海上風電設備腐蝕機理及腐蝕現狀

顧星星

摘要：目前資源與能源緊缺問題越來越嚴峻，節(jié)能降耗和對可再生新能源的開發(fā)與利用，是緩解能源緊張問題的有效策略，為此國家對可再生新能源開發(fā)與利用給予了大力倡導和推廣，風力發(fā)電的應運而生，正是電力生產積極踐行國家新能源利用要求的重要體現，隨著海上風電項目建設的不斷開展，海上風電設備腐蝕問題也浮出水面，基于此本文主要分析海上風電設備腐蝕機理及腐蝕現狀，希望能為海上風電設備腐蝕防護提供參考資料。

關鍵詞：海上風電設備;腐蝕機理;腐蝕現狀

引言

我國擁有三百萬平方公里的海洋面積，海洋資源可謂是極為豐富，目前國家相關部門已經提出發(fā)展海洋經濟和海洋科技的戰(zhàn)略性目標，而海上風電項目建設是海洋資源開發(fā)手段之一，經過多年的潛心研究和實踐，我國的海上風電相關技術有了很大進展，但是海洋所獨具的大氣濕度大、海水鹽類成分高等特點，形成了風電設備易腐蝕、及腐蝕防護難度高的客觀環(huán)境，要想確保海上風電設備的安全穩(wěn)定運行，從而保證海上風電生產作業(yè)開展的可靠性，相關人員很有必要深入分析海上風電設備腐蝕機理及腐蝕現狀與相關對策。

1 海上風電機組面臨的腐蝕環(huán)境影響因素

海洋設備通常會受到海洋環(huán)境影響出現較為嚴重的腐蝕問題，導致這種腐蝕問題產生的主要原因是海水中含有的電解質溶液具有較強的腐蝕性，這些與氯元素為主的物質還包含了碘，鉀，溴等鹽類，能夠對海洋上的設備產生強烈的腐蝕作用。同時海水中還包含多種影響鋼鐵合金出現腐蝕效應的氣體如氮氣氧氣和二氧化碳，這些眾多的因素使得海洋中所使用的各類機械設備存在于強腐蝕性的環(huán)境中，對于設備的正常運行產生了較大的影響。海水中包含的飽和度較高的氧氣具備強腐蝕性隨著海水溫度的不斷變化，海洋設備中的鋼鐵會受到溫度的影響而出現腐蝕速度增加的趨勢，同時海水中還包含多種具備豐富氧含量的營養(yǎng)物質和微量元素，這種環(huán)境對于海洋生物的生長和繁衍有著非常重要的作用，同樣海洋生物也會對金屬還有鋼鐵等材料產生明顯的腐蝕機制。海水存在的環(huán)境使其能夠與空氣進行有效的接觸，這使得海洋中所包含的氧氣飽和度常常處于較高的水平，加之較高的濕度會使得海洋設備的腐蝕速度加快。例如海洋上的風電機組在運行的過程中受到不同環(huán)境的影響，其風機轉速也會存在不同的變化，這使得風機受到疲勞載荷的影響加速了風電設備的腐蝕速度，對于風電設備的正常運行以及使用壽命都產生了較大的負面影響。

2 海上風電設備腐蝕防護存在的問題

2.1 水下基礎防腐蝕

海上的風電設備基礎通常由鋼筋混凝土為主要結構組成，大多數鋼筋混凝土結構以樁基式為主，部分為重力式鋼筋混凝土結構，鋼筋混凝土在海水環(huán)境的影響下也常常會出現腐蝕問題，所以在進行海上風電項目的基礎施工過程中應當對混凝土的結構進行有效的質量控制，保證鋼筋混凝土的施工質量符合水下混凝土結構的基本要求。海水中的鋼筋混凝土結構所受到的腐蝕影響通常由電化學腐蝕為主，其核心原理是海水中的氯元素離子與鋼筋表面發(fā)生反應使得鋼筋表面的堿性保護膜遭到破壞，鋼筋在海水的環(huán)境中轉化成為了活化狀態(tài)，活化狀態(tài)使得鋼筋呈現出了陽極現象最終導致了電化學腐蝕問題，這會對水下的鋼筋混凝土結構產生嚴重的破壞作用。所以在建造海上風電機組的鋼筋混凝土基礎時應當對陽極和陰極電化學腐蝕給予相應的保護措施，可以通過增加緩蝕劑來保護鋼筋的堿性保護膜，降低鋼筋轉化為活化狀態(tài)的概率。同時還要加強鋼筋混凝土的材料組成分析，通過各種措施或改善聚合物的方式來提升混凝土的質量，降低氯離子對鋼筋產生的破壞作用，延長混凝土基礎的使用壽命。

2.2塔筒鋼結構防腐蝕

風電機組的塔筒鋼結構如果暴露于海洋大氣區(qū)域，這需要對該部分進行重點防護，通過對塔筒鋼結構選擇正確的防腐蝕涂料，并嚴格依據海上風電鋼結構的防腐蝕標準進行防腐蝕工作，提升防腐蝕涂料的作用，可以通過控制防腐蝕涂料涂層的厚度來實現防腐蝕目標。要加強對防腐蝕涂層的檢測水平，并通過檢測過程所顯示出的數據和信息來對涂料的性能和防腐蝕能力進行改良。如果塔筒鋼結構處于海水浸泡區(qū)，這需要對該去浪花的高度數據進行收集，并在此基礎上制定相應的防腐蝕措施和方案，通常情況下會選擇腐蝕裕量法來降低馬桶的腐蝕速度，提升塔筒鋼結構的使用壽命。在某些情況下還可以通過對塔筒鋼結構噴涂金屬，以及改善塔筒結構的材質來實現防腐蝕效果，提升風電機組的使用壽命。

2.3 風機機艙防腐蝕

海上風電機組的機艙涵蓋了風機的核心部件，為了保證風機的正常運行就需要對機艙區(qū)域開展防腐蝕工作和措施，使得風機能夠在安裝和運行的過程中降低腐蝕風險。在針對海上風機所可能出現的防腐蝕類型和防腐蝕措施的相關技術研發(fā)活動中，其核心目標是要對風機機艙內所包含的各類部件的具體情況和位置進行有效的掌握，通過明確機艙內部的機械和電氣部件的使用狀態(tài)來進行潤滑等維護保養(yǎng)工作，有效的提升機艙內部各個部件的防腐蝕性水平。

2.4 風機葉片防腐蝕方法

我國當前在進行海上風機安裝和運營的過程中，其所包含的各類風機葉片多采用玻璃纖維等材料作為主要材料，玻璃纖維增強復合材料通常包含聚酯樹脂以及環(huán)氧樹脂等多種材料，其本身就具備了一定程度的耐腐蝕性。但是考慮到海面上所包含的鹽分類型豐富多樣，在長時間的運行后這些鹽分如果在葉片上進行堆積，就會使得風機的運行效率遭到破壞，甚至會產生腐蝕效果降低葉片的使用壽命。所以應當加強風機葉片所需要的防腐涂層的應用水平，要保證風機葉片涂層厚度的控制，加強使用丙烯酸聚氨酯和環(huán)氧耐磨劑等防腐材料的應用過程。除了在風機及其葉片的關鍵部位涂抹防腐蝕性涂層之外還要提升其他領域的防腐蝕技術研發(fā)工作，使得海洋風機的整體防腐蝕技術水平得到有效的提升。

結束語：海上風電設備腐蝕的危害是不容忽視的，鑒于海上風電設備長期處具有腐蝕性的工作環(huán)境中，因此，必須對海上風電設備腐蝕防護給予高度重視，合理分析海上風電設備腐蝕形成機理，根據塔筒鋼結構、風機機艙等部位的實際情況，有效探索海上風電設備防腐蝕對策，對于海上風電的良性發(fā)展極為有利。

參考文獻：

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