廈門雙瑞船舶涂料有限公司方大慶 副總經(jīng)理
各位領導、各位專家、各位風電界的朋友大家下午好，非常高興有機會能夠參加本屆風電復合材料論壇，能夠有機會代表我們公司跟大家分享海上風電涂層保護總體的解決方案。
我的分享內容主要包括以下七個方面：首先我們一起來認識一下廈門雙瑞公司，它是中國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、等各類涂料產品的研發(fā)、生產和技術服務的高新技術企業(yè)。公司最大的一個技術優(yōu)勢就在于公司擁有強大的產品研發(fā)能力，公司目前擁有福建省和廈門市海洋防腐工程技術研究中心這樣一個研發(fā)平臺。同時還依托725所海洋腐蝕與防護科技重點實驗室來開展各類海洋材料研發(fā)的工作，快速的研發(fā)海洋材料相關的一些產品。同時公司有先進的檢測設備和完整的海洋環(huán)境試驗網(wǎng)。
下面我們來看一下海上風電的整個情況，海上風電作為一種具有優(yōu)勢的能源體系，它具有它自己獨特的一個發(fā)展優(yōu)勢。眾所周知海上風電具有如下的優(yōu)勢體系：一是海上風電量非常平穩(wěn)，相對于陸上受地形的影響，海平面是非常平穩(wěn)的，所以海上的風是非常平穩(wěn)的，風資源是非常優(yōu)異的；二是風機的利用效率非常高，我們知道風電發(fā)電的效率跟風速的三次方呈正比的關系。所以在相同的裝機容量下，海上風機發(fā)電的效率基本上比陸上風電高60-70%左右。海上風電還具有單機裝機容量大，同時不會受到地緣、地質的影響。還有我們的海上風電建設一般都在近海100-200公里左右的范圍內，距離我國東南沿海這一帶的電力負荷中心非常近，所以它的限電少，這是海上風電的一個主要的技術優(yōu)勢。正是因為這些技術優(yōu)勢，所以在我國的東南沿海這一帶，包括北邊到遼寧，南方到廣東均進行了海上風電的一個規(guī)劃設計，可以說海上風電是我國現(xiàn)在和未來正在發(fā)展的一個主要方向。
但是發(fā)展海上風電的時候我們必須要關注到一個重要的問題，就是海上苛刻的腐蝕環(huán)境，所以說利用海上風電發(fā)電必須要解決的一個問題就是海上風電設施的一個防腐的問題。從這張圖上我們可以看出海上風電的鋼基材在海洋環(huán)境下的腐蝕變，可以看出在整個海洋環(huán)境下整個腐蝕環(huán)境是非常苛刻的。這些腐蝕環(huán)境的變化有哪些特點，我們從下面這張表上可以看到。
在海洋環(huán)境的5個區(qū)域當中，每一個區(qū)域都有它自己獨特的特點。在海洋大氣區(qū)的腐蝕特點主要是高濕、高鹽和紫外線的一個腐蝕情況，那么飛濺區(qū)腐蝕最為嚴苛的地方，這里主要存在一個干濕交替的一個變化，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)主要是點化學和生物腐蝕引起的。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+陰極保護的方式，水上部分采用防腐涂層，還有針對一些內部的部位采用封閉處理，一些動力設備主要采用罐裝潤滑油等等。除了陰極保護之外，整個防腐總體思路就是想海上風電設施能與外界的環(huán)境進行一個充分隔離，在所有的隔離手段當中，其實防腐使用涂層這樣一種方法是最簡單也是最有效的一種方法。
同樣針對風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，這些對風電材料都提出了與陸上葉片材料所不同的一些技術要求，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。
針對這些腐蝕環(huán)境的不同變化，海上風電的涂層體系設計這一塊，目前在國內外都有相應的一些標準體系。這些標準體系主要還是參考最早海上海洋采油平臺、海洋工程進岸結構等等保護裝置來進行一些設計的。國外最主要的標準包括ISO12944和NORSOKM501的要求。國內也發(fā)展了相應的體系，當然在這里面大家設計最多、使用最多的還是M501和12944這樣一個標準體系要求。雙瑞公司從2001年開始也是針對海上環(huán)境開展海上風電防腐涂層體系的整體設計要求，設計了相關的一些涂層體系，下面我也跟大家分享一下。
針對海洋大氣區(qū)的涂層體系設計，最經(jīng)典的一個設計體系大家其實并不陌生，就是環(huán)氧中間漆和聚氨酯面漆的配套體系，在陸上風電這些體系運用的是非常成熟的，但是在海上風電區(qū)要考慮到腐蝕環(huán)境外，還需要對這些涂層進行特殊的一些改進。
我們通過對涂層的體系進行改進后，拿它對M501的標準進行一個測試的結果可以看出，通過改進之后整個產品在配套的附著力性能，還有整個樣板的循環(huán)老化性能等等，這一塊獲得了很大的提升，該產品也通過了M501標準的認可。它的主要技術特點主要體現(xiàn)在以下兩個方面：一個就是我們在傳統(tǒng)的富鋅底漆上將陰極保護的效果進行更大的發(fā)揮，這里采用的技術主要是使用新的核心化的技術，通過調整電極、電位來增強涂層陰極保護的效果；二是通過樹脂的改進技術，來提高涂層在海洋環(huán)境下使用的涂層的滲透性，改善它的滲透性和柔韌性，來提高它整個涂層的耐老化的性能。第二個所使用的技術特點就是在高耐候面漆這一塊。從環(huán)保角度出發(fā)，我們開發(fā)了這種高固體分的聚氨酯面漆，固體成分高達72%以上。由于海洋環(huán)境對涂層體系封閉性的一個特殊要求，在涂層的膠黏密度上進行了改進和調整，來開發(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，通過改進之后，增強型的環(huán)氧富鋅開路電位比普通的更負一些，所以它的持續(xù)保護效果會更強。通過循環(huán)鹽霧性能可以看出，整個耐鹽霧的效果也更好。
在風電葉片涂料的研發(fā)這一塊，依托于國家科技支撐項目的支持，我們開發(fā)了相應的葉片涂料，該葉片涂料與我們現(xiàn)在陸上風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就是固體含量特別高，通過與常規(guī)的風電葉片涂料相比它的固體含量可以達到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。為什么會有這樣的效果？這主要是由于葉片涂料樹脂本身的一個結構所決定的。當然它也有它的缺點，就是在施工過程中它的施工期相比現(xiàn)在會更短，施工性能相對較差，我們也通過技術攻關，通過一些改進樹脂的一些應用，來解決了這樣的一些問題，提高了它的施工適用性能。另外針對柔韌性等這些特殊的技術要求，還可以采取改進橡膠的一些應用來解決這樣的一些問題。整體這個涂料的開發(fā)為海洋環(huán)境下使用的風電涂料，滿足海洋環(huán)境下使用風電涂料的一個性能要求。
第三塊就是針對潮差浪濺區(qū)及全浸區(qū)，常用M501標準要求設計，該涂層體系它的特點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，該產品也是獲得了國家的發(fā)明專利和M501的認可。
它在這里主要的特點就是我們在這個材料體系中引進了一種雙電層材料的概念，這種概念特別針對海洋環(huán)境下的氯離子進行腐蝕，這種雙電層納米材料其實表面上帶有氯離子相等的負的電荷，可以利用電荷相斥的原理阻擋氯離子的滲透，同時我們也進行了氯離子滲透測試，這種測試就是通過這樣一個實驗裝置，通過添加雙電層材料加與不加的效果對比，我們從測試結果可以看到當雙電層材料添加到4%以上，整個抗?jié)B透效果可以降低10倍左右。
下一塊就是關于涂層的施工與維護，這里需要關注的重要的問題就是涂層在施工過程中涂裝質量的控制，風電涂料使用的一個長久性，涂料的施工過程是非常重要的。這里主要提到兩點，一個就是說我們在表面處理的一個控制，目前在風電領域并沒有提到表面控制對鹽含量有進行控制，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，我覺得風電，特別是在海上風電這樣一個涂層設計里面，也可以參考這樣的一個設計要求來進行相應的控制，從而提高涂層服役的壽命。二是在涂裝間隔這一塊，根據(jù)不同涂裝的技術特點，我們要嚴格執(zhí)行涂層的施工工藝，來提高整個涂層的使用效果和使用壽命。
在涂層施工維護方面，包括定期的檢驗和巡視檢驗，這樣的檢驗其實也是給我們的運維帶來一定的難度。在運行維修過程中其實會碰到兩個問題，一個就是是運行期間作業(yè)時間非常短，在海上風電來說會受到潮汐、氣候的影響，對于一些破損的地方現(xiàn)場作業(yè)的時候會受到現(xiàn)場濕度大、鹽霧多等等各種惡劣環(huán)境的影響。在修補技術這一塊也就需要有一些涂層技術的支持，這里就包括了快速固化的技術和水下固化的一個技術，提供相應的一些材料產品，能夠保證運行維護的維修。雙瑞公司也有兩款類似的產品，它的主要技術特點就是包括快干型和地表面可以在水下直接固化，水下直接修補的涂料體系。
以上所介紹的這些產品都是經(jīng)過自主開發(fā)并獲得了一些實際的應用，接下來分享的是一些應用案例，這個就是我們在一些陸上風電涂層的一個應用。這個是在重防腐涂料應用于風電場。在風電配套零件上的應用，這里還要說明就是在針對海洋環(huán)境里，我們在東海大橋設計了防腐涂層體系100年的設計，這里主要采用防腐涂料和應急保護，經(jīng)過這近10年的運行情況，到目前涂層體系還都是完好的。
接下來我們公司也更多關注風電后續(xù)的發(fā)展問題，剛才前面大家也都討論了關于海上風電葉片前緣防護性問題，這個也是我們公司在關注一個問題。我們還關注剛才提到的海上風電機組在運行維修檢測上面也需要開發(fā)相應的一個智能監(jiān)測技術，來提高風電機組運行的安全性，這是需要關注的兩點。
最后是結論部分，應該說海上風電是一種清潔能源，它具有很廣闊的發(fā)展前景。但是海上風電所處的環(huán)境是非常苛刻的一個海洋環(huán)境，與我們陸上風電有很大的區(qū)別，所以海上風電機組的防腐、設計、制造、施工以及運行維護，必須要重視防腐蝕的問題，重視防腐的問題是海上風電長期安全運行的一個重要性的保障。我分享的內容就到這里，謝謝大家！
