王際廣，楊洪源，王迎雪

（北京鑒衡認(rèn)證中心，北京 100013）

0 引言

隨著我國(guó)開(kāi)發(fā)海上風(fēng)電的進(jìn)程逐漸加快，國(guó)內(nèi)主要的風(fēng)電制造商幾乎都在研發(fā)自己的海上產(chǎn)品。同時(shí)，由于技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較小，沿海地區(qū)的陸上風(fēng)電也得以快速發(fā)展。但不管是安裝在海上還是沿海地區(qū)的機(jī)組都要面臨海洋性氣候中高濕、高鹽以及干濕交替等腐蝕性因素，從而對(duì)風(fēng)電設(shè)備的防腐提出了更高的技術(shù)、性能要求。

海洋工程經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了較為完善的標(biāo)準(zhǔn)體系和有效的防腐設(shè)計(jì)。目前海上機(jī)組的防腐設(shè)計(jì)主要參考海洋工程方面的要求。而機(jī)組部分（包括塔架、機(jī)組和葉輪）均處于大氣區(qū)，主要通過(guò)表面涂層進(jìn)行防腐,行業(yè)內(nèi)進(jìn)行防腐涂層設(shè)計(jì)廣泛采用ISO 12944[1]和Norsok Standard M－501[2]，但兩份標(biāo)準(zhǔn)在腐蝕環(huán)境、表面處理、涂層要求以及性能測(cè)試四個(gè)方面的要求有所不同。因此，本文以海洋大氣環(huán)境為例，從以上四個(gè)方面對(duì)以上兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解讀，為海上機(jī)組防腐涂層體系的選擇和設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

1 ISO 12944解讀

ISO 12944 研究討論的是采用防護(hù)涂料體系對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐蝕保護(hù)方面的內(nèi)容，適用對(duì)象為新建和需要維修防腐的鋼結(jié)構(gòu)。

1.1 腐蝕環(huán)境

ISO 12944－2將鋼結(jié)構(gòu)所處的大氣環(huán)境按照腐蝕性分為6類，詳見(jiàn)表1。針對(duì)海上機(jī)組部分主要涉及的腐蝕環(huán)境為C3、C4和C5－M。

1.2 表面處理

為保證防腐涂層的質(zhì)量，在涂刷防腐漆前需要進(jìn)行表面處理，以保證涂層附著力以及避免出現(xiàn)起泡、鼓包等不良現(xiàn)象。ISO 12944－4將鋼結(jié)構(gòu)表面分為以下幾種類型：無(wú)涂層表面、金屬涂層表面、涂裝了預(yù)涂底漆的表面。根據(jù)不同的表面類型，對(duì)表面處理方式及表面等級(jí)（清潔度和粗糙度）做了規(guī)定。

1.2.1 表面處理方法

污染物清理：包括水清洗、蒸汽清洗、乳液清洗、堿清洗、有機(jī)溶劑清洗，主要用來(lái)清理表面上的油、油脂、鹽分、灰塵和類似的污染物。

機(jī)械清理：包括手動(dòng)工具清理、動(dòng)力工具清理、噴射清理、水噴射清理，主要用來(lái)清除

火焰清理：通過(guò)火焰噴射效應(yīng)和熱作用清除氧化皮和銹。

1.2.2 表面處理等級(jí)

（1）對(duì)于采用防腐漆的表面，表面處理等級(jí)應(yīng)達(dá)到如下要求：

清潔度：Sa 2.5級(jí)；

粗糙度：中等，根據(jù)磨料的不同應(yīng)達(dá)到為G（噴砂）或S（拋丸）級(jí)。

（2）對(duì)于采用熱噴涂金屬的表面，按照ISO 2063[3]的要求，表面處理等級(jí)應(yīng)達(dá)到清潔度為Sa 3級(jí)，粗糙度采用協(xié)議要求。

1.3 涂層選擇

ISO 12944:5提出了涂層的預(yù)期耐久性：低（2－5年）、中等（5－15年）、高（15年以上），這一點(diǎn)很方便用戶制定涂層的維修周期，目前大部分已安裝的機(jī)組的涂層預(yù)期耐久性均在15年或以上。ISO 12944:5按照腐蝕環(huán)境、預(yù)期耐久性、表面處理等級(jí)的不同分別給出了推薦的涂層體系。如低合金碳鋼在C5－M腐蝕環(huán)境下推薦的涂層體系見(jiàn)表2。

對(duì)于采用熱噴涂金屬的表面，ISO 12944未給出噴涂金屬的厚度。

1.4 性能測(cè)試

ISO 12944:6給出了對(duì)鋼結(jié)構(gòu)涂料體系進(jìn)行評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)室性能測(cè)試方法和實(shí)驗(yàn)條件，但測(cè)試結(jié)果僅用于選擇防護(hù)涂料體系，而不是確定涂層的耐久性或涂層質(zhì)量。

測(cè)試程序考慮了鋼結(jié)構(gòu)所處的腐蝕環(huán)境以及耐久性期限，如表3所示。

2 Norsok Standard M-501解讀

此標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)海上平臺(tái)在建造和安裝過(guò)程中所采用的涂層，就涂層體系的選擇、表面處理、施工工藝、涂層檢查提出了要求。

2.1 腐蝕環(huán)境

表1 大氣環(huán)境腐蝕性分類和典型環(huán)境案例

表2 低合金碳鋼處于C5-M腐蝕環(huán)境下的涂料體系

表3 涂料體系的測(cè)試程序

此標(biāo)準(zhǔn)主要是針對(duì)海上平臺(tái)防腐，因此大氣區(qū)部分的腐蝕環(huán)境與ISO 12944中規(guī)定的C3、C4和C5－M相一致。

2.2 表面處理

M－501的表面處理方法為噴砂處理，在噴砂處理前清除表面雜質(zhì)，如焊料、裂片、油、脂、鹽等，并且所有的表面必須用干凈的淡水沖洗，其中油、脂等污染物按SSPC/SSPM Volume2, grade SP1進(jìn)行清除。最終表面處理等級(jí)應(yīng)達(dá)到清潔度為Sa 2.5級(jí)（ISO 8501－1），粗糙度為G級(jí)（ISO 8503）。

2.3 涂層選擇

對(duì)于涂層體系耐久性期限，M－501未明確給出，但明確了“標(biāo)準(zhǔn)的目的在于符合要求的涂層體系可以對(duì)裝置進(jìn)行理想的保護(hù)以盡可能減少維修需要”，因此可以看出涂層體系的預(yù)期耐久期限應(yīng)為裝置壽命，即大于20年。

2.4 性能測(cè)試

本標(biāo)準(zhǔn)要求涂層體系在采用前須按ISO 20340[4]進(jìn)行資格認(rèn)證測(cè)試，詳見(jiàn)表4。

另外，本標(biāo)準(zhǔn)提出了對(duì)已涂裝的涂層進(jìn)行檢查和測(cè)試的要求，并給出了不合格時(shí)的補(bǔ)救措施，詳見(jiàn)表5。

3 結(jié)論

本文針對(duì)兩份標(biāo)準(zhǔn)從腐蝕環(huán)境、表面處理、涂層要求以及性能測(cè)試四個(gè)方面進(jìn)行了對(duì)比分析，由此可以得出以下結(jié)論：

（1）ISO 12944屬于系列標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)各種腐蝕環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)涂層防腐設(shè)計(jì)進(jìn)行了明確的要求，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、表面處理、涂層體系、性能測(cè)試、涂裝實(shí)施和監(jiān)管，內(nèi)容全面、詳細(xì)；M－501主要是針對(duì)處于海洋腐蝕環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)的表面處理和防腐涂層設(shè)計(jì)進(jìn)行了要求，其中M－501中對(duì)富鋅底漆的要求引用了ISO 12944：5；

（2）對(duì)于表面處理，ISO 12944可以使用更多的噴射處理方法（如：噴砂、拋丸等），并對(duì)每種處理方法給出了處理等級(jí)；而M－501只采用噴砂處理，因此在表面處理等級(jí)上，兩份標(biāo)準(zhǔn)的要求還是稍有不同的；

（3）對(duì)于大氣區(qū)C5－M腐蝕等級(jí)下的涂層體系，ISO 12944的要求為NDFT（額定干膜厚度）為320μm，M－501的要求為MDFT（最小干膜厚度）為280μm。同樣對(duì)于其它相對(duì)應(yīng)的涂層體系，ISO 12944要求的額定干膜厚度仍要大于M-501要求的最小干膜厚度。雖然ISO12944：5規(guī)定了所有測(cè)量點(diǎn)中低于NDFT但不低于80% NDFT的測(cè)量點(diǎn)應(yīng)不超過(guò)總測(cè)量點(diǎn)的20%，但仍可看出在相同的腐蝕環(huán)境及耐久期限下ISO 12944對(duì)于涂層厚度的要求比M－501高；

表4 涂層體系資格認(rèn)證測(cè)試

表5 涂層檢查和測(cè)試

（4）對(duì)于實(shí)驗(yàn)室鹽霧性能檢測(cè)，ISO 12944的要求主要為靜態(tài)試驗(yàn)，只能定性的給出連續(xù)鹽霧條件下的腐蝕速率大小，沒(méi)有考慮涂料暴露于實(shí)際工況環(huán)境中的紫外線照射、干濕交替、溫度變化等多種情況，眾多國(guó)外學(xué)者已經(jīng)驗(yàn)證，鹽霧試驗(yàn)與材料在實(shí)際環(huán)境中服役的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很大差異。而M－501要求按照ISO 20340進(jìn)行動(dòng)態(tài)循環(huán)腐蝕試驗(yàn)則很好的模擬了實(shí)際工況環(huán)境。

[1] ISO 12944 Paints and varnishes - Corrosion protection of steel structures by protective paint systems, 2007.

[2] M-501 Surface preparation and protective coating, Norsok Standard, 2004.

[3] ISO 2063 Thermal spraying - Metallic and other inorganic coatings - Zinc,aluminium and their allooys, 2005.

[4] ISO 20340 Paints and varnishes - Performance requirements for protective paint systems for offshore and related structures, 2003.