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兴嵊辏�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，歷年最高氣溫42℃，歷年最低氣溫-2℃，多年平均氣溫18℃。歷年最高水溫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%，最高達(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，最大含沙量為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�？杀�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，噴鋅腐蝕速度最大，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最好的長(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。
    3、三峽金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕措施的技術(shù)要求
    3.1 保護(hù)年限的要求
    保護(hù)年限系指在確定的防腐蝕設(shè)計(jì)方案下應(yīng)當(dāng)達(dá)到的設(shè)計(jì)保護(hù)年限，是選定涂裝材料及供貨廠家，確定防腐涂裝工藝及施工單位等需考慮的綜合因素。
    （1）對(duì)經(jīng)常處于水下或干濕交替環(huán)境，且不易檢修或檢修對(duì)發(fā)電、泄洪、航運(yùn)有較大影響者，其保護(hù)年限要求達(dá)到20年以上。
    （2）對(duì)雖然經(jīng)常處于水下或干濕交替環(huán)境，但比較易于檢修且對(duì)發(fā)電、泄洪、航運(yùn)無(wú)大影響者，其保護(hù)年限應(yīng)達(dá)到10～15年。
    （3）對(duì)于處于大氣環(huán)境者，室外的保護(hù)年限要求達(dá)到20年以上，室內(nèi)要求達(dá)到25年以上。
    （4）對(duì)外觀質(zhì)量考慮到作風(fēng)景旅游景點(diǎn)的需要，應(yīng)能耐陽(yáng)光、雨水等侵蝕，保色、保光性好，要求在5～8年內(nèi)不褪色、不失光。
    3.2 涂裝材料的技術(shù)要求
    （1）用于三峽工程的涂裝材料，應(yīng)選用經(jīng)過工程實(shí)踐證明其綜合性能優(yōu)良，且能與國(guó)際接軌的一流產(chǎn)品。
    （2）使用的涂料質(zhì)量，必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際相應(yīng)涂料標(biāo)準(zhǔn)。
    （3）涂料應(yīng)配套使用。底、中、面漆宜選用同一廠家的產(chǎn)品。
    （4）對(duì)采用金屬熱噴涂的金屬成份、純度、直徑應(yīng)符合國(guó)家的有關(guān)規(guī)范要求。
    （5）承包者采用任何一種涂料都應(yīng)具備下列資料并報(bào)監(jiān)理工程師審查：
    ①產(chǎn)品說明書、產(chǎn)品批號(hào)、生產(chǎn)日期、合格證及檢驗(yàn)資料。
    ②涂料工藝參數(shù)：包括閃點(diǎn)、比重；固體含量；表干、實(shí)干時(shí)間；涂覆間隔時(shí)間；理論涂覆率；規(guī)定溫度下的粘度范圍；規(guī)定稀釋劑的稀釋材料和稀釋比例及對(duì)各種涂覆方法的適應(yīng)性等。
    ③涂料主要機(jī)械性能指標(biāo)及組成涂料的原料性能指標(biāo)。
    ④涂料廠對(duì)表面予處理、涂裝施工設(shè)備及環(huán)境的要求等。
    3.3 涂裝施工
    （1）人員資質(zhì)條件
    ①質(zhì)檢人員應(yīng)具有國(guó)家有關(guān)部門頒發(fā)的資質(zhì)證書。
    ②操作人員應(yīng)經(jīng)過培訓(xùn)，考試合格，持證上崗。操作人員的培訓(xùn)及考試必須在國(guó)家有關(guān)職能部門的管理下進(jìn)行，并應(yīng)有一定數(shù)量的國(guó)家有關(guān)部門頒發(fā)資質(zhì)證書的操作人員。
    ③合格質(zhì)檢人員及考試合格的操作人員名單應(yīng)報(bào)監(jiān)理工程師確認(rèn)備案，其數(shù)量應(yīng)滿足涂裝施工的要求。
    （2）表面預(yù)處理
    ①除涂層修補(bǔ)外，應(yīng)采用噴射方法進(jìn)行表面預(yù)處理。
    ②噴射處理所用的磨料必須清潔、干燥。金屬磨料應(yīng)符合GB6484～6487的規(guī)定，磨料料徑應(yīng)在0.5～1.5 mm范圍內(nèi)，磨料應(yīng)不易碎裂，粉塵少，并符合環(huán)保條例的有關(guān)規(guī)定。礦物磨料粒徑應(yīng)在0.5～2.0mm范圍內(nèi)，嚴(yán)禁使用河砂。
    ③噴射處理前必須仔細(xì)清除焊渣、飛濺附著物，磨平焊疤、毛刺等，并清洗基體金屬表面可見的油脂及其他污物。
    ④噴射處理所用壓縮空氣，必須經(jīng)過冷卻裝置及油水分離器處理，以保證壓縮空氣的干燥、無(wú)油，空氣壓力在0.4～0.6 MPa范圍。
    ⑤噴射處理后的金屬表面清潔度等級(jí)：對(duì)于涂料涂裝應(yīng)不低于GB8923中規(guī)定的Sa212級(jí)，對(duì)于熱噴金屬涂裝應(yīng)達(dá)到Sa3級(jí)，對(duì)與混凝土接觸表面應(yīng)達(dá)到Sa2級(jí)，手工和動(dòng)力工具除銹只適用于涂層缺陷局部修理和無(wú)法進(jìn)行噴射處理的部位，其表面清潔度等級(jí)應(yīng)達(dá)到GB8923中規(guī)定的St3級(jí)。
    ⑥噴射處理后的表面粗糙度值：對(duì)于涂料涂裝Ry應(yīng)在40～70μm范圍以內(nèi)，對(duì)于熱噴金屬涂裝Ry應(yīng)在60～90μm范圍以內(nèi)。
    ⑦噴射除銹時(shí)，施工環(huán)境相對(duì)濕度應(yīng)不大于85%，金屬表面溫度應(yīng)不低于露點(diǎn)以上3℃，推薦采用封閉式車間進(jìn)行涂裝施工，以便有效地控制環(huán)境條件，確保質(zhì)量。露天施工時(shí)，雨、雪、降露和高溫天氣不得進(jìn)行涂裝施工。
    （3）涂裝工藝
    ①承包人（分包人）應(yīng)根據(jù)標(biāo)書的規(guī)定，制定涂裝施工工藝規(guī)程報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后，方能進(jìn)行涂裝施工。
    ②金屬噴涂工藝可采用電弧噴涂或火焰噴涂，優(yōu)先采用電弧噴涂，涂料噴涂應(yīng)采用高壓無(wú)氣噴涂。
    ③金屬表面噴射除銹經(jīng)檢查合格后，應(yīng)盡快進(jìn)行涂覆，其間隔時(shí)間可根據(jù)環(huán)境條件一般不超過4～8h。各層涂料的涂裝間隔時(shí)間，應(yīng)在前一道漆膜達(dá)到表干后才能進(jìn)行下一道涂料的涂裝，具體間隔時(shí)間可按涂料生產(chǎn)廠的規(guī)定進(jìn)行。金屬熱噴涂在尚有余溫時(shí)，再進(jìn)行封閉涂料的涂裝。
    3.4涂裝檢驗(yàn)
    （1）涂料涂裝
    ①承包人涂裝前首先要對(duì)涂料性能進(jìn)行抽檢，還應(yīng)對(duì)環(huán)境情況（溫度、濕度、天氣狀況及工件表面溫度）進(jìn)行檢測(cè)記錄。
    ②承包人涂裝前應(yīng)對(duì)表面預(yù)處理的質(zhì)量、清潔度、粗糙度等進(jìn)行檢查，合格后方能進(jìn)行涂裝。
    ③涂裝過程中對(duì)每一道涂層均應(yīng)進(jìn)行濕膜厚度檢測(cè)及濕膜的外觀檢查。
    ④涂裝結(jié)束漆膜固化后，應(yīng)進(jìn)行干膜厚度的測(cè)定、附著性能檢查、針孔檢查等。
    （2）熱噴金屬涂裝
    ①涂裝前首先要對(duì)金屬成份、純度、直徑進(jìn)行抽檢；還應(yīng)對(duì)環(huán)境情況（溫度、濕度、天氣狀況及工件表面溫度）進(jìn)行檢測(cè)記錄。
    ②涂裝前應(yīng)對(duì)表面預(yù)處理的質(zhì)量，清潔度、粗糙度等進(jìn)行檢查，合格后方能進(jìn)行涂裝。
    ③熱噴金屬后，應(yīng)對(duì)金屬涂層外觀及厚度進(jìn)行檢查，對(duì)金屬涂層的結(jié)合性能，耐蝕性及密度等應(yīng)進(jìn)行抽檢。
    ④只有在進(jìn)行金屬涂層的檢驗(yàn)并確認(rèn)合格后，才能進(jìn)行封閉涂料的涂裝。
    3.5 涂裝監(jiān)理
    在涂裝施工單位質(zhì)檢基礎(chǔ)上，由監(jiān)理工程師進(jìn)行涂裝施工全過程監(jiān)理，涂裝監(jiān)理除監(jiān)督質(zhì)量外，還將監(jiān)督涂裝資金的使用情況，確保涂裝費(fèi)用全部用在涂裝施工上。
    4、涂裝材料措施的選擇
    4.1 一期工程
    主要是臨時(shí)船閘系統(tǒng)，考慮臨時(shí)船閘為臨時(shí)設(shè)備，均采用涂料防腐，一般采取底中面三層的防腐蝕體系：結(jié)構(gòu)件一般采用環(huán)氧富鋅底漆或水性無(wú)機(jī)富鋅，中間漆為環(huán)氧云鐵，面漆為氯化橡膠，煤焦油環(huán)氧樹脂聚酰胺等，攔污柵上并采用了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)。機(jī)械設(shè)備的面漆采用可覆涂聚氨酯面漆，總厚度260～420m。
    4.2 二期工程
    （1） 熱噴金屬和涂料聯(lián)合防腐
    結(jié)構(gòu)件大部分采用熱噴鋅和熱噴AC鋁，及鋅鋁合金等長(zhǎng)效防腐蝕材料，再加封閉材料。封閉底漆為環(huán)氧清漆，中間漆為環(huán)氧云鐵，面漆為改性耐磨環(huán)氧或氯化橡膠，總厚度為300～340m。
    （2）涂料防腐
    一般采用底漆為環(huán)氧富鋅或無(wú)機(jī)富鋅，中間漆為環(huán)氧云鐵，面漆為改性耐磨環(huán)氧或可覆涂脂肪族丙烯酸聚氨脂或氯化橡膠總厚度為260～300μm，壓力鋼管底漆為無(wú)機(jī)富鋅，面漆為厚漿型環(huán)氧瀝青，總厚度不低于450m，三期工程壓力鋼管的涂裝材料為無(wú)溶劑的超強(qiáng)耐磨環(huán)氧漆，總厚度不低于800m。
    （3）埋件
    埋件的外露表面大部分采用熱噴鋅加涂料聯(lián)合防腐。
    埋件的埋入表面（與混凝土結(jié)合面）采用涂刷無(wú)機(jī)改性水泥漿，厚度為300m以上。
    （4）金屬鍍層
    閘門的連接軸、支鉸軸、吊軸、活塞桿及其它機(jī)械軸等等一般都采用了鍍鉻處理，鍍鉻層一般分硬鉻和乳白鉻，其厚度各在40～50m。有部分人字門液壓?jiǎn)㈤]機(jī)活塞桿的表面鍍黑色陶瓷。
    電站的出線結(jié)構(gòu)架和輸電鐵塔及閘門的緊固件采用熱浸鋅處理，結(jié)構(gòu)件的熱浸鋅層一般在500g/m2左右，緊固件的熱浸鋅層一般在400g/m2左右。
    （5）防腐蝕特殊材質(zhì)
    在許多特殊而重要的高流速部位為了避免銹蝕、氣蝕及沖蝕等而采用了特殊的不銹鋼復(fù)合材料。具體各部件的應(yīng)用的材料及配套措施詳見招標(biāo)文件的有關(guān)章節(jié)。
    6年來，通過對(duì)三峽地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)掛片及室內(nèi)加速試驗(yàn)，以及已經(jīng)運(yùn)用在三峽樞紐一期工程和二期工程金屬結(jié)構(gòu)的防腐蝕材料、配套體系、涂裝工藝及運(yùn)用效果來看，三峽工程金屬結(jié)構(gòu)使用的防腐蝕措施，是目前水工行業(yè)金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕最先進(jìn)的技術(shù)，最佳防腐蝕配套體系，最優(yōu)質(zhì)的防腐蝕材料和最科學(xué)的涂裝工藝及高性能的環(huán)保技術(shù)和優(yōu)良的裝飾材料。金屬?gòu)?fù)合噴涂熱噴鋅、熱噴鋁、熱噴鋅鋁合金和熱噴稀土鋁合金等先進(jìn)的長(zhǎng)效防腐蝕涂裝的先進(jìn)高新技術(shù)也廣泛運(yùn)用在三峽二期工程金屬結(jié)構(gòu)的防腐蝕涂裝上。
    三峽工程金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕措施運(yùn)用，提高了我國(guó)水工金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕的水平，運(yùn)用的防腐蝕體系具有較高科技含量，為水工金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕奠定了科學(xué)的理論基礎(chǔ)。其防腐蝕措施將在水工行業(yè)得到廣泛的推廣和運(yùn)用。