海上风电设备腐蚀危害

近年以来，我国对绿色可再生能源的投入是前所未有的巨大，随之而来的是发展风电被提升到了史无前例的战略高度。随着我国海上风电开发和利用的速度加快，海上风电机组的腐蚀防护问题亟待解决。

海上风电经过20多年的发展，技术已日趋成熟起来，目前已进入大规模开发阶段。我国的海岸线较长，可开发和利用的海上风能资源非常丰富，根据国家气象部门给出的数据统计，我国近海可开发和利用的风能储量就达到7.5亿千瓦，远海风能储量则更加庞大，因此海上风电在我国有着广阔的发展空间。同时，我国海上风能资源大部分分布在东南沿海地区，而这些地区都是我国经济发达地区，能源需求巨大，因此开发丰富的海上风能资源将有效改善我国当前的能源供应结构。
 
问题来了，相对于陆上风电，海上风电所处环境要复杂得多，海洋大气区高湿度、高盐雾、长日照，海浪飞溅区干湿交替，水下区域则是长时间海水浸泡、生物附着等，腐蚀环境非常苛刻，这给海上风电设备的腐蚀防护带来了严峻挑战。海洋腐蚀不仅会缩短机组运营寿命，给海上风电机组带来巨大安全隐患，而且也会大大增加海上风电的建设投资和运行维护成本。因此，防腐蚀是海上风电必须考虑的问题。当然，无论是海上风电还是陆上风电，腐蚀和生物污损都会严重威胁设施的安全运行。

海上风电设备腐蚀机理：

海洋环境是腐蚀性非常严酷的自然环境。海水是一种具有很强腐蚀性的电解质溶液，含有大量盐类，包括氯化钠及含有钾、溴、碘等元素的盐类。海水中溶解有氧气、氮气、二氧化碳等气体，而其中的氧气是引起海水中碳钢、低合金钢等金属结构物腐蚀的重要因素。表层海水氧气是饱和的，约为8 mg/L，腐蚀性更强。海水温度呈周期性变化，一般来说，钢铁等的腐蚀速度会随着海水温度的升高而增加。另外，海水中含有丰富的氧微量元素和营养盐类等，这为海洋生物的生存和繁殖提供了必要条件。而海洋生物的存在则会影响金属材料的腐蚀行为与机制。

海上风电场尽管可以在很大程度上参考海洋平台现有的防腐经验，但二者之间也有较大不同。因为海上风电场是无人居住的，并且严格限制人员接近。而海洋平台是有人居住的，海洋平台上的防腐涂层检查和维修可更容易且有计划地进行，受到腐蚀时可以随时修补。而海上风电场很难做到这一点，维修费用较大，后续维护费用是其成本的7倍以上。因此，应当更加重视海上风电机组的钢结构腐蚀，特别是外露于海洋大气和飞溅区中的部位。一般情况下，大气区结构件采取涂料保护或热喷涂金属保护，如大气区钢结构一般采用环氧富锌底漆、环氧云铁漆、聚氨酯面漆或者聚氨酯+氟碳双重面漆三层涂层体系；飞溅区钢结构一般采用玻璃鳞片漆、环氧耐磨漆双层涂层体系；全浸区一般采用玻璃鳞片漆、环氧厚浆漆双层涂层体系，并采取牺牲阳极进行协同防腐。
 
目前常用的风电塔筒防腐方式时采用抛丸机打砂除锈，之后由人工喷涂油漆，全程采用人工作业、高空吊篮和大型高空作业车等方式实现，存在劳动强度大、安全系数低、施工周期长、维护费用高等一系列的问题。为此，德高洁在2018年开始爬壁机器人的研发，并于2019年取得成功并申报了实用新型专利(专利号：ZL 2019 2 0432325.5)，该机器人是专门针对风电塔筒等小曲率半径的柱状钢结构防腐除锈和清洗而开发，操作者可以通过遥控器控制清洗机器人从而完成塔筒表面的清洗作业。

德高洁自主研发的风电塔筒防腐爬壁机器人采用磁力吸附和真空吸附相结合的原理，具有一定的3D曲面通过能力以及凸凹面和焊缝的越障能力，可以携带150~200kg负载吸附于钢结构立面墙面自如地爬行，可进行除锈、清洗、喷砂、喷涂等多项作业。机器人带有安全吊索连接挂钩，与安全升降钢索装置连接，确保机器人不会意外脱落，安全有保障。操作者可以通过遥控器控制爬壁机器人从而完成塔筒表面的清洗作业，实现利用人工智能机器人代替“蜘蛛人”，不再需要人工攀爬即能完成塔筒油污智能清洗，提高清扫效率，降低安全风险。由此可见，利用爬壁机器人对风电塔筒进行清洗除锈工作是替代传统人工高空作业的必然趋势。