海上風電設備腐蝕危害
時間：2021-12-29 17:13:00作者：LeeZhou來源：德高潔（jié）清潔設備
近年以來，我國對綠色可再生能源的投入是前所未有的巨大，隨之而來的（de）是發展風電被提升到（dào）了史無前（qián）例的戰（zhàn）略（luè）高度。隨著我國海上風電開發和利用的速度加快，海上風電機（jī）組的腐蝕防護問題亟待解決。
海上風電經（jīng）過20多年的發展，技術已日趨成熟起（qǐ）來，目前已進入大規模開發階段。我國的海岸線較長，可開發和利（lì）用的海上（shàng）風能資源非常豐富，根據國（guó）家氣象部門（mén）給出的數據統計，我國近海可開發和利用的風能儲量就達到7.5億千（qiān）瓦，遠海風能儲量則更加龐大，因此海上風電在我國有著廣闊的發展空間。同時，我國海上風能資源大部分分布在東南沿海（hǎi）地區，而這些地區（qū）都是我（wǒ）國經濟發達地區，能源需求巨（jù）大，因此開發豐富的（de）海上風能資源將有效改（gǎi）善我國當前的能源供應結構。
問題來了，相對於陸上風電（diàn），海上風電所處環境（jìng）要複雜得多，海洋大氣區高濕（shī）度、高鹽霧、長日照，海浪飛濺區幹濕交替，水（shuǐ）下區域則是長時間海水浸泡、生物附著等（děng），腐蝕環境非（fēi）常苛刻，這給（gěi）海上風電設備的腐蝕防護帶來了嚴峻挑戰。海洋腐蝕（shí）不僅會縮短機組運營壽命，給海（hǎi）上風電機組帶來巨大安全隱患，而且也會（huì）大大（dà）增加海上風電的建設投資和運行維護成本。因此，防腐蝕（shí）是（shì）海上風電必須考慮的問題。當然，無論是海上風電還是陸上風電，腐蝕和生物汙損都會嚴重威脅設施（shī）的（de）安全運行（háng）。
海上風（fēng）電設備腐蝕機理：
海洋環境是腐蝕性非常嚴酷的自然環境。海水是一種具有（yǒu）很（hěn）強腐蝕（shí）性（xìng）的電解質溶液，含有大量鹽類，包括氯化鈉及含有鉀、溴、碘等（děng）元素的鹽類。海水中溶解有氧氣、氮氣、二氧化碳等氣體，而其中的（de）氧氣是引起海水中碳鋼、低合金鋼等金屬結構物腐蝕的重要因素。表層海水氧氣是飽和的，約為8 mg/L，腐蝕性更強（qiáng）。海水溫度呈周期性變化，一般（bān）來說，鋼鐵等的腐蝕速度會隨著海水溫度的升高而增加。另（lìng）外，海水（shuǐ）中含有豐富的氧微量元素和營養鹽類等（děng），這（zhè）為海洋生物的生存和繁殖提供了必要條件。而海洋生物的存在則會影響（xiǎng）金屬材料的（de）腐蝕行為與機製。
海上風電（diàn）場盡管可以在很大程度上參考海洋（yáng）平台現有的防腐經驗，但二者之間（jiān）也（yě）有較大不同。因為海上風電場是無人居住的，並且嚴格（gé）限製人員接近。而海洋平台是有人居住（zhù）的，海洋平台上的防（fáng）腐塗層檢查和維修可更容易（yì）且有計劃地進行，受到腐蝕時可以隨時修補。而海上風電場很難做到這一點，維修費用較大，後續維護（hù）費用是其成本的7倍以上（shàng）。因此，應當更（gèng）加（jiā）重視海上風電機組的鋼結構腐蝕，特別是外露於海洋大氣和飛濺區中的部位。一般情況下，大（dà）氣區（qū）結構件采取塗料保護或熱噴塗金屬保（bǎo）護，如大（dà）氣區鋼結構（gòu）一（yī）般采用環氧（yǎng）富鋅（xīn）底漆、環氧雲鐵漆、聚氨酯麵漆或者（zhě）聚氨酯+氟碳雙重麵漆三層塗層體係；飛濺區鋼結構一般采（cǎi）用玻璃鱗片漆、環氧耐磨漆雙層塗層體係；全浸區一般采用玻璃鱗片（piàn）漆、環氧厚（hòu）漿漆雙層（céng）塗（tú）層體係，並采取犧牲陽極進行協同防腐。
目前常用的風電塔筒防腐方式時采用拋丸機打砂除鏽，之後由人工（gōng）噴塗油漆，全程采用（yòng）人工作業、高空吊籃和大型高空作業車（chē）等方式實現，存在勞動強度大、安全係數（shù）低、施工周期長、維護費用高等一係列（liè）的問題。為此，德（dé）高潔在2018年開始爬壁機器人的研發，並（bìng）於2019年取得成功並申報了實用新型專利(專利號：ZL 2019 2 0432325.5)，該機器人是專門針（zhēn）對風電塔筒等小曲（qǔ）率半徑的柱狀鋼結構防腐除鏽和清洗而開發，操作（zuò）者可以通過遙控器控製清洗機器人從而完成塔筒表麵的（de）清洗作業。
德高潔自主研發（fā）的風電（diàn）塔筒防腐爬壁機器人采用磁力吸附和真空吸附相結合（hé）的原理，具有一定（dìng）的（de）3D曲麵通過能力以及凸凹麵和焊縫的越障能力，可（kě）以攜帶150~200kg負載吸附於鋼結構立麵牆麵自如地爬行，可進行除鏽、清洗、噴砂、噴塗等多項（xiàng）作業（yè）。機器人帶有安全吊索（suǒ）連接掛鉤，與安全升降鋼索裝（zhuāng）置連接，確保機器人不會意外脫（tuō）落，安全有保障。操作者可以通過遙（yáo）控器控製（zhì）爬壁機器人從而完成塔筒表麵的清洗作業，實現利（lì）用人工（gōng）智能機器人代（dài）替“蜘（zhī）蛛人”，不再需（xū）要人（rén）工攀爬即（jí）能完成塔筒油汙智能（néng）清洗，提高清掃效率，降低安（ān）全風險。由此可見，利（lì）用爬（pá）壁機器人對風電塔筒進行清洗除鏽工（gōng）作是替代傳統人工高空作（zuò）業的必然趨勢。
海上風電經（jīng）過20多年的發展，技術已日趨成熟起（qǐ）來，目前已進入大規模開發階段。我國的海岸線較長，可開發和利（lì）用的海上（shàng）風能資源非常豐富，根據國（guó）家氣象部門（mén）給出的數據統計，我國近海可開發和利用的風能儲量就達到7.5億千（qiān）瓦，遠海風能儲量則更加龐大，因此海上風電在我國有著廣闊的發展空間。同時，我國海上風能資源大部分分布在東南沿海（hǎi）地區，而這些地區（qū）都是我（wǒ）國經濟發達地區，能源需求巨（jù）大，因此開發豐富的（de）海上風能資源將有效改（gǎi）善我國當前的能源供應結構。
問題來了，相對於陸上風電（diàn），海上風電所處環境（jìng）要複雜得多，海洋大氣區高濕（shī）度、高鹽霧、長日照，海浪飛濺區幹濕交替，水（shuǐ）下區域則是長時間海水浸泡、生物附著等（děng），腐蝕環境非（fēi）常苛刻，這給（gěi）海上風電設備的腐蝕防護帶來了嚴峻挑戰。海洋腐蝕（shí）不僅會縮短機組運營壽命，給海（hǎi）上風電機組帶來巨大安全隱患，而且也會（huì）大大（dà）增加海上風電的建設投資和運行維護成本。因此，防腐蝕（shí）是（shì）海上風電必須考慮的問題。當然，無論是海上風電還是陸上風電，腐蝕和生物汙損都會嚴重威脅設施（shī）的（de）安全運行（háng）。
海上風（fēng）電設備腐蝕機理：
海洋環境是腐蝕性非常嚴酷的自然環境。海水是一種具有（yǒu）很（hěn）強腐蝕（shí）性（xìng）的電解質溶液，含有大量鹽類，包括氯化鈉及含有鉀、溴、碘等（děng）元素的鹽類。海水中溶解有氧氣、氮氣、二氧化碳等氣體，而其中的（de）氧氣是引起海水中碳鋼、低合金鋼等金屬結構物腐蝕的重要因素。表層海水氧氣是飽和的，約為8 mg/L，腐蝕性更強（qiáng）。海水溫度呈周期性變化，一般（bān）來說，鋼鐵等的腐蝕速度會隨著海水溫度的升高而增加。另（lìng）外，海水（shuǐ）中含有豐富的氧微量元素和營養鹽類等（děng），這（zhè）為海洋生物的生存和繁殖提供了必要條件。而海洋生物的存在則會影響（xiǎng）金屬材料的（de）腐蝕行為與機製。
海上風電（diàn）場盡管可以在很大程度上參考海洋（yáng）平台現有的防腐經驗，但二者之間（jiān）也（yě）有較大不同。因為海上風電場是無人居住的，並且嚴格（gé）限製人員接近。而海洋平台是有人居住（zhù）的，海洋平台上的防（fáng）腐塗層檢查和維修可更容易（yì）且有計劃地進行，受到腐蝕時可以隨時修補。而海上風電場很難做到這一點，維修費用較大，後續維護（hù）費用是其成本的7倍以上（shàng）。因此，應當更（gèng）加（jiā）重視海上風電機組的鋼結構腐蝕，特別是外露於海洋大氣和飛濺區中的部位。一般情況下，大（dà）氣區（qū）結構件采取塗料保護或熱噴塗金屬保（bǎo）護，如大（dà）氣區鋼結構（gòu）一（yī）般采用環氧（yǎng）富鋅（xīn）底漆、環氧雲鐵漆、聚氨酯麵漆或者（zhě）聚氨酯+氟碳雙重麵漆三層塗層體係；飛濺區鋼結構一般采（cǎi）用玻璃鱗片漆、環氧耐磨漆雙層塗層體係；全浸區一般采用玻璃鱗片（piàn）漆、環氧厚（hòu）漿漆雙層（céng）塗（tú）層體係，並采取犧牲陽極進行協同防腐。
目前常用的風電塔筒防腐方式時采用拋丸機打砂除鏽，之後由人工（gōng）噴塗油漆，全程采用（yòng）人工作業、高空吊籃和大型高空作業車（chē）等方式實現，存在勞動強度大、安全係數（shù）低、施工周期長、維護費用高等一係列（liè）的問題。為此，德（dé）高潔在2018年開始爬壁機器人的研發，並（bìng）於2019年取得成功並申報了實用新型專利(專利號：ZL 2019 2 0432325.5)，該機器人是專門針（zhēn）對風電塔筒等小曲（qǔ）率半徑的柱狀鋼結構防腐除鏽和清洗而開發，操作（zuò）者可以通過遙控器控製清洗機器人從而完成塔筒表麵的（de）清洗作業。
德高潔自主研發（fā）的風電（diàn）塔筒防腐爬壁機器人采用磁力吸附和真空吸附相結合（hé）的原理，具有一定（dìng）的（de）3D曲麵通過能力以及凸凹麵和焊縫的越障能力，可（kě）以攜帶150~200kg負載吸附於鋼結構立麵牆麵自如地爬行，可進行除鏽、清洗、噴砂、噴塗等多項（xiàng）作業（yè）。機器人帶有安全吊索（suǒ）連接掛鉤，與安全升降鋼索裝（zhuāng）置連接，確保機器人不會意外脫（tuō）落，安全有保障。操作者可以通過遙（yáo）控器控製（zhì）爬壁機器人從而完成塔筒表麵的清洗作業，實現利（lì）用人工（gōng）智能機器人代（dài）替“蜘（zhī）蛛人”，不再需（xū）要人（rén）工攀爬即（jí）能完成塔筒油汙智能（néng）清洗，提高清掃效率，降低安（ān）全風險。由此可見，利（lì）用爬（pá）壁機器人對風電塔筒進行清洗除鏽工（gōng）作是替代傳統人工高空作（zuò）業的必然趨勢。
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