地基和其他结构(如海上风力涡轮机和海上变电站的塔架)暴露在极端环境条件下,导致腐蚀风险增加,可能会缩短结构的使用寿命,并需要使用和维护防腐蚀措施,例如涂层,以确保长期性能和可靠性。
2024 年 4 月,在西班牙比尔博举行的 Wind Europe 2024 上,安赛乐米塔尔开发的钢材在获奖海报展示中进行了描述。在海报展示中,安赛乐米塔尔高级项目工程师Krista Van den Bergh指出,由于海水和大气氯化物引起的侵蚀性条件,海上环境对钢结构构成了独特的挑战。
她解释说,该公司在比利时根特研发中心的研发工作已经创造出一种具有成本效益的耐腐蚀钢,该钢结合了良好的耐腐蚀性、机械性能和可焊性。
耐盐耐候性钢的可焊性已使用商用线材进行了测试,生产了耐腐蚀焊缝,并且已经在西班牙希洪的一家工业设施中生产了新型钢的实例,证明了该概念的可行性和稳健性,以及以海上风电部门所需的规模生产它的能力。
耐盐碱耐候钢的化学成分经过量身定制,可在海上环境中产生保护性铜绿,同时满足对焊接韧性的严格要求,具有 S420 强度等级,可以轻松实现 20 毫米厚的板材,正如 Van Den Bergh 博士所解释的那样,这种强度水平也适用于厚度为 50 毫米的板材。
“经过测试,耐盐耐候钢的耐腐蚀性能比传统钢高出20%,”她解释说。“与S355MLO在中盐环境C4中相比,性能提高了20%。”
她进一步解释说,在2023年底,新的钢种被标准化,并被纳入ISO标准ISO630-5:2023,用于具有更高耐腐蚀性的结构钢,使安赛乐米塔尔能够在海上环境中暴露客户设施的钢材。
耐候钢是多年前开发的,已经用于许多不同的应用,但直到现在它还不适合在海洋环境中使用。当耐候钢暴露在环境气氛中时,它会以与碳钢相同的方式形成初始氧化铁层。氧化速率取决于有多少氧气、水分和大气污染物可以进入金属表面。
在这个过程的初始阶段,氧化铁的复杂混合物覆盖在表面,形成一层铁锈。随着工艺的进行,锈层形成对腐蚀剂的屏障,腐蚀速度减慢。在标准的低合金碳钢上,这种氧化铁层是多孔的。随着时间的流逝,该层从金属表面脱落,腐蚀过程再次开始。氧化速率的增量取决于天气条件以及环境的化学和机械侵蚀性。
安赛乐米塔尔解释说,为了提高耐候钢的耐腐蚀性,钢中加入了铜、磷、镍或铬等合金元素。这些合金导致氧化层的形成,该氧化层保持稳定并粘附在金属表面。因此,当耐候钢暴露在交替的润湿和干燥循环中时,就会产生“铜绿”。除了美观之外,铜绿还形成了一个保护屏障,阻碍了氧气、水分和污染物进一步进入钢材。这导致腐蚀速率比非合金钢低得多。