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【麻辣科普】海洋环境中的盐雾对风机材料的影响

2014-04-08 19:25阅读:
【麻辣科普】海洋环境中的盐雾对风机材料的影响

随着国家风电项目大力发展,海上风机的研究与应用也变得越来越举足轻重,对于海上风机而言,除了承受与陆上风机相同的湿热、风沙、紫外老化等常见的环境因素影响外,化学介质尤其是盐雾腐蚀老化也是困扰海上风机运行的难题。
对于叶片树脂基复合材料而言,化学介质会向材料内部渗透、扩散、使基体溶胀,还会与材料其发生化学反应引起其主价键破坏、裂解等,同时复合材料中的被溶物、降解及氧化产物也从复合材料向介质析出、流失。化学介质老化除引起叶片性能降低外,还会引起外观和状态变化,如失去光泽、变色、起泡、出现裂纹、纤维裸露等。
对于整机而言,盐雾与空气中的其他颗粒物在叶片静电的作用下,会在叶片表面形成覆盖层,严重地影响叶片气动性能,产生噪音污染和影响美观;当盐雾扩散到舱罩内与电机设备发生化学反应会使设备原有的强度遭到破坏,使风力发电机组的承受最大载荷的能力大大降低,使设备不能达到设计运行要求,给设备安全运行带来严重后果;同时盐雾与设备电器元件的金属物发生化学反应后使原有的载流面积减小,生成氧化物使电气触点接触不良,可能会导致电气设备故障或毁坏。海上风机塔筒和机架部分主要为金属材质,在海水介质腐蚀和盐雾老化环境中易发生锈蚀、裂纹、失去光泽等不同程度的破坏,给风机的运行埋下安全隐患。
海洋环境中的盐雾,其组成与海水相似,对金属材料的腐蚀主要是其中含有大量氯离子。它对金属的腐蚀是以电化学方式进行的,其机理是基于原电池腐蚀。海上风机盐雾腐蚀的电化学腐蚀过程大致如下:阳极上,金属由于负电性强(标准电极电位低)容易失去电子而变为金属阳离子,并以水化离子的形式进入溶液,同时把相当的电子留在金属(Me)中。阴极上,留在阴极金属中的剩余电子,被氧去极化,还原并吸收电子,成为氢氧根离子。在电解液中,氯化钠离
解而生成钠离子和氯离子,部分氯离子、金属离子和氢氧根离子反应成金属腐蚀物。
盐雾对金属材料的腐蚀作用,除了盐雾作为一种电解质加速微电池腐蚀过程外,还因为盐雾溶液中主要腐蚀介质为氯离子。氯离子具有很小的水合能,容易被吸附在金属表面,同时氯离子的离子半径很小,具有强的穿透本领,容易穿过金属表面氧化层,进入金属内部,结果氯离子排挤并取代氧化物中的氧而在吸附点上形成可溶性的氯化物,导致这些区域上的保护膜出现小孔,破坏了金属的钝化膜,加速了金属腐蚀。
盐雾对金属部件的腐蚀作用还受盐雾液滴中的溶解氧影响,盐雾是一种极小的液滴,比起同体积的盐水,盐雾与空气的接触面积大得多,因此溶解氧也多得多。氧能引起金属表面阴极去极化过程,从而阻止由于腐蚀物的产生而使腐蚀速度下降的趋势,促进阳极腐蚀继续进行下去。因此,盐雾腐蚀与盐水浸渍腐蚀在机理方面不同,前者腐蚀强度更高。
复合材料的环境老化腐蚀行为在国内外已经很多人涉及,但目前在海上风机方面如叶片、机舱、塔架、塔筒等材料各项性能随运行时间的盐雾老化规律,以及采用合理的涂层结构和体系,从而有效提高海上风机的使用年限和减少维修次数等方面还很少有人研究,因此开展这方面的研究具有实际意义。
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