机舱和轮毂的常用防腐方法

应用于风力发电机机舱/轮毂及其内部零部件的主要防腐方法有：热浸锌、电镀锌、达克罗和交美特技术以及喷锌（铝）涂层（或渗锌），另外还有采用耐候钢等耐蚀金属材料、涂装防腐蚀材料、涂抹防锈油脂以及采用阴极保护技术等。

6.1.2.1　热浸镀锌技术

对于风电机组中的整流罩和机舱罩的钢结构支架、塔架内的电缆桥架、钢结构梯子、扶栏以及其他结构和形状比较复杂的管件与钢构件等可采用热浸镀锌技术进行保护。热浸镀锌技术一般被用于受大气腐蚀较严重且不需维修的风电机组零部件的腐蚀防护中。热浸镀锌是将酸洗除锈后的钢构件浸入60℃左右高温融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，对5mm以下金属基体的锌层厚度一般不小于65μm，对大于5mm的金属基体的锌层厚度一般不小于85μm。这种防腐处理方法的优点是耐久年限长，处理过程的生产工业化程度高，处理后的涂层质量稳定，处理过程中环境污染较电镀小。但是处理后零部件在恶劣环境气候下防护年限有限，特别是在海洋环境气候条件下，热浸镀锌零件经过一段时间后会产生腐蚀现象。因此，为了提高热浸镀锌零件在海洋等恶劣环境下的防腐能力，一般在零件表面再加涂复合防腐涂层，这样可以大大提高海洋环境下零件的腐蚀防护能力。热浸镀锌件暴露在海洋环境下的浪溅区和全浸区时，锌层作为阳极而牺牲自己，就会很快破坏或失效，因此在这些区域不宜使用热浸镀锌技术。

6.1.2.2　电镀锌技术

在风电机组中的一些非高强度连接（一般8.8级以下）的螺栓、螺母垫圈、电气连接及金属结构小件等一般采用电镀锌技术进行腐蚀防护。电镀锌相对于热浸镀锌而言是一种冷镀锌（或合金）技术。电镀锌是对金属制件表面进行防护、装饰或根据需要而获得某种新的表面性能的一种工艺方法，其镀层厚度一般为3～20μm，在整个电镀工艺过程中其温度一般在100℃以下。电镀锌就是用电解方法沉积具有所需金属形态的镀层过程，也是一种氧化—还原过程，一般是改变表面的特性，以提供耐介质腐蚀、抗磨损以及其他性能，但是有时也是仅用来改善外观或改变零件尺寸。电镀的基本过程是将零件浸在电解液中作为阴极，一定纯度的活泼金属作为阳极。接通直流电源后，在零件上就会沉积出金属镀层。由于静电屏蔽效应的原因，待镀工件的深孔、狭缝以及管件的内壁等部位难以电镀上锌。并且电镀锌工艺中使用的氯化物和六价铬会对环境产生污染，对环境和作业人员造成污染和伤害，正逐步被限制使用。由于电镀金属的种类多达30多种，除了镀锌、铬、铜等十余种外，还能镀很多合金镀层，因此虽然此方法逐渐被淘汰，但是在风电机组的一些电气连接和金属结构小件中还应用到此种电镀技术。

6.1.2.3　达克罗技术（锌铬涂层技术）及交美特技术（无铬锌铝涂层技术）

对于风电机组的高强度连接螺栓（一般针对8.8级以上螺栓螺母垫片），如基础锚固螺栓、叶片与轮毂的连接螺栓、塔架每节的连接螺栓等通常采用达罗克技术来进行防腐处理。达克罗技术是目前应用比较普遍的一种金属表面防腐处理技术。与热浸镀锌、电镀锌等传统工艺相比，锌铬涂层具有防腐性能优良、不产生氢脆等特点。其镀层厚度一般为2～12μm。采用达克罗技术使涂层的整体铬钝化，组成涂层的每一微粒级锌、铝的鳞片都被铬钝化，所以能起到防腐作用，但是达克罗技术在环保方面仍然存在铬（以三价铬和六价铬的形式）污染问题。一般说到达克罗技术是绿色环保的防腐处理技术，仅仅是相对于传统的电镀锌、热浸镀锌等而言。锌铬涂层在加工过程中残液必须经过特殊处理，才能保证不向环境中排放有害物质，为了减少锌铬涂层的有害物质危害，目前正在逐步研发和应用交美特技术（无铬锌铝涂层技术），并推出了GB/T 26110—2010《锌铬涂层技术条件》。无铬锌铝涂层（锌铝涂层）是将无铬锌铝涂料浸涂、刷涂或喷涂于钢铁零件或构件表面，经过烘烤而形成的以鳞片状、以锌为主要成分的无机防腐涂层，其外观呈银灰色。无铬锌铝涂层完全保留了达克罗技术高抗蚀性、涂层薄、无氢脆的优点，有效地解决了铬存在的污染问题，从真正意义上实现了清洁生产。交美特技术由于不使用有毒的金属（如镍、铅、钡等）以及六价铬或三价铬，符合环保标准要求，因此其逐渐在风电机组螺栓、螺母垫片等一些紧固件防腐方面得到推广应用。

6.1.2.4　喷锌（铝）及渗锌技术

风电机组的轴承、塔架的连接法兰等采用热喷锌（铝）涂层，这是一种与热浸锌防腐蚀效果相当的长效防腐方法。其具体工艺是先对零部件（轴承、法兰）表面进行喷砂除锈，表面喷砂处理要求达到Sa3级，粗糙度一般为50～100μm，使基材表面完全露出金属光泽。再在乙炔—氧焰加热或电加热情况下将不断送出的锌（铝）丝融化，并用压缩空气将融化的锌（铝）颗粒吹附到零部件表面，以形成一层蜂窝状的锌（铝）喷涂层（一次厚度可达50～100μm），其喷锌（铝）层表面宜加涂小于30μm的有机封闭漆，从而确保封闭漆渗入到喷涂层且封闭孔隙。这种工艺的优点是对零部件尺寸适应性强，零部件形状尺寸几乎不受限制，但是无法在小直径的风电机组管状构件的内壁进行施工。假如风电机组管状构件采用热喷锌进行处理，那么在管状构件的两端必须做气密性封闭，从而保证管状内壁不会发生腐蚀。另外这种工艺的热影响是局部的、受约束的，因而不会产生热变形。与热浸镀锌相比，这种方法的工业化、自动化程度较低，喷砂和喷锌（铝）的劳动强度大，喷涂质量也易受操作者水平的影响。(www.xing528.com)

相比热喷锌来说，还有一种较先进的粉末渗锌技术，粉末渗锌将渗锌剂与钢铁制件共置于渗锌炉中，加热到400℃左右，活性锌原子则由钢铁制件的表面向内部渗透，同时铁原子则由内向外扩散，在制件表层形成了一个均匀的锌—铁化合物即渗锌层。粉末渗锌的特点有：①耐蚀性特强；②渗锌层具有优异的耐磨性和耐擦性；③粉末渗锌基本上无污染；④它与热浸镀锌相比，具有消耗锌较低的特点；⑤渗锌产品还可以与涂料结合形成复合防护层；⑥经过渗锌的钢铁制件其机械性能不会有大的变化。然而这种方法受到加工设备、待处理的尺寸限制，其在风电机组的防腐处理上有待推广。

6.1.2.5　采用耐蚀性材料技术

采用耐蚀性材料，通常是在普通钢铁的冶炼中加入一定的铬、锰、矾等稀有金属元素，以提高其抗腐能力，当前应用最普遍的耐蚀性材料是不锈钢。不锈钢是一种在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的高合金钢，它具有外表美观，耐腐蚀性能好，不必经过镀色等表面处理即可发挥不锈钢所固有的表面性能。通常，人们把含铬量大于12%或含镍量大于8%的合金钢叫不锈钢。钢中含铬量达12%以上时，在与氧化性介质接触中，由于电化学作用，表面很快形成一层富铬的钝化膜，保护金属内部不受腐蚀。这种钢在大气中或在腐蚀性介质中具有一定的耐蚀能力，并在较高温度（＞450℃）下具有较高的强度，其低温冲击韧性也比一般的结构钢要好。不锈钢抗斑状腐蚀能力值（PRE）计算：PRE=Cr%+3.3×Mo%，对于PRE值低于20的不锈钢零件，必须涂装防腐涂层进行防护，在海洋大气环境中对缝隙腐蚀和开裂腐蚀敏感的不锈钢应加涂防腐涂层；对于PRE值大于20的不锈钢零件，在大气环境中经验证确认不会腐蚀生锈的，可以不必涂装防腐涂层。在风电机组的防腐方面也采用不易发生腐蚀的金属材料，如使用不锈钢、铜或合金等。但是这种方法会导致材料成本大大增加，因此在满足技术和经济要求前提下才会选择。

6.1.2.6　涂抹防锈油脂

涂抹防锈油脂保护金属是一种短期防护方法，它是在金属表面涂抹耐蚀性油脂以及粘贴防锈薄膜或防锈纸进行临时保护。防锈油脂是在石油类基本组分中加入一种或多种防锈添加剂（又称油溶性缓蚀剂）及其辅助添加剂组成，它使用方便、成本低廉、操作简单、效果好，主要用于风电机组零部件在运输、加工及装配安装过程中的短期防锈处理措施，也在风电机组的装配精加工面的临时防腐得到了应用。

6.1.2.7　采用防腐蚀涂料技术

风力发电机组的研制、发展和大批风电场的开发、兴建，对风电机组承受各种各样的环境腐蚀的能力和使用寿命提出了更高的要求，因而迫切需要与之相配套的防腐涂料。常用的涂料已不能满足这些需要，因此人们提出了重防腐涂料（Heavy Coating）的概念，简单地说，重防腐涂料就是使用寿命更长，可适应更苛刻环境的涂料。重防腐复合涂层，一般为包括底漆、中间漆和面漆相互配套的多层复合防腐结构。这种复合防腐涂层结构目前在风电机组的防腐方面得到广泛应用，如风电塔架、风电叶片、轮毂、齿轮箱、发电机以及机架钢结构等一大批零部件表面都采用重防腐复合涂层进行防护。此种防腐涂料不仅性能好、易施工和修复，而且防护年限长，因此只要科学地设计重防腐复合涂层、工艺施工到位，基本上能够达到与风电机组相同的20年以上防护年限要求，在海上风电场甚至可以满足25年以上的防护年限要求。