机舱和轮毂防腐设计优化方案

机舱和轮毂内部包含了风机的关键部件，也是防腐的核心区域。因内部部件较多，且涉及结构件、机械部件、电气部件等，若每个部件都采取较强的防腐措施成本会增加很多，为控制成本，每个海上风机厂商均采取了总体防腐结合关键部件加强防腐的思路。

一般采用的总体防腐设计理念是与外界隔离。首先机舱和轮毂的外壳采用玻璃钢材料达到防腐目的，属于本质防腐，而且质量轻，成本低。将这个外壳设计成一个尽可能密闭的空间，再利用带除湿功能的鼓风机使内部对外界形成正压，进而阻止外界腐蚀性空气直接进入，很大程度上降低了机舱和轮毂内部安装的各类部件的腐蚀防护要求，从而改善了腐蚀环境。

针对海上风电场的地理环境及各构件具体的腐蚀环境分析，参照ISO 12944—2007第5部分防护漆体系的规定，可选择如下防腐涂层系统来满足海上风电设备各构件高防腐年限（20年）的要求：

（1）机壳外壳（C5-M苛刻腐蚀环境——非常高）。具体涂装方案见表6-1，涂装前的表面处理工序为：喷砂处理至Sa21/2（ISO 8501—1：2007）或SSPC—SP6，表面粗糙度40～75μm。

表6-1　海上风机外壳防腐涂装方案

注　该防护系统采用环氧富锌底漆60μm，系统总膜厚320μm，符合ISO 12944第5部分关于C5-M环境，高防腐年限（≥15年）的规定和要求，而要达到海上风电机组25年以上不对防腐涂层进行维修的要求，就需要采用更好的涂层体系以及更高的漆膜厚度。

对于处在海洋大气环境中的主机机舱和轮毂等钢构件，外表面的防腐涂层设计干膜厚度要达到450μm左右，采用金属热喷涂层加上有机复合涂层的方案，是最佳的防腐方案。底漆对基层材料的附着力和防腐能力要高；中间漆对底漆和面漆的层间附着力必须牢固，并有很好的屏蔽腐蚀介质作用，以便有效地阻止氧、水汽及各种腐蚀介质的渗入；面漆必须不易粉化，具有优异的耐候性、耐老化性和耐腐蚀性。此复合防腐涂层体系，底漆采用环氧富锌底漆（或喷锌），中间漆采用环氧云铁漆，面漆采用保色保光性优良的脂肪族聚氨酯面漆、氟碳面漆或聚硅氧烷面漆，即环氧富锌底漆（喷锌）+环氧云铁中间漆+脂肪族聚氨酯面漆的3层复合防腐涂层体系。暴露在海洋大气环境中的风电机组外表面的中间漆采用玻璃鳞片涂料时，要注意底漆不能太厚，面漆也可采用耐久性更好的氟碳涂料或聚硅氧烷涂料，外露的零部件表面防护涂层要求具有良好的防盐雾侵蚀及防护紫外线能力。若底漆采用金属热喷涂体系，可以得到更为长效的防腐效果，但是其喷涂施工工艺控制要求和涂装成本更高。

（2）风塔内表面、引擎仓、轮毂等（C4—高腐蚀环境）。涂装方案见表6-2，涂装前的表面处理工序：喷砂处理至Sa21/2（ISO 8501—1：1988）或SSPC—SP6，表面粗糙度40～75μm。

表6-2　风塔内表面、引擎仓、轮毂等防腐涂装方案(www.xing528.com)

注　该防护系统采用环氧富锌底漆60μm，系统总膜厚240μm，符合ISO 12944第5部分关于C4环境，高防腐年限（≥15年）的规定和要求。

表6-3为ISO 12944第5部分关于C5-5环境、防腐涂料系统选择推荐原文。

表6-3　关于C5-5环境中的防腐涂装方案（摘自ISO 12944）

注：1.Zn（R）为富锌底漆，Misc.为采用其他类型防锈涂料的底漆。
2.NDFT为额定干膜厚度。
3.推荐在硅酸锌底漆（ESI）上覆涂一道后续涂层作为连接漆/过渡漆。
4.选择富锌底漆时，NDFT适宜选择范围为40～80μm。
5.EP为环氧；EPC为环氧化合物；ESI为硅酸乙酯；PUR为聚氨酯，脂肪族或芳香族。

（3）机舱和轮毂内部钢构件及铸铁件防腐。机舱和轮毂里的结构部件都不大，有主支撑底座，也有设备支架等，因部分结构需要暴露在外面，而且都是日常维护过程中很难触及的位置，因此该类部件都设计为热镀锌或者涂层加强防腐，在部件预制阶段完成，在装配完成后需要修补。

机械部件主要包括主轴、联轴器、齿轮箱、变桨齿轮等。其中主轴连接面为机加工面，不做防腐，以保证平面度，暴露部位采用与结构部件相同的防腐蚀方法；联轴器为高弹性特殊材料，表面无法防腐，靠预留腐蚀余量法来解决；齿轮箱、偏航轴承以及变桨轴承的外部与结构部件相同，内部充填防腐润滑油实现防腐；偏航齿轮与变桨齿轮因表面要频繁经历齿轮拟合，磨损较大，且需要润滑，因此采用表面涂抹黄油实现隔离空气和润滑的双重作用。

对于机舱和轮毂内部的裸露金属零部件的防腐防护，除了注重在材质选择上的特殊要求外，还要根据钢铁及铸件零部件的材料性质、所处的部位和结构性能特点分别采用热浸锌、热喷锌、渗锌（铝）、达克罗等技术，以及涂装环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆和丙烯酸聚氨酯面漆的复合涂层结构，能够很好地保护零部件免受腐蚀介质的侵蚀。机舱弯头铸铁件相对于钢构件来说，其遭受腐蚀程度较轻，外露铸件的外表面涂层结构可设计为：环氧富锌底漆70μm+环氧云铁中间漆230μm+聚氨酯面漆60μm（总厚度360μm）；外露铸件的内表面及机舱和轮毂内部结构的钢构件采用环氧富锌底漆60μm+环氧云铁中间漆160μm+聚氨酯面漆60μm（总厚度280μm）的涂层结构进行防腐。