蚀问题。海上风电场建设的困难主要是风载荷比陆地高出很多,需要承受海浪带来的负荷,海洋上腐蚀环境恶劣,维修极为不便。海浪和浮冰对海上风电机基础强度和重量有着很大的影响。

 3.1 设计标准

 对于海上风电工程基础设施以及风机的防腐蚀经验,来自于海上石油平台、破冰船以及海底管线等方面的防腐蚀经验,在这方面的腐蚀控制经验已经非常丰富。因此海上风电场所采用的防腐蚀技术比陆上风电场等级要高得多,完全可以满足海上风电场20年的使用寿命。海上风电场的腐蚀保护主要是基于其腐蚀环境ISO 12944 C5-M,推荐的干膜厚度在320~500微米 (大气腐蚀环境C5-M)以及400~lOOO微米范围之内,可以达到15年以上的无需维修使用寿命周期。

 NORSOK M-501中推荐了相似的涂料系统。对于大气环境中,干膜厚度要求达到335pm,而永久性浸水部位达到450pm,这些膜厚度都是最低要求。水下部位,使用环氧涂料,总厚度在450微米,最好达到600微米以上。根据NORSOK浸水环境使用阴极保护与涂料系统的双重保护的要求还需应用外加电流或牺牲阳极的阴极保护方法。

 成功的海上风电场涂层系统,取决于髙质量的涂装工作在日常的涂装工作中,有一些质量上的松弛,总觉得可以接受,但是在海上的恶劣腐蚀环境中,这些工作的缺陷不可被接受,它们有时甚至会导致很严重的腐蚀后果。海上风电场的防腐蚀涂层系统见表。

 3.2 风电场钢结构涂料系统

 方案描述:风电防腐的主要设备:风机的塔架、底座、轮毂、转轴、定轴、电机表面、法兰面、热喷锌、热浸镀锌、热喷铝等铝构件表面提供防腐保护。

 基材温度:常温

 基材:低合金钢、碳钢

 腐蚀环境:大气环境

 油漆配套:

 大气区(C5-M):冷喷锌(80+冷喷锌封闭闭(兼环氧云铁功能)(200+聚氨酯面漆(320

 飞溅区+潮差区(Im2):环氧玻璃鳞片厚浆漆(2x750

 水下部分及部分海泥区(Im2):环氧玻璃鳞片厚浆漆2x750

 风筒内壁(C4

 冷喷锌(80+冷喷锌封闭剂(兼环氧云铁功能)(300

 设备和机械(C4):环氧厚浆漆(125

 风叶(GRP风叶):聚胺脂面漆(60

 

 


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