CC BY
0УДК 620.19:629.5.023
Д.П. Ястребов, С.П. Лысянский, О.А. Белов, В.А. Швецов, В.С. Волков
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: [email protected]
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ЛАБОРАТОРНОГО УСТРОЙСТВА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
ПРОТЕКТОРНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕМЕНТОВ СЭУ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ КОРПУСА СУДНА
Безопасность эксплуатации судна в значительной степени зависит от надежности корпуса, и особенно его подводной части. С целью повышения эффективности противодействия коррозии корпусов судов, постоянно разрабатываются и совершенствуются комплексные способы защиты, включающие в себя лакокрасочные покрытия и системы электрохимической защиты (ЭХЗ). Наиболее распространенной системой ЭХЗ является система протекторной защиты, которая согласно нормативным документам (НД) должна включать следующие основные элементы: подвесные протекторы; переносные хлорсеребряные электроды сравнения (ХСЭ); переносной милливольтметр для измерения потенциала корпуса защищаемого объекта. Однако среди защитных морских протекторов нередко встречаются случаи брака. В случае использования таких протекторов возникает преждевременный коррозионный износ металлоконструкции, который способен вызвать дополнительные затраты при проведении и без того дорогостоящего ремонта. Существующие методики по оценке работоспособности протекторов достаточно трудоемки, а технические средства для контроля отсутствуют на судах из-за дороговизны и сложности хранения. Поэтому для решения этой проблемы было разработано лабораторное устройство диагностирования судовых протекторов для корпусов судов и элементов СЭУ. Статья посвящена вопросу оценки работоспособности лабораторной установки диагностирования судовых протекторов для корпусов судов и элементов СЭУ. Для оценки ее работоспособности были проведены экспериментальные исследования, которые представлены в данной работе.
Ключевые слова: судовой протектор, коррозионная защита, измерение потенциала, эффективность, коррозионная защита элементов СЭУ, защитный потенциал, разница потенциалов.
D.P. Yastrebov, S.P. Lysyansky, O.A. Belov, V.A. Shvetsov, V.S. Volkov
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatskу, 683003 e-mail: [email protected]
EXPERIMENTAL STUDIES OF LABORATORY DEVICE OPERATION FOR DIAGNOSING PROTECTION OF SPP ELEMENTS AND SHIP HULL ELECTROCHEMICAL PROTECTION
The safe operation of a ship depends to a large extent on the reliability of the hull and, in particular, its underwater section. In order to increase the effectiveness of corrosion protection of ship hulls, complex protection methods, including paints and electrochemical protection systems (ECP), are constantly being developed and improved. The most widespread system of ECP is the protection system, which, according to ND, should include the following main elements: suspended protectors; portable chlorosilver reference electrodes (CSE); portable millivoltmeter for measuring the hull potential of the protected object. However, it is not uncommon for marine protectors to fail. When such protectors are used, premature corrosion deterioration of the metal structure occurs, which can cause additional costs in the course of already expensive repairs. Existing methods of assessing protector performance are labour-intensive, and technical means of inspection are not available on ships due to the cost and complexity of storage. Therefore, in order to solve this problem, a laboratory device for the diagnosis of ship protectors for hulls and elements of EMS has been developed. The article is devoted to the issue of evaluating the operability of the laboratory device for diagnosing ship protectors for ship hulls and elements of EEU. In order to assess its operability, experimental studies which are presented in this paper were carried out.
Key words: ship protector, corrosion protection, potential measurement, efficiency, corrosion protection of power plant elements, protective potential, potential difference.
Коррозия - одна из главных причин износа судов, снижения их прочности и безопасности. Борьба с коррозией на флоте является приоритетной государственной задачей. Современные морские суда и корабли в своем большинстве целиком построены из стали и металлических сплавов, имеют на своем борту металлические механизмы и элементы, подверженные коррозии.
Коррозия наносит непоправимый вред обшивке бортов, надстройкам, леерным ограждениям, трубопроводам, цистернам, топливным и балластным танкам, элементам энергетических установок и другим конструкциям судна. Основным элементом, подвергающимся коррозии и отвечающим за живучесть судна и безопасность экипажа на борту, является корпус. Безопасность эксплуатации судна в значительной степени зависит от надежности корпуса, и особенно его подводной части. С целью повышения эффективности противодействия коррозии корпусов судов, постоянно разрабатываются и совершенствуются комплексные способы защиты, включающие в себя лакокрасочные покрытия и системы электрохимической защиты (ЭХЗ).
Наиболее распространенной системой ЭХЗ является система протекторной защиты, которая согласно НД [1, 2] должна включать следующие основные элементы: подвесные протекторы; переносные хлорсеребряные электроды сравнения (ХСЭ); переносной милливольтметр для измерения потенциала корпуса защищаемого объекта. Однако среди защитных морских протекторов нередко встречаются случаи брака. В случае использования таких протекторов возникает преждевременный коррозионный износ металлоконструкции, который способен вызвать дополнительные затраты при проведении и без того дорогостоящего ремонта. Существующие методики [1, 2] по оценки работоспособности протекторов достаточно трудоемки, а технические средства для контроля отсутствуют на судах из-за дороговизны и сложности хранения. Поэтому для решения этой проблемы было разработано лабораторное устройство диагностирования судовых протекторов для корпусов судов и элементов СЭУ. Для оценки его работоспособности были проведены следующие экспериментальные исследования.
Цель статьи - оценить работоспособность лабораторной установки диагностирования судовых протекторов для корпусов судов и элементов СЭУ.
Сконструировали установку на основании результатов авторов [1-4] в области диагностирования ЭХЗ на судах. В эксперименте участие принимали алюминиевые, магниевые и цинковые протекторы. А именно:
1) 2 протектора из сплава алюминия серии: 1А и 5-АП;
2) 2 протектора из сплава магния серии: 3-МП1 и 6-МП1;
3) 2 протектора из сплава цинка серии 3-ЦП1 и 5-ЦП-1.
Эксплуатация устройства происходит следующим образом:
- непокрытый стальной контейнер наполняют натуральной или искусственной морской водой до установленной отметки;
- контролируемый протектор размещают в перфорированном диэлектрическом контейнере в вертикальном положении и фиксируют его положение с помощью диэлектрического поплавка;
- к стальной арматуре протектора присоединяют с помощью самозажимного контакта измерительный кабель, снабженный кабельным наконечником;
- через 15 минут после размещения контролируемого протектора в морской воде измеряют разность потенциалов (ДЦ) между протектором и электродом сравнения с помощью электроизмерительного устройства;
- результаты контроля качества протектора считают удовлетворительными, если выполняется условие:
а) для сплавов марки АП: ДЦ = |95^130| мВ;
б) для сплавов марки ЦП: ДЦ = |70^85| мВ;
в) для сплавов марки МП: ДЦ = |400^460| мВ;
- после измерения разности потенциалов между контролируемым протектором и электродом сравнения измеряют с помощью амперметра силу тока в измерительной электрической цепи, образованной контролируемым протектором, амперметром, стальным контейнером, морской водой;
- результаты контроля считают удовлетворительными, если выполняется условие:
а) для сплавов марки АП: I > = 42 мА;
б) для сплавов марки ЦП: I > = 40 мА;
в) для сплавов марки МП: I > = 145 мА.
Данное устройство целесообразно использовать экипажами судов.
В таблице приведена зависимость показателя разности потенциала от времени, в течение которого протектор находился в установке.
Зависимость разности потенциалов между протекторами и электродом сравнения от времени,
проведенного протекторами в воде
Время Разница потенциалов
1-А 5-АП 3-МП1 6-МП1 3-ЦП1 5-ЦП
0,5 мин 366 315 976 790 250 154
1 мин 371 335 965 791 268 166
1,5 мин 388 339 960 794 281 171
2 мин 389 340 954 797 291 173
2,5 мин 387 340 950 802 301 175
3 мин 386 340 946 806 310 175
4 мин 383 340 941 814 326 175
5 мин 383 340 935 822 340 175
6 мин 383 340 930 830 352 175
7 мин 383 340 926 837 354 175
8 мин 383 340 922 843 375 175
9 мин 383 340 920 850 387 175
10 мин 383 340 920 856 398 175
11 мин 383 340 920 861 409 175
12 мин 383 340 920 866 418 175
13 мин 383 340 920 870 426 175
14 мин 383 340 920 874 432 175
15 мин 383 340 920 878 437 175
16 мин 383 340 920 881 440 175
17 мин 383 340 920 883 443 175
18 мин 383 340 920 885 446 175
19 мин 383 340 920 885 448 175
20 мин 383 340 920 885 447 175
Полученные результаты позволяют нам прогнозировать время работоспособности образцов в лабораторных условиях [3, 4]. Комплексные испытания лабораторного устройства и сама сборка лабораторного образца заняли период с марта по июнь 2023 г. Таким образом, на основании испытаний, проводимых с сентября по ноябрь 2023 г., можно сделать вывод, что собранный лабораторный образец устройства работоспособен на основании проведенных ранее исследований [5-8], так как результаты диагностики исследуемых протекторов соответствуют требованиям [1, 2].
В течение периода с 23 по 29 сентября 2023 г. проводились исследование основных показателей работы установки и испытания при работе с электродами сравнения [9-17]. Были произведены измерения разности потенциалов для поверки электрода сравнения [18-20]. Использовали 2 хлорсеребряных электрода сравнения. Один выступил в роле эталонного, а второй в роли рабочего. Обработанные результаты исследования представлены на рисунке. Из полученных результатов мы сделали обоснование о стабильности и соразмерности измерений электродов сравнения на созданной установке. Исходя из того, что коэффициент вариации во всех случаях меньше 30%, обработанные данные можно использовать, и доверительный ряд считается положительным
и=
Дата контроля
Динамика результатов испытаний электродов в период времени 23.09.2023-29.09.2023
17,00 16,00 15,00
23.09.2023 24.09.2023 25.09.2023 26.09.2023 27.09.2023 28.09.2023 29.09.2023
Полученные результаты (рис.) находятся в доверительном интервале, т. к. разность потенциалов менее 20 мВ, что соответствует требованиям документов [2].
Из результатов проведенных исследований мы можем сделать заключение об эффективности работы лабораторного устройства для диагностирования протекторной защиты элементов СЭУ и электрохимической защиты корпуса судна. Полученные результаты диагностирования различных эталонных протекторов из сплавов: алюминия, магния и цинка соответствуют требованиям стандартов [1, 2], что свидетельствует о надежности устройства. Методика диагностирования разности потенциалов и номинала защитного тока демонстрируют стабильные и точные данные, при этом полученные результаты можно отнести к категории точных, т. к. коэффициент вариации испытуемых электродов сравнения менее 30%, что указывает на высокую точность измерений. Учитывая полученные результаты, установку рекомендуется использовать экипажам судов и кораблей для обеспечения надежного контроля и своевременной диагностики протекторной защиты судовых элементов, что способствует поддержанию долговечности и безопасности эксплуатации судна. Использование разработанного устройства экипажами судов целесообразно, т. к. не вызывает трудностей при эксплуатации устройства, а также за счет нетребовательности к условиям хранения.
Литература
1. ГОСТ 9.056-75. Стальные корпуса кораблей и судов. Общие требования к электрохимической защите. Введ. 1976-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 20 с.
2. РЗК-НК-01. Руководство по защите корпусов наводных кораблей ВМФ от коррозии и обрастания. - М.: Военное изд-во, 2001. - 258 с.
3. Пат. 2685459 Установка для испытаний электродов сравнения в морских условиях: Российская Федерация, МПК G01N 17/02, C23F 13/16 / А.Ю. Копысов, В.Ю. Корзинин, А.В. Гончаров, А.В. Валюшок, А.В. Замятин; заявитель и патентообладатель Публичное акционерное общество «Транснефть» (ПАО «Транснефть») ^Ц); Общество с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт трубопроводного транспорта» (ООО «НИИ Транснефть») ^Ц). - № 2017136074; заяв. 11.10.20217; опубл. 18.04.2018.
4. Пат. 169581 Устройство для контроля протекторной защиты стальных корпусов кораблей и судов: Российская Федерация, МПК G01N 17/02 / В.А. Швецов, О.А. Белов, Д.В. Шунькин, О.А. Белавина, С.П. Лысянский, В.В. Адельшина; заявитель и патентообладатели: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Камчатский государственный технический университет; RU 169581 Ц1; заяв. 04.10.2016; опубл. 23.03.2017.
5. Белов О.А., Швецов В.А., Ястребов Д.П. Обоснование оптимальной периодичности контроля работы протекторной защиты стальных корпусов судов // Эксплуатация морского транспорта. - Новороссийск, 2017. - № 1(82). - С. 41-48.
6. Внедрение усовершенствованного способа контроля систем протекторной защиты стальных корпусов судов камчатского флота / О.А. Белов, В.А. Швецов, Д.П. Ястребов, О.А. Белавина, Д.В. Шунькин // Вестник Камчатского государственного технического университета. Петропавловск-Камчатский, 2017. - Вып. 39. - С. 6-11.
7. Обоснование возможности исключения внешнего осмотра систем протекторной защиты стальных корпусов судов / В.А. Швецов, О.А. Белов, О.А. Белавина, Д.П. Ястребов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - Астрахань, 2017. - Вып. 1. - С. 29-38.
8. Ястребов Д.П., Швецов В.А., Рогожников А.О. К вопросу оптимизации контроля работы протекторной защиты стальных корпусов морских судов // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование: Материалы XIII Нац. (всерос.) науч.-практ. конф. (29-30 марта 2022 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2022.- С. 159-163.
9. К вопросу использования цинковых электродов для контроля протекторной защиты судов и кораблей / Д.П. Ястребов, Д.В. Шунькин, А.О. Рогожников, Г.В. Кузнецов // Вестник Астраханского государственного технического университета. - 2021. - Вып. 2. - С. 16-23.
10. К вопросу использования стальных пластин для контроля протекторной защиты корпусов судов и кораблей / Д.П. Ястребов, О.А. Белов, В.А. Швецов, О.А. Белавина, С.А. Зайцев //
Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития Материалы Второй междунар. науч.-практ. конф. (23-25 октября 2019 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2020. - С. 125-129.
11. К вопросу использования электродов из судокорпусной стали для контроля защищенности от коррозии корпусов судов и кораблей / Д.П. Ястребов, О.А. Белов, В.А. Швецов, Б.В. Тара-банов, С.А. Зайцев // Вестник Астраханского государственного технического университета. -№ 2. - 2020. - С. 15-21.
12. К вопросу использования алюминиевых электродов для контроля защищенности от коррозии стальных корпусов судов и кораблей / Д.П. Ястребов, О.А. Белов, В.А. Швецов, А.П. Уша-кевич, Г.В. Кузнецов, Б.В. Тарабанов // Вестник Астраханского государственного технического университета. - 2021. - Вып. 3. - С. 23-32.
13. Ястребов Д.П. К вопросу использования медных электродов для контроля защищенности от коррозии стальных корпусов судов и кораблей // Вестник Астраханского государственного технического университета. - 2021. - Вып. 4. - С. 43-51.
14. Ястребов Д.П. К вопросу изготовления цинковых электродов сравнения для морских судов и кораблей // Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер.: Морская техника и технология. - 2022. - № 4. - С. 38-46.
15. Shunkin D.V., Yastrebov D.P., Belov O.A. et al. On the issue of using control electrodes for the marine vessel protectors technical diagnostics // Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Marine Engineering and Technologies. - 2023. - № 4. - С. 17-24.
16. К вопросу развития стандартных электродов сравнения и перспективы их использования для контроля протекторной защиты морских судов и кораблей / Д.П. Ястребов, В.А. Швецов, Ю.В. Крутень, П.Г. Калин // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Шестой нац. (всерос.) науч.-техн. конф. (9-10 ноября 2023 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2024. - С. 28-33.
17. Ястребов Д.П., Белов О.А. Обоснование возможности использования нестандартных электродов сравнения при оценке антикоррозионной защиты морских инженерных сооружений // Инновационное развитие рыбной отрасли в контексте обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации: Материалы VI Нац. науч.-техн. конф. - Владивосток: Дальневосточный гос. техн. рыбохоз. ун-т, 2023. - С. 381-387.
18. О выборе электродов для контроля систем протекторной защиты стальных судов и кораблей / Д.П. Ястребов, О.А. Белов, В.А. Швецов, О.А. Белавина // Вестник Астраханского государственного технического университета. - 2019. - Вып. 4. - С. 39-45.
19. О целесообразности использования хлорсеребряных электродов для контроля систем протекторной защиты стального корпуса судна / Д.П. Ястребов, О.А. Белов, В.А. Швецов, А.П. Ушакевич, Г.В. Кузнецов // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Второй междунар. науч.-практ. конф. (23-25 октября 2019 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2020. - С. 121-124.
20. К вопросу проверки потенциала судовых хлорсеребряных электродов сравнения / О.А. Белов, Д.П. Ястребов, В.А. Швецов, Б.В. Рыбалка // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Шестой нац. (всерос.) науч.-техн. конф. (9-10 ноября 2023 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2024. - С. 4-8.
