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１ 概述 以水能、风能、太阳能、生物质能、地热能和海洋能为主的可再生能源是国家能源系统的主要组成部分，可再生能源具有资源漫衍广、开发潜力大、情形影响小、可一连使用的特点，它是有利于人与自然协调生长的主要能源资源 。目今，随着水能的成熟应用和风能、太阳能的兴起，开发使用可再生能源已成为天下各国包管能源清静、增强情形�；ぁ⒂Χ蕴炱涞闹饕椒� 。随着经济社会的生长，我国能源需求将一连增添，能源资源和情形问题也日益突出，加速开发使用风能、太阳能等可再生能源已成为我国应对日益严肃的能源和情形问题的必由之路 。为了实现2015年和2020年非化石能源划分占一次能源消耗比重11.4%和15%的目的，加速能源结构调解，培育和打造战略性新兴工业，推进可再生能源工业一连康健生长 。2012年7月9日国务院宣布了《"十二五"国家战略性新兴工业生长妄想》 。其中制订的风能工业妄想为：增强风电装备研发，增强盛型风电机组整机和控制系统设计能力，提高发电机、齿轮箱、叶片以及轴承、变流器等要害零部件开发能力，在风电运行控制、大规模并网、储能手艺方面取得重大突破 。建设东北、西北、华北北部和沿海地区的八大万万千瓦级风电基地 。在内陆山地、河谷、湖泊等风能资源相对富厚的地区，施展距离电力负荷中心近电网接入条件好的优势，因地制宜开发中小型风电项目，起劲推动海优势电项目建设 。 现在我国大型风力发电场建设已从"三北"（东北、西北、华北）地区，向沿海、内陆地区扩展，并且最先进军海上 。然而在州差别天气和情形条件下的风力发电装备无论是从风机的基础结构到塔筒，从叶片到机舱，从风力发电装备的种种机械零部件到电气元器件，这些都要面临种种天气条件和侵蚀情形的磨练，有些侵蚀因素甚至是致命的隐患，这就极大地影响到风力发电装备的清静运行和使用寿命，因此，无论是建设陆优势电场、照旧海优势电场，都对风力发电装备的防腐手艺提出了更高的要求 。本文正是针对大型风力发电装备的金属零部件和电气元器件所处的情形特点提出了响应的防腐手艺和实验计划，并对风力发电装备的防腐工艺实验和质量控制举行了叙述，其目的是为了增进风力发电装备的防侵蚀要害手艺的应用和突破，从而更好地推动风能资源的开发和使用 。
2 应用于风力发电装备的防腐手艺 大型风力发电装备是将风能转换成机械能，再将机械能转换为电能，运送和并入电网 。风力发电装备在风能转换成机械能再转换成电能的历程中，一套风力发电装备为了实现其功效的转换而由若干个系统、结构和零部件组成 。而组成其零部件大大都接纳碳钢、铸铁等金属质料，尚有电气装备的电气元器件等，因此解决风力发电装备的防侵蚀问题也要从其结构和所使用的质料特征以及其装置运行情形的侵蚀介质入手举行剖析 。虽然大型风力发电装备的结构较量重大，可是其结构概略上由风轮（叶片、轮毂）、风轮轴、调速装置、发电机、制动系统、液压系统、机舱、偏航系统、塔架、支持结构基础、控制系统等部分组成 。应用于大型风力发电装备零部件的主要防侵蚀手艺及要领包括：防腐涂层手艺、热浸镀锌及渗锌、电镀锌、达克罗和交美特手艺以及喷锌（铝）涂层，尚有接纳耐候钢等耐侵蚀性金属质料、涂抹防锈油脂以及接纳阴极�；な忠盏确栏忠占耙�，用来提高风力发电装备的防侵蚀及防护能力 。下面划分就风力发电装备所接纳的差别防侵蚀手艺要领举行叙述和探讨 。 2.1 防侵蚀涂层手艺 防侵蚀涂层手艺是风力发电装备应用最普遍的防腐要领，随着风力发电装备的大型化，以及大批风电场的开发和兴建，从而对风力发电装备遭受种种各样的情形侵蚀能力和使用寿命提出了更高的要求，因此迫切需要与之相配套的防腐涂料 。而常用的涂料已不可知足这些需要 。人们提出的"重防腐涂料(Heavy Coating)"的看法，它一样平常指在苛刻的侵蚀情形使用，简朴地说：重防腐涂料就是使用寿命更长，可顺应更苛刻的使用情形的涂料 。而重防腐复合涂层包括底漆、中心漆和面漆相互配套的多层复合防腐结构 。这种复合防腐涂层结构现在普遍在风力发电装备的防侵蚀领域获得普遍应用，如风电塔筒、风电叶片、轮毂、齿轮箱、发电机以及机架钢结构等一大批零部件外貌都接纳复合防腐涂层举行防护 。这不但由于防腐涂料性能好、易施工和修复，并且其防护年限长，因此只要科学的设计复合防腐涂层、工艺施工和质量控制到位，基本上能够抵达与风力发电装备相同的20年以上防护年限要求，在海优势电场甚至于可以知足25年以上的防护年限要求，下面简述了防腐涂层手艺在风力发电装备零部件上的现实应用情形 。 2.1.1 塔架筒体内、外壁及外露的钢结构零部件 塔筒外壁通常接纳：环氧（或无机）富锌底漆+环氧云铁中心漆+聚氨酯面漆的涂层结构，这种防腐涂层结构的底漆由于高金属含量锌粉提供很好的阴极�；�，厚浆型环氧云铁中心漆的片状云母氧化铁所形成的"迷宫"效应，能够阻遏水分子、盐雾分子向金属零件外貌渗透和侵蚀，改性聚氨酯面漆不但具有防太阳光及紫外线老化的能力，并且能够耐风沙、雨雪和盐雾的侵蚀 。关于海优势力发电装备的塔筒外壁的底层可接纳电弧喷锌或锌/铝合金，面层可接纳耐候性优良的氟碳面漆，从而提高风电零部件应对卑劣海洋情形的侵蚀能力 。 塔筒内壁由于不接触到外界的阳光直射，耐光老化性相对外壁要弱，可以接纳：环氧富锌底漆+环氧面漆的二层防腐涂层结构 。当侵蚀情形卑劣时，塔筒内壁可凭证塔筒外壁一样接纳：环氧富锌底漆 +环氧云铁漆+聚氨酯面漆的三层结构，但其涂层厚度比塔筒外壁要薄 。 2.1.2 塔筒、机舱和轮毂内部的钢结构零部件 关于塔筒、机舱和轮毂内部的裸露金属零部件的防腐防护，除了注重在材质选择上的特殊要求外，还凭证钢铁及铸件零部件的质料性子、所处的部位和结构特点同样接纳涂装环氧富锌底漆、环氧云铁中心漆和聚氨酯面漆的复合涂层结构，能够很好地�；ち悴考馐芮质唇橹实那质� 。 2.1.3 塔架及机舱和轮毂内部电气控制元器件 针对塔筒内部、机舱罩和整流罩内部电气控制装备，如控制柜、变频器等箱体的薄形钢板质料，内外外貌侵蚀防护接纳喷塑（粉未涂料）处置惩罚，并接纳透风降温、干燥吸潮等特殊处置惩罚步伐，能更好地知足电气装备的防潮、防盐雾等防侵蚀要求 �Ｋ剂康骄敌浴⒎谰驳缧缘鹊缙氨傅男阅芤�，柜体的内、外外貌凭证喷塑（粉末涂料）工艺举行，厚度为50-100μm 。柜体内的电气控制元（器）件要知足"防盐雾、防湿热、防霉菌"三防要求 。 2.1.4 风机叶片的外貌防护涂层 风机叶片直接关系到风力发电装备的发电效率及使用寿命，关于装置于陆上及沙漠地区的风机叶片遭受到沙尘的磨蚀；关于海优势机叶片需要遭受海洋天气情形下的高盐雾、高温热、风雨的侵蚀，使用叶片防护涂层手艺不但能知足风电叶片的防磨蚀和防老化、提高使用寿命的要求，更能实现少维护、延伸维护周期、提高风机叶片的可靠性 。风机叶片防护涂层适用于辊涂、空气喷涂及高压无气喷涂装备的施工，固化成膜快，实现底、面一体化，镌汰作业时间，提高喷涂施工事情效率，其防护涂层系统设计如下：
关于风力发电装备的防腐涂料品种的选择，由于现在市场上防腐涂料品种繁多，其性能和用途各有差别，准确地接纳防腐涂料，关于风力发电装备的防侵蚀效果和使用寿命至关主要 。选用时应从以下方面举行综合剖析和思量： 1）被涂物质料的性子 。如结构钢、铸铁、不锈钢等差别材质的风力发电装备零部件，其涂层结构、涂层厚度也应差别 。凭证风力发电装备的金属零部件所处差别部位、差别材质、事情情形和耐候性要求，划分提出响应的涂层系统 。 2）被涂物的使用情形 。防侵蚀涂料对情形针对性很强，要凭证详细使用情形，如侵蚀介质的类型、浓度、温度，风电场运行情形条件等因向来选用最相宜的防腐涂料品种 。如高原型风机、潮间带风机、海上型风机，由于风机所处的情形天气条件差别，其防腐涂料的品种、涂层厚度也有所差别 。 3）施工条件 。凭证施工现场现实状态选择相宜的涂料品种 。如在透风条件差的现场施工宜接纳无溶剂或高固体份或水性防侵蚀涂料 。在不具备烘烤干燥的现场只能选用自干型涂料 。 4）性价比 。不但要思量防侵蚀涂料的手艺性能，还要思量涂料产品的本钱、风电场的投资以及经济的合理性 。经济核算时要将质料用度、外貌处置惩罚用度、施工用度、涂层性能及使用寿命年限、维修用度等综合思量 。 2.2 热浸镀锌及渗锌手艺 关于风力发电装备的整流罩和机舱罩的钢结构支架、塔筒内的电缆桥架、钢结构梯子、扶栏以及其他结构和形状较量重大的管件和钢构件等可接纳热浸镀锌手艺举行�；�，热浸镀锌手艺一样平常被用于受大气侵蚀较严重且不需维修的风电机组零部件的防侵蚀防护中 。热浸镀锌是熔融金属锌与铁基体团结而形成合金层，从而使基体和镀层二者相团结 。热镀锌是先将钢铁基材举行酸洗，为了去除钢铁基材外貌的氧化铁，酸洗后，通过氯化铵或氯化锌水溶液或氯化铵和氯化锌混淆水溶液槽中举行洗濯，然后送入热浸镀槽中 。对厚度5mm以下金属零部件的热镀锌层厚度一样平常不小于65μm；对厚度大于5mm金属零件的热镀锌层厚度一样平常不小于85μm 。热浸镀锌的优点是：具有镀层匀称，附着力强，使用寿命长，生产历程工业化水平高，镀层质量较稳固，情形污染较电镀小，可是在热浸镀锌处置惩罚历程中由于酸洗的缘故原由容易使零件爆发氢脆的危害，且处置惩罚后零部件在卑劣的情形天气下的防护年限有限，特殊是在海洋情形天气条件下，热浸镀锌经由一段时间后也会爆发镀锌层氧化的征象 。因此为了提高热浸镀锌在海洋等卑劣情形下的防侵蚀能力，一样平常在镀锌零件的外貌再加涂复合防腐涂层，这样可以大大提高海洋情形下零件的防腐防护能力 。外貌不加防腐涂层的热浸镀锌件袒露在海洋情形的飞溅区和全浸区时由于锌层作为阳极而牺牲自己，就会导致镀锌件很快侵蚀而破损或失效，因此在海洋情形这些区域的金属结构件不宜接纳热浸镀锌手艺 。 相比金属结构件的热浸镀锌而言，风力发电装备的金属零部件还用到一种粉末渗锌手艺，粉末渗锌将渗锌剂与钢铁制件共置于渗锌炉中，加热到400℃左右，活性锌原子则由钢铁制件的外貌向结构内部渗透，同时铁原子则由内向外扩散，在制件表层形成了一个匀称的锌/铁化合物即渗锌层 。粉末渗锌的特点：①耐蚀性强；②具有优异的耐磨性和耐擦性；③基本上无污染；④与热镀锌相比，它具有消耗锌较低的特点；⑤渗锌层还可以与涂料团结形成复合防护层；⑥经由渗锌的钢铁制件其机械性能不会有大的转变 。然而这种要领受到加工装备、待处置惩罚的风力发电装备零件的尺寸限制，其在风力发电装备的防侵蚀处置惩罚方面有待进一步推广 。 2.3 电镀锌手艺 在风力发电装备的一些非高强度毗连（一样平常在8.8级以下）的螺栓、螺母垫圈、电气毗连及金属结构件等通常接纳电镀锌手艺举行防腐防护 。电镀锌相关于热浸镀锌而言，它是一种冷镀锌（或合金）手艺 。电镀锌是对金属制件外貌举行防护、装饰或凭证需要而获得某种新的外貌性能的一种工艺要领，其镀层厚度一样平常为3—20μm，在整个电镀工艺历程中其温度一样平常在100℃以下 。电镀锌就是用电解要领沉积具有所需金属形态的镀层历程，也是一种氧化-还原历程，一样平常是改变外貌的特征，以提供改善外观、耐介质侵蚀、抗磨损以及其它性能，可是有时也是仅用来改变零件尺寸 。电镀基本历程是将零件浸在电解液中作为阴极，一定纯度的生动金属作为阳极，接通直流电源后，在零件上就会沉积出金属镀层 。由于静电屏障效应的缘故原由，待镀工件的深孔、狭缝以及管件的内壁等部位难以电镀上锌 。并且由于电镀锌工艺中使用氰化物和六价铬对情形爆发污染，对情形和作业职员造成污染和危险，正逐步被限制使用 。可是由于电镀金属的种类多达30多种，除了镀锌、铬、铜等十余种外，还能电镀多种合金镀层 。虽然此要领逐渐被镌汰使用，可是在风力发电装备的一些电气及金属结构小件还接纳电镀手艺 。 2.4 锌铬涂层及锌铝涂层手艺 关于风力发电装备的高强度毗连螺栓（一样平常针对8.8级以上螺栓螺母垫片），如基础锚固螺栓、叶片与轮毂的毗连螺栓、塔筒每节的毗连螺栓等通常接纳达罗克手艺（或无铬锌铝涂层手艺）来举行防侵蚀处置惩罚 。达克罗（锌铬涂层）手艺是现在应用较量普遍的一种金属外貌防腐处置惩罚手艺 。与电镀锌、热浸镀锌等工艺手艺相比，锌铬涂层具有防腐性能优良、不爆发氢脆等特点 。其镀层厚度一样平常为2—12μm 。接纳达克罗处置惩罚手艺的防侵蚀性能是涂层的整体铬钝化，组成涂层的每一微粒级锌、铝的磷片都被铬钝化，以是起主要防腐作用的为涂层的整体钝化功效，可是锌铬涂层手艺（达克罗）在环保方面仍然保存铬（以三价铬和六价铬的形式）的保存问题 。一样平常说到锌铬涂层手艺（达克罗）是绿色环保，仅仅是相关于古板的电镀锌、热浸锌等而言 。锌铬涂层在加工历程中残液必需经由特殊处置惩罚，才华包管不向情形中排放有害物质，为了镌汰锌铬涂层的有害物质危害，现在正在逐步研发和应用无铬锌铝涂层手艺（交美特），如北京永泰和金属防腐手艺有限公司等单位起草的标准-锌铬涂层手艺条件（GB/T26110-2010） 。 无铬锌铝涂层（锌铝涂层）是将无铬锌铝涂料浸涂、刷涂或喷涂于钢铁零件或构件外貌，经由烘烤而形成的以鳞片状锌为主要因素的无机防侵蚀涂层，其外观呈银灰色，是一种将超细锌鳞片和铝鳞片叠合包裹在特殊粘结剂中制成的无机涂层 。无铬锌铝涂层完全保存了达克罗手艺高抗蚀性、涂层薄、无氢脆的优点，有用地解决了有害的Cr6+的问题，从真正意义上实现了清洁生产 。无铬锌铝涂层（交美特）由于不使用有毒的金属（如镍、铅、钡等）以及六价铬或三价铬，切合环保标准要求 。因此其逐渐在风力电机组螺栓、螺母垫片等一些紧固件防侵蚀方面上获得推广应用 。 2.5 喷锌（或锌/铝合金）涂层 风力发电装备的轴承、塔筒的毗连法兰等接纳热喷锌（锌/铝合金）涂层，这是一种长效的防侵蚀要领 。详细工艺是先对零部件（轴承、法兰）外貌举行喷砂除锈，外貌喷砂处置惩罚要求抵达Sa3级，粗糙度一样平常为50-100μm，使基材外貌完全露出金属光泽 。再在乙炔-氧焰加热或电加热情形下将一直送出的锌（铝）丝融化，并用压缩空气将融化的锌（铝）颗粒吹附到零部件外貌，以形成一层蜂窝状的锌（铝）喷涂层（一次厚度可达50μm—100μm），其喷锌（铝）层外貌宜加涂小于30μm左右的有机关闭漆，从而确保关闭漆渗入到喷涂金属层且关闭孔隙 。这种工艺的优点是对零部件尺寸顺应性强，可是此法无法在小直径的风电管状构件的内壁举行施工 。若是风电机组管状构件接纳热喷锌举行处置惩罚，那么在管状构件两头必需做气密性关闭，从而包管管状内壁不会爆发侵蚀 。另外这种工艺的热影响是局部的、受约束的，因而不会爆发热变形 。与热浸镀锌相比，这种要领的工业化自动化水平较低，喷砂和喷锌（铝）的劳动强度大，喷涂质量也易受操作者的操作水平的影响 。 2.6 阴极�；な忠� 在海上（潮间带）风力发电装备的导管架钢结构基础的防侵蚀�；な笔褂靡跫；な忠�，这种要领属于电化学防腐�；�，它分为牺牲阳极的阴极�；ず屯饧拥缌鞯囊跫；� 。牺牲阳极的阴极�；な忠帐墙俊⒙恋然钚员忍叩纳鹗糁斐裳艏柿虾附釉诒槐；さ慕峁刮锷�，当爆发电化学侵蚀时，这种生动金属作为负极爆发氧化反应而自动消耗，因而减小或避免被�；そ鹗舻那质� 。这种要领常用于�；ずＩ希ǔ奔浯┓绲缁槲挥谒械幕「肿�，通常是在钢桩位于流水线以下的外壁上焊接锌块来避免侵蚀 。富锌类涂料的防侵蚀机理就是接纳这一阴极�；な忠�，这一类防腐涂料在风电机组防腐防护中应用也很是普遍 。外加电流的阴极�；な忠帐墙槐；さ幕慕鹗艉偷缭吹母杭�，再接纳一块能导电的惰性子料毗连电源的正极，接通电源后，被�；さ慕鹗敉饷簿捅⒏旱绾桑ǖ缱樱┑木刍�，从而抑制了被�；そ鹗羰サ缱佣竦帽；� 。这两种阴极�；な忠帐视糜诤Ｑ螅ǔ奔浯┣樾蜗碌乃虑⒛嘞虑母纸峁构辜狼质幢；� 。 2.7 接纳耐蚀性子料 接纳耐蚀性子料通常是在通俗钢铁的冶炼中加入一定的铬、锰、矾等有数金属元素，以提高其抗侵蚀能力，不锈钢是应用最普遍的耐蚀性子料 。不锈钢在空气中或化学侵蚀介质中能够对抗侵蚀的一种高合金钢，它具有雅观的外貌和耐侵蚀性能好，不必经由镀色等外貌处置惩罚，而施展不锈钢所固有的外貌性能，通常，人们把含铬量大于12%或含镍量大于8%的合金钢叫不锈钢 。钢中含铬量达12%以上时，在与氧化性介质接触中，由于电化学作用，外貌很快形成一层富铬的钝化膜，�；そ鹗裟诓坎皇芮质� 。这种钢在大气中或在侵蚀性介质中具有一定的耐蚀能力，并在较高温度(>450℃)下具有较高的强度，其低温攻击韧性也比一样平常的结构钢要好 。针对不锈钢材质零部件，凭证抗斑状侵蚀能力值（PRE）举行盘算：PRE = Cr% +3.3×Mo%，关于PRE值低于20的不锈钢零件，必需涂装防腐涂层举行防护，在海洋大气情形中对误差侵蚀和开裂侵蚀敏感的不锈钢应加涂防腐涂层；关于PRE值大于20的不锈钢零件，在大气情形中履历证确认不侵蚀生锈的，可以不必涂装防腐涂层 。在风电机组的防侵蚀方面也接纳不易爆发侵蚀的金属质料，如使用不锈钢、铜或合金等耐蚀性子料 。可是这种要向导致质料本钱的大大增添，因此在知足手艺和经济要求才会选择 。 2.8 涂抹防锈油脂 涂抹防锈油脂是�；そ鹗袅慵囊恢侄唐诜阑ひ�，它是在金属外貌涂抹耐蚀性油脂以及贴粘防锈薄膜或防锈纸举行暂时�；� 。防锈油脂是在石油类基本组分中加入一种或多种防锈添加剂（又称油溶性缓蚀剂）及其辅助添加剂组成，它使用利便，本钱低廉，操作简朴，效果好 。它主要用于风力发电装备的零部件在运输、加工及装配装置历程中的短期防锈处置惩罚步伐，也在零部件精加工面的暂时防腐方面获得了应用 。
3 质量控制 防腐施工完成后，必需对零部件外貌的防腐涂层举行检磨练收，验收的内容如下： 1）涂层干膜厚度(磁感应法) 一点的读数应是距该点20mm规模内其他三点的平均值，凭证ISO2808（色漆和清漆-漆膜厚度测定法）标准举行，并做好检测纪录 。膜厚的漫衍切合"80-20"原则，即：80%丈量点数膜厚应当即是或大于划定膜厚，剩余的20%丈量点数的膜厚应不低于划定膜厚的80% 。某一点的最大涂层厚度不大于漆膜划定总干膜厚度的2倍 。 2）外观检查 在自然散射光下，用肉眼或矫正视力目测整个涂层的外观，经协商也可接纳放大镜（5-10倍）举行视察 。漆膜固化后要求颜色切合要求，外貌平整、色泽一致、厚度匀称，没有气孔、开裂、流挂、发白等异常征象 。 3）附着力磨练 涂层厚度小于250µm，凭证ISO2409标准的划格法（或者接纳拉开法）举行，每种类型的涂层外貌应当在试件上举行试验；若涂层厚度大于或即是250µm，则凭证ISO4624标准的拉开法，用拉拔测试仪在试件（零件）上举行试验 。关于低于250μm的涂层厚度，划格法在0－5的比例上及格品级为"0"或者"1"；关于凌驾250μm的涂层厚度，拉拨法所取点的试验拉力不低于5MPa 。 防腐涂层验收时还需至少提供以下文件：（a）种种涂料产品的出厂及格证或质量磨练文件；（b）原设计文件或设计变换文件；（c） 现场涂装施事情业纪录 。
4 结语 关于风力发电装备的防腐防护，不但在防腐计划设计和防腐系统选择上，更主要的是在现实防腐施工和质量控制方面下鼎实力 。我们应该意识到：关于风力发电装备来说，若是防腐手艺和问题没有获得很好的处置惩罚，一方面由于零部件侵蚀引起风力发电机组故障频发从而影响到机组的发电运转效率，另一方面甚至造成风力发电机组爆发大面积故障甚至被迫拆除，外洋有许多这方面的履历和教训，我们不可现重蹈覆辙 。因此在开发和使用风能资源的同时，也应提高和增强风力发电装备的防侵蚀手艺等要害性手艺的应用和研究，从而更好地推动风电的建设和生长 。
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