海上升压站平台的腐蚀与防护

2018-12-04 12:04:41 作者：王鑫来源：腐蚀与防护分享至：

根据国家能源局印发的《风电发展“十三五”规划》，到2020年，海上风电装机500万千瓦，开工在建1000万千瓦，2016年底投产的海上风电仅163万千瓦，海上风电发展前景广阔。然而在开发和利用海上风电的过程中，会遇到许多与陆上风电不同的技术难题。海上风电机组必须承受高湿、高盐雾、长日照等海洋环境，此外还受到不同季节高温、大风等的影响，如果不进行腐蚀防护处理，海上风电设备腐蚀必定非常严重。

海上升压站平台承载着变压器、地学信息系统（GIS）以及其他配套的电气设备，作为海上风电的“心脏”，汇合风电场各风机发电机输送的电流，对整个风电场起着电力传输、中转的重要作用，海上升压站平台的防腐性能对海上升压站的可靠运行具有重要的影响。

国外研究表明，在海上对海上风电防腐蚀系统进行维修的成本是制造成本的50倍，故而，本文将围绕海上升压站平台的腐蚀与防护展开研究与探讨。

海上升压站平台的腐蚀特征

海上升压站平台一般由多层钢结构平台组成，包含甲板、立柱、栏杆、爬梯护笼、梁、斜撑管等部件，以及配合设备安装的管件、紧固件、支架。主要由低合金钢或者碳钢焊接而成，重要附件采用不锈钢制成，爬梯及栏杆等会选择热浸镀锌钢。

海上升压站平台外部直接暴露在海上大气环境中，根据ISO 12944-2标准中的腐蚀环境分类，海上升压站平台外表面处于C5-M腐蚀环境，即非常高的海洋腐蚀环境。

根据海上环境腐蚀特点，海上升压站平台处于海洋大气区，海洋大气区具有湿度高、盐分高、干、湿循环效应明显等特点。由于海洋大气湿度大，水蒸气在毛细管作用、吸附作用、化学凝结作用的影响下，会附着在钢材表面上形成一层水膜，CO2、SO2和一些盐分溶解在水膜中，使之成为导电性很强的电解质溶液，铁作为阳极在电解质溶液中被氧化而失去电子，变成铁锈。另外，Cl-有穿透作用，能加速钢材的点蚀、不锈钢的应力腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀，低碳钢暴露1a后的腐蚀大于80-200μm，镀锌层一年腐蚀速率为4.2μm -8.4μm/a 。腐蚀严重影响了海洋平台结构材料的力学性能，从而影响到海洋平台的使用安全，海洋大气区的防腐措施主要采用涂层或金属镀层。

海上升压站平台的防腐蚀体系

1 防腐蚀设计标准

海洋工程经过多年的发展，已经形成了较为完善的标准体系和有效的防腐蚀设计。

目前国外使用广泛的标准有：ISO 12944-2007《色漆和清漆-防护漆体系对钢结构的腐蚀防护》；NORSOK M-501《表面处理和防护涂料》；NACE SP 0180《使用防护涂层对海上平台结构进行腐蚀控制》。

国内使用较多的海洋钢结构平台防腐标准有：JTS 153-2003《海港工程钢结构防腐蚀技术规范》和SY/T 4094-2012《浅海钢质固定平台结构设计与建造技术规范》等。

2 涂料性能试验

在选择涂层体系前，应先对涂料性能进行实验室测试，ISO 12944-2007标准给出的实验室盐雾性能检测为静态试验，只能定性给出试样在连续盐雾条件下的腐蚀速率，没有考虑到涂料暴露于实际工况环境的紫外线照射、干湿交替、温度变化等多种情况。NORSOK M-501要求按照ISO 20340-2009标准进行动态循环试验，相关研究表明能更好的模拟室外环境。

3 防腐涂层体系

为了保证海上升压站平台服役25a免维护，需要选择合适的防腐涂层体系。

（1）C5-M环境下的碳钢/低合金钢防腐涂层体系

各标注都给出了大气区碳钢/低合金钢的涂层体系，由于在设计年限、使用环境、设备特征等方面的考虑不同，对于涂料类型和干膜厚度的要求也有较大差别，典型的涂层体系如下：

表1 碳钢/低合金钢表面典型涂层体系