关于ISO12944与M-501对海上风电机组防腐涂层要求的解读

王际广，杨洪源，王迎雪

（北京鉴衡认证中心，北京 100013）

0 引言

随着我国开发海上风电的进程逐渐加快，国内主要的风电制造商几乎都在研发自己的海上产品。同时，由于技术风险较小，沿海地区的陆上风电也得以快速发展。但不管是安装在海上还是沿海地区的机组都要面临海洋性气候中高湿、高盐以及干湿交替等腐蚀性因素，从而对风电设备的防腐提出了更高的技术、性能要求。

海洋工程经过多年的发展，已经形成了较为完善的标准体系和有效的防腐设计。目前海上机组的防腐设计主要参考海洋工程方面的要求。而机组部分（包括塔架、机组和叶轮）均处于大气区，主要通过表面涂层进行防腐,行业内进行防腐涂层设计广泛采用ISO 12944[1]和Norsok Standard M－501[2]，但两份标准在腐蚀环境、表面处理、涂层要求以及性能测试四个方面的要求有所不同。因此，本文以海洋大气环境为例，从以上四个方面对以上两个标准进行解读，为海上机组防腐涂层体系的选择和设计提供参考依据。

1 ISO 12944解读

ISO 12944 研究讨论的是采用防护涂料体系对钢结构进行防腐蚀保护方面的内容，适用对象为新建和需要维修防腐的钢结构。

1.1 腐蚀环境

ISO 12944－2将钢结构所处的大气环境按照腐蚀性分为6类，详见表1。针对海上机组部分主要涉及的腐蚀环境为C3、C4和C5－M。

1.2 表面处理

为保证防腐涂层的质量，在涂刷防腐漆前需要进行表面处理，以保证涂层附着力以及避免出现起泡、鼓包等不良现象。ISO 12944－4将钢结构表面分为以下几种类型：无涂层表面、金属涂层表面、涂装了预涂底漆的表面。根据不同的表面类型，对表面处理方式及表面等级（清洁度和粗糙度）做了规定。

1.2.1 表面处理方法

污染物清理：包括水清洗、蒸汽清洗、乳液清洗、碱清洗、有机溶剂清洗，主要用来清理表面上的油、油脂、盐分、灰尘和类似的污染物。

机械清理：包括手动工具清理、动力工具清理、喷射清理、水喷射清理，主要用来清除

火焰清理：通过火焰喷射效应和热作用清除氧化皮和锈。

1.2.2 表面处理等级

（1）对于采用防腐漆的表面，表面处理等级应达到如下要求：

清洁度：Sa 2.5级；

粗糙度：中等，根据磨料的不同应达到为G（喷砂）或S（抛丸）级。

（2）对于采用热喷涂金属的表面，按照ISO 2063[3]的要求，表面处理等级应达到清洁度为Sa 3级，粗糙度采用协议要求。

1.3 涂层选择

ISO 12944:5提出了涂层的预期耐久性：低（2－5年）、中等（5－15年）、高（15年以上），这一点很方便用户制定涂层的维修周期，目前大部分已安装的机组的涂层预期耐久性均在15年或以上。ISO 12944:5按照腐蚀环境、预期耐久性、表面处理等级的不同分别给出了推荐的涂层体系。如低合金碳钢在C5－M腐蚀环境下推荐的涂层体系见表2。

对于采用热喷涂金属的表面，ISO 12944未给出喷涂金属的厚度。

1.4 性能测试

ISO 12944:6给出了对钢结构涂料体系进行评价的实验室性能测试方法和实验条件，但测试结果仅用于选择防护涂料体系，而不是确定涂层的耐久性或涂层质量。

测试程序考虑了钢结构所处的腐蚀环境以及耐久性期限，如表3所示。

2 Norsok Standard M-501解读

此标准针对海上平台在建造和安装过程中所采用的涂层，就涂层体系的选择、表面处理、施工工艺、涂层检查提出了要求。

2.1 腐蚀环境

表1 大气环境腐蚀性分类和典型环境案例

表2 低合金碳钢处于C5-M腐蚀环境下的涂料体系

表3 涂料体系的测试程序

此标准主要是针对海上平台防腐，因此大气区部分的腐蚀环境与ISO 12944中规定的C3、C4和C5－M相一致。

2.2 表面处理

M－501的表面处理方法为喷砂处理，在喷砂处理前清除表面杂质，如焊料、裂片、油、脂、盐等，并且所有的表面必须用干净的淡水冲洗，其中油、脂等污染物按SSPC/SSPM Volume2, grade SP1进行清除。最终表面处理等级应达到清洁度为Sa 2.5级（ISO 8501－1），粗糙度为G级（ISO 8503）。

2.3 涂层选择

对于涂层体系耐久性期限，M－501未明确给出，但明确了“标准的目的在于符合要求的涂层体系可以对装置进行理想的保护以尽可能减少维修需要”，因此可以看出涂层体系的预期耐久期限应为装置寿命，即大于20年。

2.4 性能测试

本标准要求涂层体系在采用前须按ISO 20340[4]进行资格认证测试，详见表4。

另外，本标准提出了对已涂装的涂层进行检查和测试的要求，并给出了不合格时的补救措施，详见表5。

3 结论

本文针对两份标准从腐蚀环境、表面处理、涂层要求以及性能测试四个方面进行了对比分析，由此可以得出以下结论：

（1）ISO 12944属于系列标准，针对各种腐蚀环境下的钢结构涂层防腐设计进行了明确的要求，包括结构设计、表面处理、涂层体系、性能测试、涂装实施和监管，内容全面、详细；M－501主要是针对处于海洋腐蚀环境下的钢结构的表面处理和防腐涂层设计进行了要求，其中M－501中对富锌底漆的要求引用了ISO 12944：5；

（2）对于表面处理，ISO 12944可以使用更多的喷射处理方法（如：喷砂、抛丸等），并对每种处理方法给出了处理等级；而M－501只采用喷砂处理，因此在表面处理等级上，两份标准的要求还是稍有不同的；

（3）对于大气区C5－M腐蚀等级下的涂层体系，ISO 12944的要求为NDFT（额定干膜厚度）为320μm，M－501的要求为MDFT（最小干膜厚度）为280μm。同样对于其它相对应的涂层体系，ISO 12944要求的额定干膜厚度仍要大于M-501要求的最小干膜厚度。虽然ISO12944：5规定了所有测量点中低于NDFT但不低于80% NDFT的测量点应不超过总测量点的20%，但仍可看出在相同的腐蚀环境及耐久期限下ISO 12944对于涂层厚度的要求比M－501高；

表4 涂层体系资格认证测试

表5 涂层检查和测试

（4）对于实验室盐雾性能检测，ISO 12944的要求主要为静态试验，只能定性的给出连续盐雾条件下的腐蚀速率大小，没有考虑涂料暴露于实际工况环境中的紫外线照射、干湿交替、温度变化等多种情况，众多国外学者已经验证，盐雾试验与材料在实际环境中服役的实验结果有很大差异。而M－501要求按照ISO 20340进行动态循环腐蚀试验则很好的模拟了实际工况环境。

[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.