电力电子技术 五、风光发电 6.海上风电场的腐蚀防护与发展-马爱斌HHU.ppt

Corrosion protection of offshore wind farm Content 风力发电概论 海上风电场的腐蚀环境 海洋环境中的常规防腐方法 海上风电场防腐设计规范及测试要求 海上风电设备防腐方案及其应用 自主研发电弧喷涂复合涂层方案 1.风力发电概论 风电 快速发展的绿色可再生能源 诸多国家可持续发展战略的重要组成部分。 海上风力发电 →世界可再生能源发展的焦点领域！ 海上风电场的优点 风能资源储量大、 开发效率高、 环境污染小、 不占用耕地 等。 海上风电场防腐的重要性 严酷的海洋大气环境（高盐雾、高湿度等） 基础结构易受撞击（船舶、漂浮物等） 遭受到各种海洋生物的影响 海上风力发电机组的组成部分 基础的主要形式 塔头的构成 风轮叶片（采用复合材料，经特殊 设计的模具制造，长度在60米以上）； 轮毂（采用铸铁制造，提供插叶片位置） 风轮轴承 —主轴 —齿轮箱 偏航环 —偏航系统 —变桨距系统 发电机 —变压器 —电力转换器 机舱壳（玻璃钢箱体） 螺钉 2.海上风电场的腐蚀环境分析 　　　海水是典型的天然电解质，其中几乎含有地球上所有化学元素的化合物，其成分十分复杂。通常人们把海水近似地看作为含3%~3.5% NaCl的溶液。除大量盐类外，海水中还含有溶解氧，海洋生物和腐败的有机物。 　　　海水含盐量用盐度或氯度来表示。盐度是指1000g海水中溶解固体盐类物质的总克数，一般海水的盐度在3.2%~3.75%之间，一般采用3.5%作为大洋海水的盐度平均值。 ● 海水腐蚀的电化学特征 化学腐蚀→金属表面与干燥气体或非电解质溶液直接发生纯化学反应而引起的变质和损坏现象。 电化学腐蚀→金属表面在离子导电的介质（如潮湿空气、电解质溶液等）中，因形成微电池而发生电化学作用而引起的腐蚀 　　 （３）海水中由于异种金属接触引起的电偶腐蚀对金属的破坏十分厉害。 　　　大多数金属或合金在海水中的电极电势并不是一个恒定的数值，而是随着水中溶解氧含量、海水流速、温度以及金属的结构与表面状态等因素而变化。 海水腐蚀的影响因素 （４） 温度的影响 随着海水深度增加，pH值逐渐降低，不利于金属表面生成保护性的盐膜。 尽管表层海水的pH值比深处海水高，但表层海水含氧量比深处海水高，所以表层海水对钢的腐蚀性比深处海水大。 （５） 流速的影响 铁、铜等常用金属存在一个临界流速，超过此流速时腐蚀明显加快，但钝态金属在高速海水中更能抗腐蚀。 海水运动易溶解空气，并且促使溶解氧扩散到金属表面，所以流速增大后氧的去极化作用加强，使金属腐蚀速度加快。 （６） 海洋生物的影响 大型海工构筑物处于不同区域，会受到不同的腐蚀因素和腐蚀介质的影响，一般按水位变动情况来划分不同的腐蚀控制区域。 海洋大气区的腐蚀 飞溅区的腐蚀 潮差区的腐蚀 全浸区的腐蚀 海泥区的腐蚀 3. 海洋环境中的常规防腐方法 腐蚀控制的主要手段 １.合理设计 　　选材（本质防腐）； 结构设计（留取腐蚀余量）；工艺设计 ２.覆盖层保护（机械隔离） ３.电化学保护 ４.介质处理（仅适用有限环境） 海洋工程常规防腐方法 涂层法 主要适用海洋大气区和飞溅区，大多数海洋结构物采用此方法。包括环氧类涂料、聚酯类涂料、热喷涂金属等。保护年限10-20年。 镀层法 主要适用海洋大气区、飞溅区和潮差区，多数海洋结构物的连接件和小附件采用此法。如：电镀或热镀锌、铬等。 阴极保护法 留取腐蚀余量 通常应用于不太恶劣的腐蚀环境，监测结构物的腐蚀程度。 选用耐蚀材料 一般应用于与强腐蚀介质接触的结构物。 涂层法 镀层法 阴极保护法（电化学防腐） 　　　使金属电位负移，发生阴极极化，成为电化学体系中的阴极，从而得到保护。 合理选材（本质防腐） 设备设计及制造中要充分考虑介质特性。 研制和应用耐海水腐蚀的材料，如钛、镍、铜及其合金，但由于价格高，主要用于关键部位。 海洋设施中大量使用的还是钢铁材料，选用时要合理匹配。通常，在普通钢材的冶炼中加入一定量的锰、铬、磷、钒等稀有金属或元素可提供其抗腐蚀能力。 　　　尽量选用电位序中比较靠近的材料，以免发生电偶腐蚀．在选择焊接材料时，应使焊缝金属呈阴极性，且与母材的电位差尽可能小． 4. 海上风电场防腐设计规范及测试要求 海上风电场的防腐设计，根据腐蚀环境来执行。由于环境恶劣、不易维护，防腐要求