随着新能源技术的推广，风能市场迅速发展起来，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。其中海上风电具有占地面积小、功率密度大、风速大、湍流小、风向稳、开发率高、距离负荷中心近、转换率高及粉尘零排放等优点，成为风电开发的热点领域。
在海上风力发电项目的实行过程中，风力发电机组设备需要通过螺栓进行组装、安装等，但海上风电机组处于环境恶劣的海洋环境中，不仅存在高湿度、高盐雾等腐蚀问题，还存在物理性的碰撞损伤，如漂浮物、浮冰的撞击，船舶的停靠等。海上风电机组各部件的紧固件都要面临严重的海洋腐蚀问题。
海上风电机组包括基础结构、塔筒、叶片及机舱等主要部件，具有建设难度大、施工维护成本高及满足安全服役20年的寿命要求，各部件之间需要通过螺栓等紧固件进行组装、安装等，紧固件作为风电机组薄弱部位，同时要面临冻融损坏、环境载荷、强风、沙尘、冰霜、雨雪、高盐雾和高湿度等腐蚀介质的侵蚀，以及漂浮物、船舶、浮冰和海浪等物质的撞击，还有动植物、微生物的附着问题，这些问题大大增加了风电机组的腐蚀率和破坏了风机的整体结构、缩短了服役寿命及大量的经济和环境方面的损失。
因此，加强风电机组紧固件的荷载能力并提高紧固件的防腐性能成为海上风电防腐技术研究的重点，对提高其全寿命周期的安全平稳运行具有重要价值。
1 海上风机紧固件的腐蚀机理
金属腐蚀指金属表面与离子之间因发生了电化学过程而造成的破坏现象，其特点是在该过程中产生了电流。电化学过程包括氧化和还原两个反应。实际上，它的腐蚀机理是一个短路的伽伐尼（GALVANI）原电池阳、阴两极的电极反应。
金属在不同电解质的水溶液中或在大气、海水以及土壤等介质中所发生的腐蚀现象都属于电化学腐蚀的范畴。因此在钢铁的冶炼过程中常常需要加入其他一些合金元素，目的在于钢铁基体中铁元素和合金元素具有不同的标准电极电位，这样它们就构成了能发生腐蚀的微电池的两极。在大气环境或其他氛围的情况下，可能会有H2O和O2等介质物质被吸附在金属紧固件的表面，这样就使微电池的两极连通了，即发生了电化学腐蚀。
此外，海上风电机组的紧固件面临着高盐、高湿以及干湿交替的海洋环境。一方面，海水的电导率直接受海水含盐量影响，其中电导率将随着水中含盐量的增加而增加，对于含盐量较高的海水，紧固件的腐蚀速率较高。另一方面，海水温度对其腐蚀能力的影响比较复杂；水温升高时，氧的扩散速率将加快，海水电导率将增大，进而促进金属紧固件在海水中的腐蚀进程。然而，海水温度的升高，使水中氧的溶解度降低，促进了具有保护性能钙质水垢的形成，进而减缓紧固件的腐蚀进程。
海水冲刷腐蚀也与温度有关。海水的冲刷腐蚀速率随温度升高而增加。对于在海水中具有钝化性能的金属紧固件，当水温升高时，钝化膜的稳定性降低，使缝隙和点蚀腐蚀发生几率增加，进而导致紧固件应力腐蚀的敏感性增加。同时海水温度的升高，将增强海洋生物的活性，增多生物的附着量，容易诱发钝性紧固件金属的局部腐蚀。因此，在炎热的环境或季节里，海水腐蚀速率更高。
2 海上风机紧固件的腐蚀分类
螺栓的腐蚀在前中期时，螺栓表面变化不大且腐蚀较为缓慢，不易被发现，后期会有明显的腐蚀产物。主要有以下3种类型：
全面腐蚀：腐蚀发生在螺栓的全部或大部分面积上，腐蚀特点为分布均匀。
缝隙腐蚀：螺栓在安装过程中和使用过程中，会损坏螺丝螺纹和螺母内侧原有的防腐层或形成缝隙，缝隙内是缺氧区, 成为阳极而迅速被腐蚀，会加剧腐蚀；因腐蚀造成螺纹失效，造成螺栓脱落。
应力腐蚀:一方面螺栓在应力的作用下容易形成缝隙，形成缝隙腐蚀；另一方面在应力持续的作用下，锈点逐步形成裂纹，最后断裂失效或脱牙失效。
3 海上风机紧固件防腐技术
3.1氟碳涂层
氟碳-树脂涂料是以氟碳树脂为基础制成的涂料，也简称氟碳涂料。氟碳树脂是指分子主链或侧链含有氟碳键（F-C）的聚合物。氟碳树脂具有卓越的性能与它的结构是息息相关的。使氟与碳原子形成碳键（F-C）是有机化合物共价键中键能最大的，高达485 kJ/mol，由于氟碳树脂能抗大气中紫外线的照射，这是其耐候性优异的重要原因。同时F-C键能大，极性小，内聚能低，显化学惰性，耐温性也较好。
通过环境暴露试验、中性盐雾试验和老化加速试验等手段，证明了氟碳涂层具有优异的耐候性和耐水性；其耐老化性能远优于丙烯酸聚氨酯。和传统合成树脂涂料相比，氟碳树脂涂料具有超高耐候性、高化学稳定性、高机械强度和韧性、耐热性好、低表面能、低磨损系数等优点。
3.2粉末渗锌
粉末渗锌中的纳米合金共渗是一种新型表面处理技术，其原理即是利用由超声波转化来的机械振动冲击载荷作用于金属材料表面，以实现在工件表面形成自纳米化表层的目的。在此基础上，通过纳米合金处理设备特有的晶体斜向排列功能（物理方式）及改性稀土元素和Ni-Al中间化合物（形核剂）在纳米合金共渗处理过程中采用热控法、动力学法、化学法三者结合，在生产过程中使合金形成大量结晶核心，并阻止晶体长大，强化合金的形核机制，在使合金晶粒细化的同时，还使高温合金中的初生碳化物和强化相γ＇尺寸减小，形态改善。
渗锌生产流水线主要有碳氢清洗设备、悬链步进式抛丸清理机、履带式抛丸清理机、渗锌炉和后处理生产线等多台大型设备。
3.3达克罗
达克罗技术是近几年新兴发展的一种新型金属表面防腐技术，也可称作锌铬膜。虽然达克罗涂液种类有很多，但主要物质为锌、铝粉，铬酐。涂液的组成大同小异，基本组成大致归纳为：
(1) 金属粉：Mg、Al、Sn和Zn等金属粉中的一种或几种混合。金属粉是该涂液中的最主要组成成分之一，也是最重要的成膜物质，对钢铁基体起到了牺牲阳极阴极保护的作用。其中，片状锌粉或片状锌粉及片状铝粉的混合物在实际中应用最广泛，效果好。
(2) 溶剂：一般为惰性有机溶剂，如乙二醇等。
(3) 钝化剂：铬酐或重铬酸盐等。
(4) 特殊有机物：涂液的增稠和分散剂组分，主要成分是纤维素类白色粉末。
达克罗技术是将片状锌粉、铝粉、钝化剂铬酐、还原剂和分散剂等表面活性剂混合配制成水溶性涂液，在工件表面进行涂覆，经预热和固化，最终使Cr由VI转化为III形成Cr(III)骨架结构与片状金属粉连接紧密，Cr(VI)的还原产物作为黏合剂与片状金属粉结合，形成了含有无机盐的涂层。经固化烘烤生成的无定型非晶态CrO3nCr2O3化合物，与数十层的片状金属锌、铝粉互相结合，最终在基体表面上形成了致密薄膜，有利地阻碍了外界腐蚀介质的进入，从而达到了防腐的目的。得到的涂层外观呈银白（灰）色，具有金属光泽。膜层厚度一般为5～15 μm。
3.4磷化
磷化处理技术及应用磷化处理，简称磷化。在金属材料表面清洁后，在一定的温度和时间条件下，将按照特定方式配制好的腐蚀溶液，通过浸泡、刷涂、喷淋或喷浸等工艺方法，与金属材料接触，并在其固液界面处发生化学或电化学反应，同时在反应过程中，在金属材料表面磷化物开始沉积，最终形成磷化膜，磷化膜性能稳定且难溶于水。磷化膜作为现代钢铁材料表面处理的重要改性手段，具有很好的附着性、润滑性、耐腐蚀性。
磷化过程中，磷化液与金属材料接触，并在其界面处发生反应，这是一个非常复杂的化学与电化学反应过程。初始阶段，金属材料在磷化液中受到酸蚀，在该过程中，金属表面划分为多个区域，分别为微阳极和微阴极区域。金属材料在微阳极区发生溶解，反应生成的气体在微阴极区产生。
4 海上风机紧固件防腐技术展望
4.1激光表面改性技术
针对海上风机紧固件防腐、耐磨等方面需求，采用激光熔覆技术实现金属紧固件表面改性以提高其耐腐蚀、耐磨等性能。激光熔覆技术是一种发展较为成熟的表面强化技术，它利用激光束在金属工件表面熔覆一层特殊性能的材料，如特殊性能材料具有耐腐蚀或耐磨等特性，以改善工件表面性能，该技术依托激光较高的功率，激光熔覆工作时热影响区面积较小，工件受热变形程度小，基体的性能也不易发生改变，同时，该技术所获得的熔覆层具有优异的性能，大功率激光束与材料的特殊作用可使基体表面得到满足设计者要求的合金层，这种合金层的综合性能不但大大优于基材，而且优于传统的等离子喷焊层及各种堆焊层的性能。
4.2矿脂包覆防腐技术
矿脂防蚀膏是矿脂包覆防腐技术中主要的防腐蚀材料，是位于矿脂包覆防腐体系最内层的部分，能够很好地黏附在需要保护的金属结构表面。矿脂防蚀膏中含有多种防锈成分，在潮湿的环境中具有很好的防腐蚀性能，能够长期高效、稳定地使金属结构在海洋等严酷的腐蚀环境中免遭腐蚀。
目前，由于螺栓紧固件结构复杂，矿脂防蚀带不能紧密包覆螺帽等部位，无法形成密封体系，一种在螺栓紧固件上涂覆之后固化成型的防蚀膏值得研究。这种新型防蚀膏应当满足如下要求：能经受日晒雨淋、不粉尘、耐候和可脱除。这种不粘性矿脂防蚀膏将在对螺栓紧固件实施有效保护的同时，使施工及后期维护操作更为简便。
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