王健军
厦门双瑞船舶涂料有限公司 361101
摘要：针对大连庄河海上风电项目的防腐涂装及应用实例，通过分析海上风电塔筒所处的腐蚀环境，提出了海上风电塔筒的防腐技术方案和施工工艺，并对涂层的施工质量进行了检测。
关键词：海上风电塔筒；腐蚀环境；防腐涂装；
Anticorrosion Coatng system and Application for Offshore Wind Power Drum
WANG Jianjun，XULin，WANGLiangmin (Xiamen Sunrui Ship Coating Co., Ltd., Xiamen 361101, China)
Abstract: Anti-corrosion technical plan and application process of the offshore wind power tower drum in Dalian Zhuanghe were proposed, analyzing the corrosive environment in which the offshore wind power tower is located. The work for quality inspection for coating was carried out.
Key Words: offshore wind power drum; corrosion environment; anti-corrosive coating;
引言
风电是目前可再生能源中技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一，随着风电行业的发展，海上风电的开发成为了我国能源战略的重要内容，据统计，2018年，中国海上风电新增装机436台，新增装机容量达165.5万千瓦，累计装机达到444.5万千瓦，在建647万千瓦，并呈现逐年增长的趋势。
大连市庄河海上风电场IV1场址位于V场址东南侧，场址中心离岸距离约35.2km，水深约21m~27m，规划面积约55.8km2，装机规模为350MW。项目配套建设1座220KV海上升压站及1座陆上集控中心，风电机组发出电能通过35kV集电海底电缆接入海上升压站，升压后通过220kV海底电缆接入陆上集控中心。该厂址腐蚀环境为海洋腐蚀环境，空气相对湿度都高于其临界值，且海水大气中含有大量氯离子，腐蚀环境苛刻，对防腐要求较高。
1.风电塔筒的腐蚀环境
海洋环境是一种复杂的腐蚀环境。主要有大气腐蚀环境和海水腐蚀环境，海上风电机组：主机、塔筒、基础在海洋环境中根据不同的位置所处的腐蚀区域不同，按照其腐蚀情况可以分成五大区，即大气区、飞溅区、潮差区、全浸区和海底土壤区五部分。海上大气区一般是指高出海平面2米以上的部分，波浪打不到，潮水也无法淹没的地方。它的腐蚀环境明显要比一般的大气腐蚀严重，而且因海水的蒸发，大气中还有氯化物，在海上钢结构表面形成腐蚀性的水膜，此薄膜与钢结构形成电解池，从而加速了钢结构的腐蚀。据ISO12944-2，该塔筒外部大气区的环境腐蚀等级为C5-M，内部环境腐蚀等级为C4，该项目防腐年限为25a的寿命。
2.防腐体系的设计
针对海上风电塔筒内外所处的腐蚀环境，大气区塔筒内外壁采用了不同的防腐配套体系。根据ISO12944中，对于膜厚的规定，是根据腐蚀环境以及所期望的使用寿命来确定的，见表1。
表1ISO12944中腐蚀环境、使用寿命和涂膜厚度的关系
腐蚀环境 使用寿命 干膜厚度/μm
C2 低
中
高 80
120
200
C3 低
中
高 120
160
200
C4 低
中
高 160
200
240（含锌粉）
280（不含锌粉）
C5-Ⅰ
C5-M 低
中
高 200
280
320
ISO12944-1中，对防腐涂料系统的设计使用寿命，划分了三个耐久性的范围，见表2。
表2涂料系统耐久性范围
序号 耐久性 设计寿命
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2.1风塔外表面
表3风塔外表面配套
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2.2风塔内表面
表4风塔内表面配套
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3.表面处理
3.1钢结构处理
为了保证涂料发挥最性能，钢结构表面在喷砂前，电焊缺陷例如气孔和不连续焊等要修正好。
3.2除油
喷砂前，所有油脂或因探伤拍片留下的润湿剂清除。
3.3磨料
喷射用磨料要干燥，清洁无杂物，不能对涂料的性能有影响。所选用的磨料应当符合ISO 11124，磨料使用钢砂，规格为G25。喷砂时注意防止油和/或水对喷砂后钢材表面的污渍。空压机必须安装油水分离器。
3.4喷砂
喷砂后准备涂漆的钢材表面要清洁、干燥，无油脂，保持粗糙度和清洁度直到第一度漆喷涂。所有灰尘要求彻底清理，根据ISO8502－3灰尘量要小于等于2级。
表面处理后4个小时内，钢材表面在返锈前，就要涂漆。如果钢材表面有可见返锈现象，变湿或者被污染，要求重新清理到前面要求的级别。
3.5动力工具打磨
动力工具清理主要用于小面积的涂层修补的基层表面处理施工。
对损坏及锈蚀部分（焊接处、切割边、预装机械碰撞、校正及周围30-50mm范围等）应打磨至ISO8501-1标准的St3级，其文字描述为：在不放大的情况下进行观察，表面应无可见的油脂和污物，并且几乎没有附着不牢的氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物，表面应具有金属底材的光泽。用干净的排刷清除表面垃圾和灰尘，并对表面的油渍，应用带有溶剂的抹布擦除去。
3.6预涂
在每一度漆喷涂之前，必须用新的或清洁干净的刷子进行预涂。所有的焊缝、切口边缘、扇形口、钢板边缘和其它漆膜厚度低的地方，都要在喷涂下道漆前进行预涂。
第一度预涂必须使用刷子使涂料能渗透进表面并防止空气的截留。为了帮助高固体份涂料的渗透性，第一度预涂可以适当稀释。
4.施工要求
所有的涂装施工须在室内进行，冲砂和油漆施工的现场必须有足够的固定照明设备和手电筒。固定照明必须覆盖现场，包括角落。照明亮度要能够使正常视力者在现场阅读报纸没有困难。冲砂作业中建议使用安装在喷嘴上的照明灯具。固定照明设备和手电筒必须保证电气安全，并且是防爆型的，适合油漆施工现场。
不能在高于或低于油漆供货厂家规定的部件表面和环境空气的最低和最高温度值进行涂装作业。常温型涂料施工环境温度范围为5℃—35℃（在喷涂表面温度高于35°C 时在实施喷涂工作之前请咨询油漆供应商），相对湿度≤80%；当湿度超过85%或钢板温度低于露点以上3℃时不能进行喷漆施工。当环境温度为-10℃—5℃时，施工必须使用冬用型涂料，施工工艺及要求必须按涂料厂家提供的施工说明进行。当环境温度低于-10℃时，不允许施工。施工单位应对施工环境进行监测和记录。
确认好被涂装表面符合各项要求后进行涂装，涂装过程中油漆的调配按照说明书要求进行调配，先将基料搅拌均匀，并将配比固化剂缓慢加入基料中，用搅拌器搅拌均匀，根据现场情况适当加入所配备的稀释剂并充分搅拌，预反应15～25min后进行喷涂。喷涂时推荐采用高压无漆喷涂，底漆、中漆、面漆的喷涂压力及枪嘴尺寸参数必须符合产品说明书所要求的。下一道涂料施工前，进行上一道涂层的检查，确认上一道涂层固化程度及表面状态满足复涂要求才可进行下一道涂层的施工。
5.干膜厚度测量
干膜厚度的测量按照两个90％执行，即90％的测量点要达到规定的干膜的厚度，余下10％的测量点要达到规定膜厚度的90％。单道涂层干膜厚度不超过设计膜厚的2倍，总涂层膜厚不超过设计膜厚的2.5倍。干膜厚度的检查按照ISO 2808执行。
在每一批构件进行涂装的过程中，应准备涂层样板，涂层样板应和该批构件同时施工，具有相同的涂层配套和质量要求。等该批构件最后一道涂层施工结束并固化后，需对样板涂层进行涂层附着力检测，用于评估该批涂层的附着力。如果样板涂层附着力较差或达不到规范要求的等级要求，必须在该批构件上进行涂层附着力检测，以确定该批构件的最终附着力结果。
6.涂层验收
涂装施工完成后，必须对零部件表面的涂层进行检查验收，检验内容和标准如下：
6.1 涂层干膜厚度（磁感应法）
检验方法：一点的读数应该是距该点20mm范围内三点测量值的平均值，按照ISO2808《色漆和清漆-漆膜厚度测定法》进行，并做好检测记录。
要求：膜厚的分布符合“90-10”原则，即90％测量点的膜厚应≥规定膜厚，剩余10％测量点的膜厚应不低于规定膜厚的90％。某一点的最大涂层厚度不大于规定总干膜厚的2倍。
6.2外观
检验方法：在自然光下，肉眼目测整个外观。
要求：表面应该清洁，平滑，无起泡，流挂，针孔，开裂和干喷等。
6.3附着力
检验方法：涂层厚度≥250μm，按照ISO 4624标准的拉开法，用拉拔测试仪在样板上进行测试。
要求：对于涂层的附着力，测试拉力值不低于5MPa。
7.施工注意事项
7.1油漆施工时，要通风良好，避免溶剂蒸汽集聚达到爆炸浓度极限而引起爆炸；避免大量有机溶剂吸入人体而影响健康，如果产品和溶剂不慎接触到皮肤应用温水、肥皂及适当的工业清洁剂彻底清洁，如果眼睛受到污染，用淡水冲洗至少10分钟，并立即就医治疗。强烈建议穿戴好专门的护目镜、防护面具，以及橡胶手套、工作衣，操作完成后，应及时将手及其他暴露部位清洗干净。
7.2如果要在涂有工业油漆的金属材料上进行焊接或作火焰切割，将散发出尘埃和烟雾，因此需要使用合适的个人防护设备，采取充分的有效的通风措施。
7.3 使用工业油漆产品的一切工作都必须根据各种有关的国家的卫生安全，环保标准与法规进行。所有剩余的油漆和空包装桶罐要根据当地的有关规定和法律进行及时处理。
7.4油漆应储存在干燥、遮阳处，远离热源火源。储存库房应配备干式化学泡沫、CO2灭火机等适合的灭火机。
8. 结语
海上风电场的防腐尽管在很大程度上可参考海洋平台成熟的防腐经验，但是两者之间也有不同，比如海上风电无法进行定期的人员检修，因此对防腐涂层提出了更高的要求，不仅在涂层系统的选择上有严格要求，另外，在防腐施工和施工现场的监控方面，需要比陆上风电和沿海风电更为认真严格。
参考文献：
［1］邓桂芳.防腐涂料发展趋势［J］.化学工业，2015,33(2):28-32.
［2］詹耀.海上风电塔筒的防腐涂装及应用实例［J］.上海涂料出版社，2013，51(4)：37-39.
［3］金晓鸥.防腐蚀涂装工程手册［M］.北京：化学工业出版社，2008.