廈門雙瑞船舶涂料有限公司方大慶 副總經(jīng)理
各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家、各位風(fēng)電界的朋友大家下午好,非常高興有機(jī)會(huì)能夠參加本屆風(fēng)電復(fù)合材料論壇,能夠有機(jī)會(huì)代表我們公司跟大家分享海上風(fēng)電涂層保護(hù)總體的解決方案。
我的分享內(nèi)容主要包括以下七個(gè)方面:首先我們一起來(lái)認(rèn)識(shí)一下廈門雙瑞公司,它是中國(guó)傳播中共股份有限公司的控股子公司。專業(yè)從事傳播涂料、海洋工程防腐涂料、工業(yè)防腐涂料、等各類涂料產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和技術(shù)服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。公司最大的一個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)就在于公司擁有強(qiáng)大的產(chǎn)品研發(fā)能力,公司目前擁有福建省和廈門市海洋防腐工程技術(shù)研究中心這樣一個(gè)研發(fā)平臺(tái)。同時(shí)還依托725所海洋腐蝕與防護(hù)科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室來(lái)開(kāi)展各類海洋材料研發(fā)的工作,快速的研發(fā)海洋材料相關(guān)的一些產(chǎn)品。同時(shí)公司有先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備和完整的海洋環(huán)境試驗(yàn)網(wǎng)。
下面我們來(lái)看一下海上風(fēng)電的整個(gè)情況,海上風(fēng)電作為一種具有優(yōu)勢(shì)的能源體系,它具有它自己獨(dú)特的一個(gè)發(fā)展優(yōu)勢(shì)。眾所周知海上風(fēng)電具有如下的優(yōu)勢(shì)體系:一是海上風(fēng)電量非常平穩(wěn),相對(duì)于陸上受地形的影響,海平面是非常平穩(wěn)的,所以海上的風(fēng)是非常平穩(wěn)的,風(fēng)資源是非常優(yōu)異的;二是風(fēng)機(jī)的利用效率非常高,我們知道風(fēng)電發(fā)電的效率跟風(fēng)速的三次方呈正比的關(guān)系。所以在相同的裝機(jī)容量下,海上風(fēng)機(jī)發(fā)電的效率基本上比陸上風(fēng)電高60-70%左右。海上風(fēng)電還具有單機(jī)裝機(jī)容量大,同時(shí)不會(huì)受到地緣、地質(zhì)的影響。還有我們的海上風(fēng)電建設(shè)一般都在近海100-200公里左右的范圍內(nèi),距離我國(guó)東南沿海這一帶的電力負(fù)荷中心非常近,所以它的限電少,這是海上風(fēng)電的一個(gè)主要的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。正是因?yàn)檫@些技術(shù)優(yōu)勢(shì),所以在我國(guó)的東南沿海這一帶,包括北邊到遼寧,南方到廣東均進(jìn)行了海上風(fēng)電的一個(gè)規(guī)劃設(shè)計(jì),可以說(shuō)海上風(fēng)電是我國(guó)現(xiàn)在和未來(lái)正在發(fā)展的一個(gè)主要方向。
但是發(fā)展海上風(fēng)電的時(shí)候我們必須要關(guān)注到一個(gè)重要的問(wèn)題,就是海上苛刻的腐蝕環(huán)境,所以說(shuō)利用海上風(fēng)電發(fā)電必須要解決的一個(gè)問(wèn)題就是海上風(fēng)電設(shè)施的一個(gè)防腐的問(wèn)題。從這張圖上我們可以看出海上風(fēng)電的鋼基材在海洋環(huán)境下的腐蝕變,可以看出在整個(gè)海洋環(huán)境下整個(gè)腐蝕環(huán)境是非??量痰?。這些腐蝕環(huán)境的變化有哪些特點(diǎn),我們從下面這張表上可以看到。
在海洋環(huán)境的5個(gè)區(qū)域當(dāng)中,每一個(gè)區(qū)域都有它自己獨(dú)特的特點(diǎn)。在海洋大氣區(qū)的腐蝕特點(diǎn)主要是高濕、高鹽和紫外線的一個(gè)腐蝕情況,那么飛濺區(qū)腐蝕最為嚴(yán)苛的地方,這里主要存在一個(gè)干濕交替的一個(gè)變化,特別是在飛濺區(qū)氧含量特別高的腐蝕。潮差區(qū)主要是氧濃差電池的變化,全浸區(qū)主要是點(diǎn)化學(xué)和生物腐蝕引起的。海離區(qū)主要包括土壤腐蝕、海水腐蝕和細(xì)菌腐蝕等等各種情況。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層+陰極保護(hù)的方式,水上部分采用防腐涂層,還有針對(duì)一些內(nèi)部的部位采用封閉處理,一些動(dòng)力設(shè)備主要采用罐裝潤(rùn)滑油等等。除了陰極保護(hù)之外,整個(gè)防腐總體思路就是想海上風(fēng)電設(shè)施能與外界的環(huán)境進(jìn)行一個(gè)充分隔離,在所有的隔離手段當(dāng)中,其實(shí)防腐使用涂層這樣一種方法是最簡(jiǎn)單也是最有效的一種方法。
同樣針對(duì)風(fēng)電葉片材料也是處于海上的大氣區(qū)域,與陸上環(huán)境相比,風(fēng)電葉片材料在海上也同樣面臨著鹽霧的環(huán)境、濕度的環(huán)境、降雨量引起的雨蝕的環(huán)境、日照的影響,這些對(duì)風(fēng)電材料都提出了與陸上葉片材料所不同的一些技術(shù)要求,比如耐鹽霧、耐濕熱、雨蝕、老化性能等等,都提出了更高的要求。
針對(duì)這些腐蝕環(huán)境的不同變化,海上風(fēng)電的涂層體系設(shè)計(jì)這一塊,目前在國(guó)內(nèi)外都有相應(yīng)的一些標(biāo)準(zhǔn)體系。這些標(biāo)準(zhǔn)體系主要還是參考最早海上海洋采油平臺(tái)、海洋工程進(jìn)岸結(jié)構(gòu)等等保護(hù)裝置來(lái)進(jìn)行一些設(shè)計(jì)的。國(guó)外最主要的標(biāo)準(zhǔn)包括ISO12944和NORSOKM501的要求。國(guó)內(nèi)也發(fā)展了相應(yīng)的體系,當(dāng)然在這里面大家設(shè)計(jì)最多、使用最多的還是M501和12944這樣一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系要求。雙瑞公司從2001年開(kāi)始也是針對(duì)海上環(huán)境開(kāi)展海上風(fēng)電防腐涂層體系的整體設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)了相關(guān)的一些涂層體系,下面我也跟大家分享一下。
針對(duì)海洋大氣區(qū)的涂層體系設(shè)計(jì),最經(jīng)典的一個(gè)設(shè)計(jì)體系大家其實(shí)并不陌生,就是環(huán)氧中間漆和聚氨酯面漆的配套體系,在陸上風(fēng)電這些體系運(yùn)用的是非常成熟的,但是在海上風(fēng)電區(qū)要考慮到腐蝕環(huán)境外,還需要對(duì)這些涂層進(jìn)行特殊的一些改進(jìn)。
我們通過(guò)對(duì)涂層的體系進(jìn)行改進(jìn)后,拿它對(duì)M501的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一個(gè)測(cè)試的結(jié)果可以看出,通過(guò)改進(jìn)之后整個(gè)產(chǎn)品在配套的附著力性能,還有整個(gè)樣板的循環(huán)老化性能等等,這一塊獲得了很大的提升,該產(chǎn)品也通過(guò)了M501標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)可。它的主要技術(shù)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:一個(gè)就是我們?cè)趥鹘y(tǒng)的富鋅底漆上將陰極保護(hù)的效果進(jìn)行更大的發(fā)揮,這里采用的技術(shù)主要是使用新的核心化的技術(shù),通過(guò)調(diào)整電極、電位來(lái)增強(qiáng)涂層陰極保護(hù)的效果;二是通過(guò)樹(shù)脂的改進(jìn)技術(shù),來(lái)提高涂層在海洋環(huán)境下使用的涂層的滲透性,改善它的滲透性和柔韌性,來(lái)提高它整個(gè)涂層的耐老化的性能。第二個(gè)所使用的技術(shù)特點(diǎn)就是在高耐候面漆這一塊。從環(huán)保角度出發(fā),我們開(kāi)發(fā)了這種高固體分的聚氨酯面漆,固體成分高達(dá)72%以上。由于海洋環(huán)境對(duì)涂層體系封閉性的一個(gè)特殊要求,在涂層的膠黏密度上進(jìn)行了改進(jìn)和調(diào)整,來(lái)開(kāi)發(fā)出高性能的涂層體系。它的效果從這第一張圖上可以看出,通過(guò)改進(jìn)之后,增強(qiáng)型的環(huán)氧富鋅開(kāi)路電位比普通的更負(fù)一些,所以它的持續(xù)保護(hù)效果會(huì)更強(qiáng)。通過(guò)循環(huán)鹽霧性能可以看出,整個(gè)耐鹽霧的效果也更好。
在風(fēng)電葉片涂料的研發(fā)這一塊,依托于國(guó)家科技支撐項(xiàng)目的支持,我們開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的葉片涂料,該葉片涂料與我們現(xiàn)在陸上風(fēng)電所使用的葉片涂料體系是有所不同的,使用這一類涂料它的特點(diǎn)就是固體含量特別高,通過(guò)與常規(guī)的風(fēng)電葉片涂料相比它的固體含量可以達(dá)到81%,在它的紫外老化線,耐紫外老化還有耐磨性方面均有一定的提升。為什么會(huì)有這樣的效果?這主要是由于葉片涂料樹(shù)脂本身的一個(gè)結(jié)構(gòu)所決定的。當(dāng)然它也有它的缺點(diǎn),就是在施工過(guò)程中它的施工期相比現(xiàn)在會(huì)更短,施工性能相對(duì)較差,我們也通過(guò)技術(shù)攻關(guān),通過(guò)一些改進(jìn)樹(shù)脂的一些應(yīng)用,來(lái)解決了這樣的一些問(wèn)題,提高了它的施工適用性能。另外針對(duì)柔韌性等這些特殊的技術(shù)要求,還可以采取改進(jìn)橡膠的一些應(yīng)用來(lái)解決這樣的一些問(wèn)題。整體這個(gè)涂料的開(kāi)發(fā)為海洋環(huán)境下使用的風(fēng)電涂料,滿足海洋環(huán)境下使用風(fēng)電涂料的一個(gè)性能要求。
第三塊就是針對(duì)潮差浪濺區(qū)及全浸區(qū),常用M501標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì),該涂層體系它的特點(diǎn)就是在于它的一些老化性能上,循環(huán)老化等等都特別優(yōu)異,該產(chǎn)品也是獲得了國(guó)家的發(fā)明專利和M501的認(rèn)可。
它在這里主要的特點(diǎn)就是我們?cè)谶@個(gè)材料體系中引進(jìn)了一種雙電層材料的概念,這種概念特別針對(duì)海洋環(huán)境下的氯離子進(jìn)行腐蝕,這種雙電層納米材料其實(shí)表面上帶有氯離子相等的負(fù)的電荷,可以利用電荷相斥的原理阻擋氯離子的滲透,同時(shí)我們也進(jìn)行了氯離子滲透測(cè)試,這種測(cè)試就是通過(guò)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置,通過(guò)添加雙電層材料加與不加的效果對(duì)比,我們從測(cè)試結(jié)果可以看到當(dāng)雙電層材料添加到4%以上,整個(gè)抗?jié)B透效果可以降低10倍左右。
下一塊就是關(guān)于涂層的施工與維護(hù),這里需要關(guān)注的重要的問(wèn)題就是涂層在施工過(guò)程中涂裝質(zhì)量的控制,風(fēng)電涂料使用的一個(gè)長(zhǎng)久性,涂料的施工過(guò)程是非常重要的。這里主要提到兩點(diǎn),一個(gè)就是說(shuō)我們?cè)诒砻嫣幚淼囊粋€(gè)控制,目前在風(fēng)電領(lǐng)域并沒(méi)有提到表面控制對(duì)鹽含量有進(jìn)行控制,但是在我們的船舶涂料鹽含量必須要控制到50毫克每平方米以下,我覺(jué)得風(fēng)電,特別是在海上風(fēng)電這樣一個(gè)涂層設(shè)計(jì)里面,也可以參考這樣的一個(gè)設(shè)計(jì)要求來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的控制,從而提高涂層服役的壽命。二是在涂裝間隔這一塊,根據(jù)不同涂裝的技術(shù)特點(diǎn),我們要嚴(yán)格執(zhí)行涂層的施工工藝,來(lái)提高整個(gè)涂層的使用效果和使用壽命。
在涂層施工維護(hù)方面,包括定期的檢驗(yàn)和巡視檢驗(yàn),這樣的檢驗(yàn)其實(shí)也是給我們的運(yùn)維帶來(lái)一定的難度。在運(yùn)行維修過(guò)程中其實(shí)會(huì)碰到兩個(gè)問(wèn)題,一個(gè)就是是運(yùn)行期間作業(yè)時(shí)間非常短,在海上風(fēng)電來(lái)說(shuō)會(huì)受到潮汐、氣候的影響,對(duì)于一些破損的地方現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的時(shí)候會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)濕度大、鹽霧多等等各種惡劣環(huán)境的影響。在修補(bǔ)技術(shù)這一塊也就需要有一些涂層技術(shù)的支持,這里就包括了快速固化的技術(shù)和水下固化的一個(gè)技術(shù),提供相應(yīng)的一些材料產(chǎn)品,能夠保證運(yùn)行維護(hù)的維修。雙瑞公司也有兩款類似的產(chǎn)品,它的主要技術(shù)特點(diǎn)就是包括快干型和地表面可以在水下直接固化,水下直接修補(bǔ)的涂料體系。
以上所介紹的這些產(chǎn)品都是經(jīng)過(guò)自主開(kāi)發(fā)并獲得了一些實(shí)際的應(yīng)用,接下來(lái)分享的是一些應(yīng)用案例,這個(gè)就是我們?cè)谝恍╆懮巷L(fēng)電涂層的一個(gè)應(yīng)用。這個(gè)是在重防腐涂料應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)。在風(fēng)電配套零件上的應(yīng)用,這里還要說(shuō)明就是在針對(duì)海洋環(huán)境里,我們?cè)跂|海大橋設(shè)計(jì)了防腐涂層體系100年的設(shè)計(jì),這里主要采用防腐涂料和應(yīng)急保護(hù),經(jīng)過(guò)這近10年的運(yùn)行情況,到目前涂層體系還都是完好的。
接下來(lái)我們公司也更多關(guān)注風(fēng)電后續(xù)的發(fā)展問(wèn)題,剛才前面大家也都討論了關(guān)于海上風(fēng)電葉片前緣防護(hù)性問(wèn)題,這個(gè)也是我們公司在關(guān)注一個(gè)問(wèn)題。我們還關(guān)注剛才提到的海上風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行維修檢測(cè)上面也需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的一個(gè)智能監(jiān)測(cè)技術(shù),來(lái)提高風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的安全性,這是需要關(guān)注的兩點(diǎn)。
最后是結(jié)論部分,應(yīng)該說(shuō)海上風(fēng)電是一種清潔能源,它具有很廣闊的發(fā)展前景。但是海上風(fēng)電所處的環(huán)境是非??量痰囊粋€(gè)海洋環(huán)境,與我們陸上風(fēng)電有很大的區(qū)別,所以海上風(fēng)電機(jī)組的防腐、設(shè)計(jì)、制造、施工以及運(yùn)行維護(hù),必須要重視防腐蝕的問(wèn)題,重視防腐的問(wèn)題是海上風(fēng)電長(zhǎng)期安全運(yùn)行的一個(gè)重要性的保障。我分享的內(nèi)容就到這里,謝謝大家!