我國不同區(qū)域風(fēng)電場的腐蝕環(huán)境及防腐技術(shù)分析

摘 要 :分析了我國“三北”地區(qū)、東南沿海地區(qū)以及黃河以南內(nèi)陸地區(qū)風(fēng)電場的氣候特點(diǎn)和腐 蝕環(huán)境，并針對(duì)性地提出不同區(qū)域的氣候環(huán)境下風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的不同零部件、不同部位應(yīng)采取不同 的防腐技術(shù)，為大規(guī)模發(fā)展風(fēng)電場提供借鑒。

引言

隨著石化能源的日漸枯竭，低碳和綠色環(huán)保的 呼聲日益高漲，以及世界各國對(duì)氣候變化的重視和 關(guān)注，以風(fēng)能為代表的可再生能源因其資源豐富、易 于轉(zhuǎn)換和利用、分布廣泛及無污染等特性，近年來在 世界范圍內(nèi)得到了廣泛開發(fā)和利用，特別是我國風(fēng) 電的發(fā)展尤為迅速，中國風(fēng)電開發(fā)和利用規(guī)模已處 于世界領(lǐng)先地位。開發(fā)和利用風(fēng)能等可再生能源既 是我國當(dāng)前調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、節(jié)能減排、合理控制能 源消費(fèi)總量的迫切需要，也是我國未來能源可持續(xù) 利用和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的必然選擇。國家能源局 于 2012 年 8 月發(fā)布了《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī) 劃》，該《規(guī)劃》確定了可再生能源發(fā)展的基本原則 : 市場機(jī)制與政策扶持相結(jié)合、集中開發(fā)與分散利用 相結(jié)合、規(guī)模開發(fā)與產(chǎn)業(yè)升級(jí)相結(jié)合、國內(nèi)發(fā)展與 國際合作相結(jié)合?！笆濉睍r(shí)期可再生能源發(fā)展的 總體目標(biāo)是 :到 2015 年可再生能源年利用量達(dá)到 4.78 億 t 標(biāo)準(zhǔn)煤，其中商品化可再生能源年利用量達(dá) 到 4 億 t 標(biāo)準(zhǔn)煤，在能源消費(fèi)中的比重占 9.5% 以上。

其中到 2015 年，累計(jì)并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到 1 億 kW，年 發(fā)電量超過 1 900 億 kW·h，其中海上風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到 500 萬 kW，基本形成完整的、具有國際競爭力的風(fēng) 電裝備制造產(chǎn)業(yè)。到 2020 年，累計(jì)并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)達(dá) 到 2 億 kW，年發(fā)電量超過 3 900 億 kW·h，其中海上 風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到 3 000 萬 kW，風(fēng)力發(fā)電成為電力系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)的重要能源。由于我國地域遼闊，各地氣候環(huán)境 差別大，而且不同地區(qū)風(fēng)電場的腐蝕環(huán)境大相徑庭， 因此針對(duì)不同區(qū)域的風(fēng)電場安裝和運(yùn)行的風(fēng)電設(shè)備 所要求的防腐技術(shù)和涂裝體系也不相同。為了更好 地保護(hù)不同區(qū)域風(fēng)電場的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備免遭腐蝕侵 害，提高風(fēng)力發(fā)電設(shè)備服役期的可靠性和發(fā)電量，本 文針對(duì)我國不同區(qū)域風(fēng)電場的腐蝕環(huán)境和腐蝕因素 進(jìn)行具體分析，并就不同區(qū)域風(fēng)電場的風(fēng)力發(fā)電設(shè) 備相應(yīng)的防腐技術(shù)和涂裝體系進(jìn)行闡述。

1 風(fēng)電場的腐蝕環(huán)境分析及防腐技術(shù)應(yīng)用 首先，從風(fēng)力發(fā)電設(shè)備安裝和運(yùn)行的區(qū)域環(huán)境

來看，近年來，我國安裝和運(yùn)行的風(fēng)電場主要分布在“三北”（東北、西北、華北）地區(qū)、東南部沿海地區(qū)（山 東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東和海南等沿海地 區(qū)）以及風(fēng)能資源豐富的黃河以南的內(nèi)陸地區(qū)（包括 云貴、廣西、江西、安徽、河南、湖南、湖北等）。

其次，從風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)來說，大型風(fēng)力發(fā) 電設(shè)備是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為 電能，輸送和并入電網(wǎng)。在風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能再轉(zhuǎn)換 成電能的過程中，一套風(fēng)力發(fā)電設(shè)備為了實(shí)現(xiàn)其功 能的轉(zhuǎn)換而由若干個(gè)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和零部件組成。而其 零部件大多數(shù)采用碳鋼、鑄鐵等金屬材料，還有電氣 設(shè)備的電氣元器件等，因此解決風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的防 腐蝕問題首先必須從風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的安裝運(yùn)行環(huán)境 和腐蝕介質(zhì)入手，其次必須從風(fēng)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)和所 使用材料的特性進(jìn)行具體剖析和針對(duì)性地處理。雖

然大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是其基本 結(jié)構(gòu)大體上由風(fēng)輪（葉片、輪轂）、風(fēng)輪軸、調(diào)速裝置、 發(fā)電機(jī)、制動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機(jī)艙、偏航系統(tǒng)、塔 架、支撐結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、控制系統(tǒng)等部分組成。

對(duì)于不同區(qū)域風(fēng)電場安裝和運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電設(shè) 備，從防腐涂裝的角度來說，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的機(jī)艙 系統(tǒng)（包括發(fā)電機(jī)、齒輪箱、偏航和液壓系統(tǒng)等）、 葉輪系統(tǒng)（葉片和輪轂系統(tǒng)）、樁基基礎(chǔ)及支撐結(jié) 構(gòu)（塔架），以及電氣系統(tǒng)和電氣元器件等都是防腐 防護(hù)的重點(diǎn)，有些系統(tǒng)和零部件也是防腐防護(hù)的難 點(diǎn)。一般風(fēng)電場的腐蝕環(huán)境按照不同區(qū)域的劃分是 根據(jù) ISO 12944—2《色漆和清漆 :防護(hù)涂料體系對(duì) 鋼結(jié)構(gòu)的防腐保護(hù) - 環(huán)境分類》來進(jìn)行的。具體如1所示。

風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的可靠性和耐久性是衡量風(fēng)力發(fā) 電設(shè)備的投資回報(bào)期和經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)重要依據(jù)。依據(jù) ISO 12944 標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，一般風(fēng)力發(fā)電設(shè)備 要求其防腐防護(hù)年限在 15 a 以上，達(dá)到風(fēng)力發(fā)電設(shè) 備相同的 20 a 壽命要求。而針對(duì)在海洋環(huán)境下的風(fēng) 力發(fā)電設(shè)備，由于安裝和調(diào)試時(shí)間長，其設(shè)備的防腐 防護(hù)年限要求在 25 a 以上，特別是針對(duì)海上風(fēng)電導(dǎo) 管架鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，其防腐防護(hù)目標(biāo)要求達(dá)到 30 a 的 壽命。

1.1 “三北”地區(qū)風(fēng)電場的腐蝕環(huán)境及防腐技術(shù) 我國“三北”（東北、西北、華北）地區(qū)基本上包

括東北三?。ê邶埥?、吉林、遼寧）、京津地區(qū)、內(nèi)蒙 古、山西、新疆及陜甘寧地區(qū)，這些地區(qū)的風(fēng)能資源 豐富，十分有利于風(fēng)力發(fā)電。但是由于“三北”地區(qū) 的地域廣闊，緯度跨度大，溫度和濕度的差別大。在 冬季低溫天氣下，空氣密度增大，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備在同 等風(fēng)速下的輸出功率增大，如果控制系統(tǒng)處理不當(dāng)， 容易出現(xiàn)超發(fā)甚至超負(fù)荷的情況，給設(shè)備帶來危害。另外一個(gè)不容忽視的因素是冬、春季霧多和雪多，空 氣濕度大，再加上溫度降低，在飽和氣溫 -20°C以下 時(shí)，容易出現(xiàn)所謂“霧凇”現(xiàn)象，風(fēng)機(jī)葉片表面會(huì)“結(jié) 晶”，有時(shí)甚至在葉片表面會(huì)附著不規(guī)則冰凌，增加方法。具體工藝是先對(duì)零部件（軸承、法蘭）表面進(jìn) 行噴砂除銹，表面噴砂處理要求達(dá)到 Sa 3 級(jí)，粗糙度 一般為 50~100 μm，使基材表面完全露出金屬光澤。再在乙炔 - 氧焰加熱或電加熱情況下將不斷送出的 鋅（鋁）絲融化，并用壓縮空氣將融化的鋅（鋁）顆粒 吹附到零部件表面，以形成一層蜂窩狀的鋅（鋁）噴 涂層（一次厚度可達(dá) 50~100 μm），其噴鋅（鋁）層表 面宜加涂膜厚小于 30 μm 左右的有機(jī)封閉漆，從而確 保封閉漆滲入到噴涂金屬層且封閉孔隙。

安裝于“三北”地區(qū)陸上及沙漠地區(qū)的風(fēng)機(jī)葉片 容易遭受到沙塵和冰雪的磨蝕，由于風(fēng)機(jī)葉片直接 關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的發(fā)電效率及使用壽命，因此 設(shè)計(jì)的葉片防護(hù)涂層體系不僅要能滿足風(fēng)電葉片的 耐磨蝕、耐老化，以及提高設(shè)備使用壽命的要求，并 且要能實(shí)現(xiàn)少維護(hù)、延長維護(hù)周期，從而提高風(fēng)機(jī)葉 片的可靠性，“三北”地區(qū)風(fēng)機(jī)葉片的防護(hù)涂層體系 一般設(shè)計(jì)如表 2 所示。

風(fēng)機(jī)葉片防護(hù)涂層適用于輥涂、空氣噴涂及高壓 無氣噴涂設(shè)備的施工，固化時(shí)成膜快，實(shí)現(xiàn)底涂和面 涂的一體化，從而減少涂裝作業(yè)時(shí)間，提高施工效率。

1.2 東南沿海地區(qū)風(fēng)電場的腐蝕環(huán)境及防腐技術(shù)

我國東南沿海地區(qū)，其海域包括渤海、黃海、東 海、南海四大海域，這些海域地區(qū)涵蓋山東、江蘇、 上海、浙江、福建、廣東和海南等沿海省份，其分別 屬于溫帶（山東）、亞熱帶（江蘇、上海、福建、廣東）、 熱帶（海南及廣東雷州半島）海洋性氣候區(qū)，年平均 氣溫大都在 10°C或 25°C以上。盛行的海陸風(fēng)把含有 鹽分的水氣吹向風(fēng)電場與設(shè)備元器件大面積接觸，葉片表面粗糙度，導(dǎo)致葉片翼型和重心的改變，降低 翼型的氣動(dòng)性能，甚至有可能導(dǎo)致設(shè)備損毀和風(fēng)機(jī) 倒塌等事故。在此情況下必須停機(jī)運(yùn)行和檢修維護(hù)， 從而降低風(fēng)機(jī)的輸入功率和導(dǎo)致發(fā)電量損失。特別 是在西北和內(nèi)蒙古的局部地區(qū)，容易發(fā)生沙塵暴、冰 雹和冰凍等自然災(zāi)害，沙塵暴對(duì)葉片表面涂層破壞 很大，而且玻璃纖維、環(huán)氧樹脂部分受紫外線照射會(huì) 產(chǎn)生老化，這些都對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的安全運(yùn)行造成 嚴(yán)重的威脅。

根據(jù) ISO 12944—2 標(biāo)準(zhǔn)的腐蝕環(huán)境分類，位于 “三北”地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的機(jī)艙和葉輪（輪轂和 葉片）外部、以及基礎(chǔ)環(huán)和塔架筒體外表面屬于 C3 腐蝕類型，機(jī)艙和輪轂及塔筒內(nèi)部屬于 C2 腐蝕類 型。按照 C3-C2 的腐蝕環(huán)境等級(jí)及 15 a 防腐防護(hù)壽 命要求，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的防腐涂層參考 ISO 12944— 5 來設(shè)計(jì)膜厚?！叭薄钡貐^(qū)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備內(nèi)部和 內(nèi)表面，采用的涂層體系為 :環(huán)氧富鋅底漆 + 環(huán)氧 云鐵中間漆 + 聚氨酯面漆，也可采用環(huán)氧富鋅底 漆 + 環(huán)氧面漆的 2 層涂層結(jié)構(gòu)，其干膜總厚度一般 為 180 μm 左右?！叭薄钡貐^(qū)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備外部 和外表面采用的涂料體系為 :環(huán)氧富鋅底漆 + 環(huán)氧 云鐵中間漆 + 聚氨酯面漆，其干膜總厚度一般設(shè)計(jì)為240 μm左右。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的整流罩和機(jī)艙罩的鋼結(jié)構(gòu)支架、塔筒內(nèi)的電纜橋架、鋼結(jié)構(gòu)梯子、扶欄以及其 他結(jié)構(gòu)和形狀比較復(fù)雜的管件和鋼構(gòu)件等可采用熱 浸鍍鋅技術(shù)進(jìn)行保護(hù)，熱浸鍍鋅技術(shù)一般被用于受 大氣腐蝕較嚴(yán)重且不需維修的風(fēng)電機(jī)組零部件的防 腐防護(hù)中。

對(duì)于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的高強(qiáng)度連接螺栓（一般針 對(duì) 8.8 級(jí)以上螺栓螺母墊片），如基礎(chǔ)錨固螺栓、葉片 與輪轂的連接螺栓、每節(jié)塔筒的連接螺栓等通常采 用達(dá)羅克技術(shù)（或無鉻鋅鋁涂層技術(shù)）來進(jìn)行防腐蝕 處理。達(dá)克羅（鋅鉻涂層）技術(shù)是目前應(yīng)用比較普遍 的一種金屬表面防腐處理技術(shù)。與電鍍鋅、熱浸鍍鋅 等工藝技術(shù)相比，鋅鉻涂層具有防腐性優(yōu)良、不產(chǎn)生 氫脆等特點(diǎn)。其鍍層厚度一般為 2~12 μm。

風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的軸承、塔筒的連接法蘭等采用 熱噴鋅（鋅 / 鋁合金）涂層，這是一種長效的防腐蝕鹽霧中高濃度的 NaCl 迅速分解為 Na+ 離子和 Cl- 離 子，與金屬材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成強(qiáng)酸性的金屬鹽， 在葉片表面形成覆蓋層，嚴(yán)重影響了葉片的氣動(dòng)性 能 ;并經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)后使設(shè)備原有的強(qiáng)度 遭到破壞，生成氧化物使電氣觸點(diǎn)接觸不良，導(dǎo)致電 氣設(shè)備故障或毀壞，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組承受最大載荷 的能力大大降低，不能達(dá)到設(shè)計(jì)運(yùn)行要求，給設(shè)備安 全運(yùn)行帶來嚴(yán)重后果，給風(fēng)場的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成 很大的影響。

海上風(fēng)電基礎(chǔ)大致上分為兩種，即在沿海灘涂 和潮間帶的混凝土底座式基礎(chǔ)，以及在近海地區(qū)的 導(dǎo)管架式基礎(chǔ)。底座式風(fēng)機(jī)由管樁上澆筑鋼筋混凝 土承臺(tái)，承臺(tái)上固定風(fēng)機(jī)塔筒。其中混凝土承臺(tái)部分 由于在海上現(xiàn)場施工，環(huán)境復(fù)雜，氣候惡劣，鹽霧多， 濕度大，潮汐間隔短，施工難度大，后續(xù)維修困難， 所以其防腐涂層質(zhì)量要求更為嚴(yán)格，防腐周期越長 越好。導(dǎo)管架式基礎(chǔ)類似于船舶和海工平臺(tái)。但是， 由于深海海上風(fēng)電場是無人居住的，并且嚴(yán)格限制 人員的接近，因此海上風(fēng)電設(shè)施相比海上平臺(tái)更難 做到定期對(duì)防腐涂層進(jìn)行檢修，因此其腐蝕保護(hù)的 要求更嚴(yán)格。海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的主機(jī)、塔架和導(dǎo)管 架基礎(chǔ)腐蝕情況又可根據(jù)其部位所處的環(huán)境不同分 為水上部位及水下部位。

與浸于海水中的鋼鐵腐蝕不同，海洋環(huán)境對(duì)金 屬的腐蝕同其它環(huán)境中的大氣腐蝕一樣是由于潮濕 的氣體在物體表面形成一個(gè)薄水膜而引起的。這種 腐蝕大多發(fā)生在海上的船只、海上平臺(tái)以及沿岸碼 頭設(shè)施上。海洋大氣中相對(duì)濕度較大，同時(shí)由于海 水飛沫中含有氯化鈉粒子，所以對(duì)于海洋鋼結(jié)構(gòu)來 說，空氣的相對(duì)濕度都高于它的臨界值。因此，海洋 環(huán)境中的鋼鐵表面很容易形成有腐蝕性的水膜。薄 水膜對(duì)鋼鐵的作用而發(fā)生大氣腐蝕的過程，符合電 解質(zhì)中電化學(xué)腐蝕的規(guī)律。這個(gè)過程的特點(diǎn)是氧特 別容易到達(dá)鋼鐵表面，鋼鐵腐蝕速度受到氧極化過 程控制?？諝庵兴s質(zhì)對(duì)大氣腐蝕影響很大，海 洋大氣中富含大量的海鹽粒子，這些鹽粒子雜質(zhì)溶 于鋼鐵表面的水膜中，使這層水膜變?yōu)楦g性很強(qiáng) 的電解質(zhì)，加速了腐蝕的進(jìn)行。與干凈大氣的冷凝 水膜相比，被海霧周期飽和的空氣能使鋼的腐蝕速

度增加幾倍。在距離海岸近的，特別是在距海岸 200 m 以內(nèi)的大氣區(qū)域中的金屬材料，強(qiáng)烈地受到海洋大 氣的影響。離海岸 24 m 處的鋼鐵腐蝕比 240 m 處大 12 倍。

除了海鹽、濕度、溫度等大氣環(huán)境腐蝕因素，風(fēng) 機(jī)塔架基座還受到海浪的飛濺，飛濺區(qū)的下部經(jīng)常 受到海水短時(shí)間的浸泡，干濕交替頻繁，該部位海鹽 含量遠(yuǎn)高于大氣區(qū)，而且氧在飛濺區(qū)含量較高，其去 極化作用促進(jìn)了鋼樁的腐蝕。此外，海浪的沖擊對(duì)保 護(hù)涂膜也具有相當(dāng)?shù)钠茐牧Γ垢g加速。因此，碳 鋼在飛濺區(qū)的腐蝕速度要遠(yuǎn)大于其他區(qū)域。海上風(fēng) 機(jī)塔架底部處于飛濺區(qū)，一般采用無機(jī)環(huán)氧或玻璃 鱗片環(huán)氧涂層保護(hù)體系。

從高潮位到低潮位的區(qū)域稱為潮差區(qū)。在潮差 區(qū)的風(fēng)機(jī)塔架鋼鐵表面經(jīng)常與飽和空氣的海水相接 觸，加劇了鋼鐵的腐蝕。在冬季有流冰的海域，潮差 區(qū)的鋼鐵設(shè)施還會(huì)受浮冰的撞擊。

承臺(tái)下部到海面部位屬于潮差區(qū)和飛濺區(qū)，是 海上風(fēng)機(jī)防腐的重點(diǎn)。風(fēng)機(jī)導(dǎo)管架平臺(tái)的中下部位 及鋼樁等長期浸泡在海水中，溶解氧、海流、鹽度、 污染和海生物等因素對(duì)鋼鐵造成多方面腐蝕影響， 其中，溶解氧和海鹽對(duì)該部位的腐蝕起著主導(dǎo)作用。海生物，如苔蘚蟲、石灰蟲、藤壺和海藻等的污損， 對(duì)風(fēng)機(jī)塔架碳鋼的腐蝕影響較大。在此一般采用環(huán) 氧底漆 + 玻璃鱗片環(huán)氧涂層系統(tǒng)。

淺海和沿海灘涂的底座式風(fēng)機(jī)需將鋼樁打入海 泥區(qū)內(nèi)，海泥區(qū)主要由海底沉積物以及飽和海水的 土壤所構(gòu)成，是一種比較復(fù)雜的腐蝕環(huán)境，既有土 壤的腐蝕特點(diǎn)，又有海水的腐蝕行為。海泥區(qū)含鹽度 高，電阻率低，但由于氧濃度十分低，其對(duì)塔架鋼構(gòu) 的腐蝕速度比全浸區(qū)要低。此外，海泥中含有的硫酸 鹽還原菌在缺氧環(huán)境下生長繁殖，也成為鋼材腐蝕 的影響因素之一。在這里，通常是在鋼樁位于流水線 以下的外壁上焊接鋅塊而采用犧牲陽極的陰極保護(hù) 來防止腐蝕。也可結(jié)合采用防腐涂料，涂層一般不需 太厚。

根據(jù) ISO 12944—2《色漆和清漆 :防護(hù)涂料體系 對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防腐保護(hù) - 環(huán)境分類》的規(guī)定，按照東南 沿海地區(qū)的海上風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及區(qū)域范圍，海上風(fēng)電塔筒、主機(jī)（機(jī)艙系統(tǒng)和葉輪系統(tǒng)）的外部屬于 海洋大氣區(qū) C5-M 腐蝕類別 ;其內(nèi)表面屬于 C4 腐蝕 類別。海上風(fēng)電導(dǎo)管架基礎(chǔ)根據(jù)其結(jié)構(gòu)所處的部位分 別處于海洋大氣區(qū)、海水浪濺區(qū)、潮差區(qū)及海水浸泡（海泥）區(qū)，其環(huán)境腐蝕類別為 C5-M 及 Im2。對(duì)于主機(jī)機(jī)艙和輪轂及塔架內(nèi)外部金屬零部件的防腐防護(hù)，除了注重在材質(zhì)選擇上的特殊要求外， 還應(yīng)根據(jù)鋼鐵及鑄件零部件的材料性質(zhì)、所處的部 位和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分別采用熱浸鋅、熱噴鋅、滲鋅（鋁）、 達(dá)克羅等防腐技術(shù)以及涂裝復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)的重防腐 技術(shù)，從而能夠很好地保護(hù)零部件免受海洋環(huán)境下 腐蝕介質(zhì)的侵蝕。主要防護(hù)措施：使用鋅鉻膜涂層 工藝技術(shù)對(duì)金屬設(shè)備進(jìn)行表面處理，在材料端面形 成保護(hù)膜 ;經(jīng)常巡查，發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)腐蝕情況后及時(shí) 進(jìn)行處理，阻止氯等物質(zhì)對(duì)金屬的侵蝕 ;對(duì)電氣元器 件集中區(qū)域進(jìn)行密封防潮、降溫保護(hù)以減緩腐蝕速 度。主機(jī)機(jī)殼和塔架的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮該風(fēng)電場的 熱帶海洋大氣環(huán)境，其涂層設(shè)計(jì)符合 ISO 12944—2、 ISO 12944—5 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，滿足耐鹽霧腐蝕、耐霉變、 耐紫外線老化、耐雨水和風(fēng)化、耐高溫、良好的附著 力等要求。

海上風(fēng)機(jī)塔筒大部分處于海洋大氣區(qū)，塔筒外 表面防腐涂料體系一般采用富鋅底漆 + 環(huán)氧云鐵中 間漆 + 脂肪族聚氨酯面漆，其涂層干膜厚度一般為 360~400 μm。其中，采用玻璃鱗片涂料體系時(shí)底漆不 能太厚，面漆也可選用耐久性更好的聚硅氧烷涂料。底層外壁也可采用電弧噴鋅或鋅 / 鋁合金，面層可采 用耐候性優(yōu)良的聚氨酯面漆 / 氟碳面漆。塔筒內(nèi)表面 由于不直接接觸海洋大氣環(huán)境和外界陽光直射，腐 蝕環(huán)境相對(duì)也弱于外表面，內(nèi)壁選用聚氨酯面漆，其 3 層的涂層干膜厚度一般為 280~300 μm。

主要是季風(fēng)環(huán)流，即夏季多吹偏南風(fēng)，冬季多吹偏北 風(fēng)。年平均氣溫在 13~15°C之間，自南向北遞減。具有 四季分明、雨熱同期、氣象災(zāi)害頻繁、復(fù)雜多樣的特 點(diǎn)。主要的氣象災(zāi)害有旱災(zāi)、雨澇、風(fēng)雹災(zāi)、低溫凍 害和雪災(zāi)，受災(zāi)面積以干旱最多，占 46% ;雨澇次之， 占 25% ;風(fēng)雹第三，占 12% ;低溫凍害和雪災(zāi)面積較 小，分別占 3% 和 2%。其中風(fēng)雹災(zāi)、低溫凍害和雪災(zāi) 均會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。根據(jù)ISO12944—2《色 漆和清漆 :防護(hù)涂料體系對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防腐保護(hù) - 環(huán)境 分類》的規(guī)定，按照黃河以南地區(qū)的風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)特 點(diǎn)及氣候區(qū)域劃分，風(fēng)電塔筒、主機(jī)（機(jī)艙系統(tǒng)和葉 輪系統(tǒng)）的外表面和外部零部件屬于 C4 腐蝕類別 ; 其內(nèi)表面和內(nèi)部零部件屬于 C3 腐蝕類別。

機(jī)艙 / 輪轂及塔筒外壁和外部零部件通常采用 : 環(huán)氧（或無機(jī)）富鋅底漆 + 環(huán)氧云鐵中間漆 + 聚氨酯面 漆的 3 層涂層結(jié)構(gòu)，涂層干膜厚度一般為 280~300 μm。這種防腐涂層結(jié)構(gòu)的底漆由于高金屬含量鋅粉提供 了很好的陰極保護(hù) ;厚漿型環(huán)氧云鐵中間漆的片狀云 母氧化鐵所形成的“迷宮”效應(yīng)，能夠隔絕水分子、鹽 霧分子向金屬零件表面滲透和腐蝕 ;改性聚氨酯面漆 不僅具有防太陽光及紫外線老化的能力，而且能夠耐 風(fēng)沙、雨雪的侵蝕。塔筒內(nèi)壁和機(jī)艙 / 輪轂內(nèi)部的零部 件由于不接觸到外界的陽光直射，耐光老化性相對(duì)外 壁要弱，一般采用 :環(huán)氧富鋅底漆 + 環(huán)氧厚漿漆 + 聚 氨酯面漆，總干膜厚度一般為 240~260 μm 左右。

2 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備防腐技術(shù)的應(yīng)用前景和展望

由于陸地上風(fēng)能資源基本開發(fā)完成、以及土地 和風(fēng)能利用效率等因素的驅(qū)動(dòng)，海上風(fēng)電已成為全 球風(fēng)電行業(yè)未來建設(shè)和發(fā)展的重點(diǎn)。我國已于 2010 年年初出臺(tái)《海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)管理暫行辦法》，并 啟動(dòng)了首批海上風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)，海上風(fēng)電的發(fā)展 將對(duì)風(fēng)電防腐防護(hù)和保護(hù)涂料提出新的挑戰(zhàn)。

海洋環(huán)境下在風(fēng)電機(jī)組的防腐蝕方面也可采用不易發(fā)生腐蝕的金屬材料，如使用不銹鋼、銅或合金等耐腐蝕性材料。但是這種方法導(dǎo)致材料成本大大增加，在滿足技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求的前提下才會(huì)選擇。目前，我國風(fēng)電場主要分布已達(dá)24個(gè)?。ㄊ?

1.3 黃河以南內(nèi)陸地區(qū)風(fēng)電場的腐蝕環(huán)境及防腐技術(shù) 我國黃河以南的內(nèi)陸地區(qū)，根據(jù)其地域范圍和氣 候特點(diǎn)，其分別屬溫帶、亞熱帶大陸季風(fēng)氣候及高原 性氣候（云貴高原），影響此區(qū)域氣候形成的大氣環(huán)流

區(qū)），風(fēng)機(jī)生產(chǎn)商近 80 家，葉片生產(chǎn)企業(yè) 50 多家，塔 筒生產(chǎn)企業(yè)則超過 100 家。而根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián) 合會(huì)的統(tǒng)計(jì)，國家發(fā)改委和能源局 2020 年裝機(jī)規(guī)模 1~1.5 億 kW 的目標(biāo)，在未來幾年間，中國風(fēng)機(jī)市場每

年的增長空間均在 1 000 萬 kW 以上，同時(shí)風(fēng)電裝備 出口也已逐步成為風(fēng)電行業(yè)新的增長點(diǎn)之一。巨大 的風(fēng)電市場無疑為風(fēng)電保護(hù)涂料開辟了一個(gè)穩(wěn)定而 廣闊的市場空間。預(yù)計(jì) 2020 年前，我國風(fēng)電保護(hù)涂 料的年均需求量將超過1萬t，其中塔架防腐涂料需 求超過 8 000 t/a，葉片涂料需求超過 2 000 t/a。2010 年，我國推出了《新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃》，這進(jìn)一步 推動(dòng)了風(fēng)電裝備產(chǎn)業(yè)及風(fēng)電涂料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

最近，風(fēng)機(jī)涂裝所用涂料體系的發(fā)展方向是改 善面漆的性能，采用氟碳樹脂、聚硅氧烷樹脂或有機(jī) 硅改性丙烯酸樹脂來提高耐候性及一些基本特性， 尤其是氟碳樹脂及有機(jī)硅樹脂可大大提高面漆的耐 候性及耐磨性。另外，近年聚脲新材料已逐漸用于國 家重大工程，如高鐵工程。聚脲除了保護(hù)混凝土，也 可用于鐵材（風(fēng)機(jī)塔筒）的防腐保護(hù)。

3 結(jié)語

（1）對(duì)于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的防腐防護(hù)，不僅應(yīng)重 視防腐方案設(shè)計(jì)和防腐涂層系統(tǒng)選擇，更應(yīng)加強(qiáng)和 重視實(shí)際的防腐施工過程和質(zhì)量控制。在開發(fā)和利 用風(fēng)能資源的同時(shí)，也應(yīng)關(guān)注和進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電設(shè)備 的防腐蝕技術(shù)等關(guān)鍵性技術(shù)的應(yīng)用和研究，從而更 好地推動(dòng)風(fēng)電領(lǐng)域的建設(shè)和發(fā)展。

（2）針對(duì)不同區(qū)域風(fēng)電場的腐蝕環(huán)境及15 a以 上防腐壽命要求，一般內(nèi)陸及沿岸風(fēng)機(jī)塔筒的防腐

蝕涂裝設(shè)計(jì)體系為 :環(huán)氧富鋅底漆 + 環(huán)氧中間漆 + 脂肪族聚氨酯面漆。從經(jīng)濟(jì)性和合理性出發(fā)，不同區(qū) 域風(fēng)電場的防腐設(shè)計(jì)和施工采用不同的防腐方法和 涂層厚度。

（3）近來年，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的涂裝設(shè)計(jì)和施工 也向環(huán)保、水性化、高固體分、低VOC（揮發(fā)性有機(jī) 化合物）、高膜厚、施工簡便化的 2 道涂層甚至 1 道涂 層方向發(fā)展。另外，借鑒橋梁和建筑業(yè)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)， 氟碳面漆或聚硅氧烷面漆等高性能的防腐涂料產(chǎn)品 在風(fēng)電領(lǐng)域也逐漸被采用，使面漆更耐沙塵、雨雪和 風(fēng)力磨蝕，抗撞擊及抗紫外線，保光保色性更好。

（4）海上風(fēng)電涂料繼陸上風(fēng)電和沿海風(fēng)電后， 對(duì)防腐技術(shù)和涂層提出了更新、更高的要求。將作為 風(fēng)電涂料產(chǎn)業(yè)未來的重點(diǎn)發(fā)展方向，從而推動(dòng)風(fēng)電 涂料產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。