摘 要：三峽工程金屬結(jié)構(gòu)工程量為世界之最，為了確保樞紐工程的正常運行，延長其金屬結(jié)構(gòu)的使用壽命，長江委設計院與大專院校及科研單位合作在三峽地區(qū)對金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝材料及工藝在不同的環(huán)境條件下進行了耐候性、耐蝕性、耐磨性及環(huán)保性等方面的試驗，并對國內(nèi)外水工金屬結(jié)構(gòu)腐蝕與防護的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行了大量的調(diào)查研究，對三峽地區(qū)的防腐環(huán)境條件進行實地抽樣調(diào)查和原型觀測，提出了不同工況金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕的保護年限，確定了不同環(huán)境條件下的防腐蝕涂裝材料、防腐蝕措施、涂裝工藝等技術(shù)要求。對三峽金屬結(jié)構(gòu)防腐措施的研究，為三峽工程金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕提供了最先進的防腐蝕技術(shù)，優(yōu)質(zhì)的防腐蝕材料，完美而科學防腐蝕配套體系及嚴謹而可行的涂裝工藝要求。確保了三峽工程金屬結(jié)構(gòu)的安全運行和保護壽命，為水利行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕水平的提高奠定了堅實的理論基礎。
     關(guān)鍵詞： 金屬結(jié)構(gòu)； 防腐蝕； 三峽工程
     三峽水利樞紐金屬結(jié)構(gòu)規(guī)模為世界之最，金屬材料用量高達26萬t，需防腐蝕的表面積為240萬m2（不含地下廠房部分）。金屬結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境介質(zhì)及運行工況復雜，金屬結(jié)構(gòu)在使用過程中都會受到環(huán)境因素的作用（化學、電化學、微生物和磨擦等等）而發(fā)生腐蝕破壞，因環(huán)境條件的不同其破壞的程度也不相同。因此，根據(jù)三峽工程金屬結(jié)構(gòu)的環(huán)境條件和運行工況對金屬材料腐蝕的研究，提出不同環(huán)境及工況下的金屬結(jié)構(gòu)的防腐蝕材料、涂裝措施及工藝要求和陰極保護成套應用技術(shù)，從根本上解決深水固定或難于更換的金屬結(jié)構(gòu)的長期保護與局部腐蝕的問題，達到延長金屬結(jié)構(gòu)的使用壽命，確保結(jié)構(gòu)及機械正常運行的目的。
     長江委設計院為了作好三峽工程金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕措施、涂裝材料、施工工藝等方面的技術(shù)問題，進行了大量的調(diào)研、掛片觀測、交流研討及室內(nèi)加速試驗等全面的研究工作。
     1、三峽金屬結(jié)構(gòu)環(huán)境腐蝕條件的研究
     為了充分了解三峽金屬結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境介質(zhì)及自然環(huán)境條件。我們對三峽地區(qū)自然環(huán)境條件進行了大量的調(diào)查研究，掌握了三峽地區(qū)自然環(huán)境的科學數(shù)據(jù)。
     1.1 水文氣象條件
     ①降雨：三峽樞紐庫區(qū)降水比較豐富，并且?guī)в兴嵊?，年平均降雨量? 100mm，日降水強度較小，約在150mm左右。
     ②氣溫和水溫：三峽地區(qū)大多數(shù)平均氣溫在16～18℃，庫區(qū)內(nèi)在21～22℃范圍內(nèi)，且年際間變幅較少，歷年氣溫42℃，歷年最低氣溫-2℃，多年平均氣溫18℃。歷年水溫29.5℃，歷年最低水溫-1.4℃，多年平均水溫17.9℃。
     ③風：年平均風速一般為1.0～1.5m/s。
     ④霧：三峽地區(qū)是多霧地區(qū)，西部重慶68.9 d為最多，到峽谷為8.4d為最小，到壩區(qū)則有所增加，宜昌為23.2d。
     ⑤相對濕度和蒸發(fā)：三峽庫區(qū)溫度較大，年平均相對濕度為76.1%，達到80%，庫區(qū)內(nèi)多年平均水面蒸發(fā)量約在800～1000mm。
     1.2 水質(zhì)情況
     庫區(qū)的水體PH值在6.8～9.1之間，溶解氧為8.0 mg/L，耗氧量在1.4～1.9 mg/L，硝酸鹽含量大于氨氮和亞硝酸鹽，水中有鐵細菌及硫酸還原菌及附著生物。
     1.3 含沙量
     多年平均含沙量為1.19～1.69 kg/m3，含沙量為10.5 kg/m3。經(jīng)過環(huán)保的治理、長江上游干、支流的輸沙量和含沙量都在減少。
     2、三峽工程金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕關(guān)鍵技術(shù)的專題研究
     長江委設計院根據(jù)三峽工程金屬結(jié)構(gòu)的運行工況和所處的自然環(huán)境條件，為了延長其金屬結(jié)構(gòu)的使用壽命，增長維修周期，提高耐腐蝕性能，從1995年起對三峽金屬結(jié)構(gòu)所用的涂料配套體系、長效熱噴金屬體系及陰極保護等措施進行專題研究，并進行了大量現(xiàn)場掛片試驗和室內(nèi)加速試驗。
     2.1 防腐蝕材料的試驗
     為了模擬三峽工程的實際工況，在三峽地區(qū)建立了3個大氣腐蝕試驗站，分別位于秭歸、三峽壩區(qū)八河口和宜昌市區(qū)；長江水環(huán)境腐蝕試驗點2個，分別位于葛洲壩二號船閘上、下游人字門梁系內(nèi)。針對三峽工程的具體情況組織了全國最有代表性的43家的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品共97種防腐蝕體系以及黑色金屬材料10種及電化學保護方法1種，總計108種材料和防護體系，在上述5個試驗點開展了三峽地區(qū)大氣、長江水自然環(huán)境下材料的曝曬性能和水下耐蝕性能的試驗。
     試驗材料中有：有機涂層（丙烯酸聚氨脂類、環(huán)氧類、醇酸類、氯化橡膠類、烯烴類、聚氨脂類及其它），無機涂層（醇溶性無機富鋅、水性無機富鋅），黑色金屬（有A3、低合金鋼、中強鋼、高強鋼）和金屬涂層（噴鋅、噴鋁、噴鋅鋁合金、噴稀土鋁）。
     材料提供單位類屬：國外廠商、國企、外企、集體、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)等。
     通過試驗，獲得了材料的腐蝕數(shù)據(jù)近5000個，三峽地區(qū)大氣、長江水的環(huán)境數(shù)據(jù)約400個。
     室內(nèi)加速腐蝕試驗選用13家單位的防腐蝕體系共34個品種。種類分為：①水溶性無機富鋅，②醇溶性無機富鋅漆，③環(huán)氧富鋅漆，④各種熱噴金屬涂層，⑤各種富鋅漆加封閉涂層，⑥金屬噴涂層加封閉涂層。
     2.2 試驗結(jié)果
     （1）無機富鋅涂層對鋼鐵的陰極保護性能明顯優(yōu)于環(huán)氧富鋅涂層，但從結(jié)合強度上看，環(huán)氧富鋅涂層優(yōu)于無機富鋅涂層。
     （2）磷酸鹽富鋅涂層表現(xiàn)了優(yōu)良的耐蝕性的結(jié)合性能。在硅酸鹽富鋅中，醇溶性無機富鋅的保護效果更好。
     （3）從涂層的耐老化性試驗來看，丙烯酸聚氨酯和硅氧烷涂層有著優(yōu)異的耐候性能和裝飾性能，在2000 h的紫外光老化試驗中失光率較小。可保20年不失光、不粉化、不退色和不龜裂。
     （4）研究并提出了適應環(huán)境保護要求的防腐蝕材料，如水性無機涂料和無溶劑的環(huán)氧涂料等等。
     （5）從抗沖耐磨性能試驗來看，加填料的無溶劑材料的抗沖耐磨性能較好，特別是加金剛砂的環(huán)氧樹脂材料的耐磨性比一般其它填料的環(huán)氧樹脂材料要好一些。
     （6）熱噴鋅、鋅鋁合金有著良好的犧牲陽極保護作用，噴鋁、AcAl、稀土鋁層的表面能生成氧化膜可起到遮蔽作用，其腐蝕速率非常低。
     在噴稀土鋁、AcAl、ZnAl合金、Zn、Al等5種長效防護體系的熱噴金屬材料中，噴鋅腐蝕速度，噴鋁最小，噴鋅鋁合金的腐蝕速度與噴鋁接近，噴稀土鋁合金可提高涂層的耐蝕性能。
     （7）熱噴金屬材料加上封閉涂料體系，其防護壽命預計可達20年以上。熱噴金屬加封閉涂料是的長效防腐蝕措施。封閉底層材料可選用滲透性強的各類清漆以及環(huán)氧硅氧烷等材料。
     （8）陰極保護技術(shù)在三峽工程金屬結(jié)構(gòu)中應用的研究。對犧牲陽極法和外加電流法進行了仔細地研究與計算，確定了陽極材料、電流密度。保護面積及參比電極等有關(guān)技術(shù)參數(shù)。得出涂層加陰極保護可使金屬結(jié)構(gòu)的保護壽命達30年左右。對于犧牲陽極的陰極保護已在三峽臨時船閘攔污柵中進行了實地試驗，并取得了良好效果。
     （9）為確保防腐蝕材料的質(zhì)量，通過對各個涂料生產(chǎn)廠家調(diào)研及現(xiàn)場掛片試驗，并進行綜合比較，初步確定了6個三峽二期工程金屬結(jié)構(gòu)涂料的生產(chǎn)廠家。
     （10）防腐蝕質(zhì)量的好壞，主要決定于涂裝施工的質(zhì)量，為了確保防腐蝕的施工質(zhì)量，對三峽金屬結(jié)構(gòu)涂裝施工單位的資質(zhì)、人員、設備等都有明確的規(guī)定。