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(yùn)行，延長(zhǎng)其金屬結(jié)構(gòu)的使用壽命，長(zhǎng)江委設(shè)計(jì)院與大專院校及科研單位合作在三峽地區(qū)對(duì)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(jìn)行了耐候性、耐蝕性、耐磨性及環(huán)保性等方面的試驗(yàn)，并對(duì)國(guó)內(nèi)外水工金屬結(jié)構(gòu)腐蝕與防護(hù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了大量的調(diào)查研究，對(duì)三峽地區(qū)的防腐環(huán)境條件進(jìn)行實(shí)地抽樣調(diào)查和原型觀測(cè)，提出了不同工況金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕的保護(hù)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(duì)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(jìn)的防腐蝕技術(shù)，優(yōu)質(zhì)的防腐蝕材料，完美而科學(xué)防腐蝕配套體系及嚴(yán)謹(jǐn)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(yùn)行和保護(hù)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(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
     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(dá)26萬(wàn)t，需防腐蝕的表面積為240萬(wàn)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(yùn)行工況復(fù)雜，金屬結(jié)構(gòu)在使用過程中都會(huì)受到環(huán)境因素的作用（化學(xué)、電化學(xué)、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(yùn)行工況對(duì)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(hù)成套應(yīng)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(zhǎng)期保護(hù)與局部腐蝕的問題，達(dá)到延長(zhǎng)金屬結(jié)構(gòu)的使用壽命，確保結(jié)構(gòu)及機(jī)械正常運(yùn)行的目的。
     長(zhǎng)江委設(shè)計(jì)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(jìn)行了大量的調(diào)研、掛片觀測(cè)、交流研討及室內(nèi)加速試驗(yàn)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(duì)三峽地區(qū)自然環(huán)境條件進(jìn)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(xué)數(shù)據(jù)。
     1.1 水文氣象條件
     ①降雨：三峽樞紐庫(kù)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(qiáng)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(kù)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(fēng)：年平均風(fēng)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(duì)濕度和蒸發(fā)：三峽庫(kù)區(qū)溫度較大，年平均相對(duì)濕度為76.1%，達(dá)到80%，庫(kù)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(kù)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(xì)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(zhǎng)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(zhǎng)江委設(shè)計(jì)院根據(jù)三峽工程金屬結(jié)構(gòu)的運(yùn)行工況和所處的自然環(huán)境條件，為了延長(zhǎng)其金屬結(jié)構(gòu)的使用壽命，增長(zhǎng)維修周期，提高耐腐蝕性能，從1995年起對(duì)三峽金屬結(jié)構(gòu)所用的涂料配套體系、長(zhǎng)效熱噴金屬體系及陰極保護(hù)等措施進(jìn)行專題研究，并進(jìn)行了大量現(xiàn)場(chǎng)掛片試驗(yàn)和室內(nèi)加速試驗(yàn)。
     2.1 防腐蝕材料的試驗(yàn)
     為了模擬三峽工程的實(shí)際工況，在三峽地區(qū)建立了3個(gè)大氣腐蝕試驗(yàn)站，分別位于秭歸、三峽壩區(qū)八河口和宜昌市區(qū)；長(zhǎng)江水環(huán)境腐蝕試驗(yàn)點(diǎn)2個(gè)，分別位于葛洲壩二號(hào)船閘上、下游人字門梁系內(nèi)。針對(duì)三峽工程的具體情況組織了全國(guó)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(xué)保護(hù)方法1種，總計(jì)108種材料和防護(hù)體系，在上述5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)開展了三峽地區(qū)大氣、長(zhǎng)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(yàn)。
     試驗(yàn)材料中有：有機(jī)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(wú)機(jī)涂層（醇溶性無(wú)機(jī)富鋅、水性無(wú)機(jī)富鋅），黑色金屬（有A3、低合金鋼、中強(qiáng)鋼、高強(qiáng)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(guó)外廠商、國(guó)企、外企、集體、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)等。
     通過試驗(yàn)，獲得了材料的腐蝕數(shù)據(jù)近5000個(gè)，三峽地區(qū)大氣、長(zhǎng)江水的環(huán)境數(shù)據(jù)約400個(gè)。
     室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)選用13家單位的防腐蝕體系共34個(gè)品種。種類分為：①水溶性無(wú)機(jī)富鋅，②醇溶性無(wú)機(jī)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(yàn)結(jié)果
     （1）無(wú)機(jī)富鋅涂層對(duì)鋼鐵的陰極保護(hù)性能明顯優(yōu)于環(huán)氧富鋅涂層，但從結(jié)合強(qiáng)度上看，環(huán)氧富鋅涂層優(yōu)于無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)富鋅的保護(hù)效果更好。
     （3）從涂層的耐老化性試驗(yàn)來(lái)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(yàn)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(yīng)環(huán)境保護(hù)要求的防腐蝕材料，如水性無(wú)機(jī)涂料和無(wú)溶劑的環(huán)氧涂料等等。
     （5）從抗沖耐磨性能試驗(yàn)來(lái)看，加填料的無(wú)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(yáng)極保護(hù)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(zhǎng)效防護(hù)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(hù)壽命預(yù)計(jì)可達(dá)20年以上。熱噴金屬加封閉涂料是的長(zhǎng)效防腐蝕措施。封閉底層材料可選用滲透性強(qiáng)的各類清漆以及環(huán)氧硅氧烷等材料。
     （8）陰極保護(hù)技術(shù)在三峽工程金屬結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的研究。對(duì)犧牲陽(yáng)極法和外加電流法進(jìn)行了仔細(xì)地研究與計(jì)算，確定了陽(yáng)極材料、電流密度。保護(hù)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(hù)可使金屬結(jié)構(gòu)的保護(hù)壽命達(dá)30年左右。對(duì)于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)已在三峽臨時(shí)船閘攔污柵中進(jìn)行了實(shí)地試驗(yàn)，并取得了良好效果。
     （9）為確保防腐蝕材料的質(zhì)量，通過對(duì)各個(gè)涂料生產(chǎn)廠家調(diào)研及現(xiàn)場(chǎng)掛片試驗(yàn)，并進(jìn)行綜合比較，初步確定了6個(gè)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(duì)三峽金屬結(jié)構(gòu)涂裝施工單位的資質(zhì)、人員、設(shè)備等都有明確的規(guī)定。