【速记】2017风电叶片复合材料——海上风电涂层保护整体解决方案

　　各位领导、各位专家、各位风电界的朋友大家下午好，非常高兴有机会能够参加本届风电复合材料论坛，能够有机会代表我们公司跟大家分享海上风电涂层保护总体的解决方案。

　　我的分享内容主要包括以下七个方面：首先我们一起来认识一下厦门双瑞公司，它是中国传播中共股份有限公司的控股子公司。专业从事传播涂料、海洋工程防腐涂料、工业防腐涂料、等各类涂料产品的研发、生产和技术服务的高新技术企业。公司最大的一个技术优势就在于公司拥有强大的产品研发能力，公司目前拥有福建省和厦门市海洋防腐工程技术研究中心这样一个研发平台。同时还依托725所海洋腐蚀与防护科技重点实验室来开展各类海洋材料研发的工作，快速的研发海洋材料相关的一些产品。同时公司有先进的检测设备和完整的海洋环境试验网。

 

　　下面我们来看一下海上风电的整个情况，海上风电作为一种具有优势的能源体系，它具有它自己独特的一个发展优势。众所周知海上风电具有如下的优势体系：一是海上风电量非常平稳，相对于陆上受地形的影响，海平面是非常平稳的，所以海上的风是非常平稳的，风资源是非常优异的；二是风机的利用效率非常高，我们知道风电发电的效率跟风速的三次方呈正比的关系。所以在相同的装机容量下，海上风机发电的效率基本上比陆上风电高60-70%左右。海上风电还具有单机装机容量大，同时不会受到地缘、地质的影响。还有我们的海上风电建设一般都在近海100-200公里左右的范围内，距离我国东南沿海这一带的电力负荷中心非常近，所以它的限电少，这是海上风电的一个主要的技术优势。正是因为这些技术优势，所以在我国的东南沿海这一带，包括北边到辽宁，南方到广东均进行了海上风电的一个规划设计，可以说海上风电是我国现在和未来正在发展的一个主要方向。

　　但是发展海上风电的时候我们必须要关注到一个重要的问题，就是海上苛刻的腐蚀环境，所以说利用海上风电发电必须要解决的一个问题就是海上风电设施的一个防腐的问题。从这张图上我们可以看出海上风电的钢基材在海洋环境下的腐蚀变，可以看出在整个海洋环境下整个腐蚀环境是非常苛刻的。这些腐蚀环境的变化有哪些特点，我们从下面这张表上可以看到。

　　在海洋环境的5个区域当中，每一个区域都有它自己独特的特点。在海洋大气区的腐蚀特点主要是高湿、高盐和紫外线的一个腐蚀情况，那么飞溅区腐蚀最为严苛的地方，这里主要存在一个干湿交替的一个变化，特别是在飞溅区氧含量特别高的腐蚀。潮差区主要是氧浓差电池的变化，全浸区主要是点化学和生物腐蚀引起的。海离区主要包括土壤腐蚀、海水腐蚀和细菌腐蚀等等各种情况。在目前采用的主要的防腐措施，在水下部分主要是使用防腐涂层+阴极保护的方式，水上部分采用防腐涂层，还有针对一些内部的部位采用封闭处理，一些动力设备主要采用罐装润滑油等等。除了阴极保护之外，整个防腐总体思路就是想海上风电设施能与外界的环境进行一个充分隔离，在所有的隔离手段当中，其实防腐使用涂层这样一种方法是最简单也是最有效的一种方法。

　　同样针对风电叶片材料也是处于海上的大气区域，与陆上环境相比，风电叶片材料在海上也同样面临着盐雾的环境、湿度的环境、降雨量引起的雨蚀的环境、日照的影响，这些对风电材料都提出了与陆上叶片材料所不同的一些技术要求，比如耐盐雾、耐湿热、雨蚀、老化性能等等，都提出了更高的要求。

　　针对这些腐蚀环境的不同变化，海上风电的涂层体系设计这一块，目前在国内外都有相应的一些标准体系。这些标准体系主要还是参考最早海上海洋采油平台、海洋工程进岸结构等等保护装置来进行一些设计的。国外最主要的标准包括ISO12944和NORSOKM501的要求。国内也发展了相应的体系，当然在这里面大家设计最多、使用最多的还是M501和12944这样一个标准体系要求。双瑞公司从2001年开始也是针对海上环境开展海上风电防腐涂层体系的整体设计要求，设计了相关的一些涂层体系，下面我也跟大家分享一下。

　　针对海洋大气区的涂层体系设计，最经典的一个设计体系大家其实并不陌生，就是环氧中间漆和聚氨酯面漆的配套体系，在陆上风电这些体系运用的是非常成熟的，但是在海上风电区要考虑到腐蚀环境外，还需要对这些涂层进行特殊的一些改进。

　　我们通过对涂层的体系进行改进后，拿它对M501的标准进行一个测试的结果可以看出，通过改进之后整个产品在配套的附着力性能，还有整个样板的循环老化性能等等，这一块获得了很大的提升，该产品也通过了M501标准的认可。它的主要技术特点主要体现在以下两个方面：一个就是我们在传统的富锌底漆上将阴极保护的效果进行更大的发挥，这里采用的技术主要是使用新的核心化的技术，通过调整电极、电位来增强涂层阴极保护的效果；二是通过树脂的改进技术，来提高涂层在海洋环境下使用的涂层的渗透性，改善它的渗透性和柔韧性，来提高它整个涂层的耐老化的性能。第二个所使用的技术特点就是在高耐候面漆这一块。从环保角度出发，我们开发了这种高固体分的聚氨酯面漆，固体成分高达72%以上。由于海洋环境对涂层体系封闭性的一个特殊要求，在涂层的胶黏密度上进行了改进和调整，来开发出高性能的涂层体系。它的效果从这第一张图上可以看出，通过改进之后，增强型的环氧富锌开路电位比普通的更负一些，所以它的持续保护效果会更强。通过循环盐雾性能可以看出，整个耐盐雾的效果也更好。

　　在风电叶片涂料的研发这一块，依托于国家科技支撑项目的支持，我们开发了相应的叶片涂料，该叶片涂料与我们现在陆上风电所使用的叶片涂料体系是有所不同的，使用这一类涂料它的特点就是固体含量特别高，通过与常规的风电叶片涂料相比它的固体含量可以达到81%，在它的紫外老化线，耐紫外老化还有耐磨性方面均有一定的提升。为什么会有这样的效果？这主要是由于叶片涂料树脂本身的一个结构所决定的。当然它也有它的缺点，就是在施工过程中它的施工期相比现在会更短，施工性能相对较差，我们也通过技术攻关，通过一些改进树脂的一些应用，来解决了这样的一些问题，提高了它的施工适用性能。另外针对柔韧性等这些特殊的技术要求，还可以采取改进橡胶的一些应用来解决这样的一些问题。整体这个涂料的开发为海洋环境下使用的风电涂料，满足海洋环境下使用风电涂料的一个性能要求。

　　第三块就是针对潮差浪溅区及全浸区，常用M501标准要求设计，该涂层体系它的特点就是在于它的一些老化性能上，循环老化等等都特别优异，该产品也是获得了国家的发明专利和M501的认可。

　　它在这里主要的特点就是我们在这个材料体系中引进了一种双电层材料的概念，这种概念特别针对海洋环境下的氯离子进行腐蚀，这种双电层纳米材料其实表面上带有氯离子相等的负的电荷，可以利用电荷相斥的原理阻挡氯离子的渗透，同时我们也进行了氯离子渗透测试，这种测试就是通过这样一个实验装置，通过添加双电层材料加与不加的效果对比，我们从测试结果可以看到当双电层材料添加到4%以上，整个抗渗透效果可以降低10倍左右。

　　下一块就是关于涂层的施工与维护，这里需要关注的重要的问题就是涂层在施工过程中涂装质量的控制，风电涂料使用的一个长久性，涂料的施工过程是非常重要的。这里主要提到两点，一个就是说我们在表面处理的一个控制，目前在风电领域并没有提到表面控制对盐含量有进行控制，但是在我们的船舶涂料盐含量必须要控制到50毫克每平方米以下，我觉得风电，特别是在海上风电这样一个涂层设计里面，也可以参考这样的一个设计要求来进行相应的控制，从而提高涂层服役的寿命。二是在涂装间隔这一块，根据不同涂装的技术特点，我们要严格执行涂层的施工工艺，来提高整个涂层的使用效果和使用寿命。

　　在涂层施工维护方面，包括定期的检验和巡视检验，这样的检验其实也是给我们的运维带来一定的难度。在运行维修过程中其实会碰到两个问题，一个就是是运行期间作业时间非常短，在海上风电来说会受到潮汐、气候的影响，对于一些破损的地方现场作业的时候会受到现场湿度大、盐雾多等等各种恶劣环境的影响。在修补技术这一块也就需要有一些涂层技术的支持，这里就包括了快速固化的技术和水下固化的一个技术，提供相应的一些材料产品，能够保证运行维护的维修。双瑞公司也有两款类似的产品，它的主要技术特点就是包括快干型和地表面可以在水下直接固化，水下直接修补的涂料体系。

　　以上所介绍的这些产品都是经过自主开发并获得了一些实际的应用，接下来分享的是一些应用案例，这个就是我们在一些陆上风电涂层的一个应用。这个是在重防腐涂料应用于风电场。在风电配套零件上的应用，这里还要说明就是在针对海洋环境里，我们在东海大桥设计了防腐涂层体系100年的设计，这里主要采用防腐涂料和应急保护，经过这近10年的运行情况，到目前涂层体系还都是完好的。

　　接下来我们公司也更多关注风电后续的发展问题，刚才前面大家也都讨论了关于海上风电叶片前缘防护性问题，这个也是我们公司在关注一个问题。我们还关注刚才提到的海上风电机组在运行维修检测上面也需要开发相应的一个智能监测技术，来提高风电机组运行的安全性，这是需要关注的两点。

　　最后是结论部分，应该说海上风电是一种清洁能源，它具有很广阔的发展前景。但是海上风电所处的环境是非常苛刻的一个海洋环境，与我们陆上风电有很大的区别，所以海上风电机组的防腐、设计、制造、施工以及运行维护，必须要重视防腐蚀的问题，重视防腐的问题是海上风电长期安全运行的一个重要性的保障。我分享的内容就到这里，谢谢大家！