CC BY
5УДК 620.19:629.5.023
Д.П. Ястребов, В.А. Швецов
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: [email protected]
К ВОПРОСУ ПРИМЕНЕНИЯ НЕСТАНДАРТНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ СРАВНЕНИЯ
В МОРСКИХ УСЛОВИЯХ
Наиболее рациональный путь для успешной защиты морских судов от коррозии - измерение потенциала защищаемой конструкции. Потенциал конструкции определяют с помощью электродов сравнения. В статье представлен опыт по применению разных электродов сравнения разными авторами, в том числе зарубежными. Статья содержит результаты серии экспериментов в натурных условиях с применением стандартных электродов сравнения и электродов сравнения собственного изготовления. При этом контролировали разность потенциалов между электродами сравнения, находящимися в морской среде, и коррозионной защитой судна в милливольтах. Полученные результаты показали, что цинковые электроды обеспечивают высокую точность результатов контрольных измерений потенциала корпуса судна. Этот же результат получили другие авторы, что свидетельствует о незавершенности научных исследований в области электродов сравнения и требует дальнейших исследований по этому вопросу. Но уже сейчас можно сказать о возможности применения нестандартных электродов сравнения собственного изготовления экипажами судов и кораблей в морских условиях.
Ключевые слова: измерение потенциала, эффективность работы защиты от коррозии, защитный потенциал, разница потенциалов.
D.P. Yastrebov, V.A. Shvetsov
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatskу, 683003 e-mail:[email protected]
TO THE QUESTION OF NON-STANDARD REFERENCE ELECTRODES APPLICATION
IN MARINE CONDITIONS
The most rational way to protect marine vessels from corrosion successfully is to measure the potential of the protected structure. The potential of the structure is determined using reference electrodes. The experience of using different reference electrodes by different authors, including foreign ones, is presented in the paper. The results of a series of experiments in natural conditions using standard reference electrodes and self-made reference electrodes are demonstrated. At the same time, the potential difference between the reference electrodes located in the marine environment and the corrosion protection of the vessel was controlled in millivolts. The obtained results showed that zinc electrodes provide high accuracy of the results of control measurements of the ship's hull potential. The same result was obtained by other authors, which indicates the incompleteness of scientific research in the field of reference electrodes and requires further research of this issue. But even now it can be said about the possibility of using self-made non-standard comparison electrodes by the ves-selcrews in marine conditions.
Key words: potential measurement, corrosion protection performance, protective potential, potential difference.
Наиболее рациональный путь для успешной защиты морских судов от коррозии - измерение потенциала защищаемой конструкции [1]. Потенциал конструкции определяют с помощью электродов сравнения [1]. Каждый электрод сравнения имеет свой собственный потенциал, который условно выражают по отношению к потенциалу определенного электрода сравнения. К.А. Ченд-лер [2] рассмотрел характеристику наиболее распространенных электродов сравнения:
а) каломельного;
б) хлорсеребряного;
в) медно-сульфатного;
г) цинкового.
По мнению К.А. Чендлера, каломельный электрод можно использовать только в лабораторных условиях для калибровки других электродов сравнения. Хлорсеребряному электроду сравнения К.А. Чендлер дает следующую характеристику: «Нормальный электрод для морской воды не нуждается в соляном мостике». Медно-сульфатный электрод сравнения (МСЭ) К.А. Чендлер характеризует следующим образом [2]: «Наиболее распространенный электрод, может использоваться в морской воде, если часто менять раствор соляного мостика». Цинковый электрод сравнения по мнению К.А. Чендлера [2]: «Не очень точен, но надежен при длительном применении».
Все вышеперечисленные электроды сравнения рассмотрены в международном стандарте ISO 15589-2 «Катодная защита морских трубопроводов» [3]. По мнению авторов стандарта [3]:
а) хлорсеребряный электрод сравнения: «является наиболее широко используемым электродом...»;
б) медно-сульфатный электрод сравнения: «недостаточно стабилен в морской воде, ... не рекомендуется для использования в морской воде»;
в) «цинковые электроды менее точны, чем хлорсеребряные электроды сравнения.»;
г) «каломельный электрод более подходит для лабораторных испытаний».
Мнение К.А. Чендлера и других авторов повлияли на разработчиков российских стандартов [2] по защите морских судов от коррозии. В этих стандартах рекомендовано использовать в качестве электродов сравнения только хлорсеребряный электрод сравнения. Однако хлорсеребря-ный электрод сравнения имеет существенные недостатки:
а) высокую стоимость;
б) сложность хранения на судах;
в) поверку хлорсеребряных электродов сравнения осуществляют специализированные лаборатории.
Поэтому хлорсеребряные электроды сравнения не используют экипажи судов камчатского флота.
Авторы ведомственных строительных норм (ВСН 39-84) «Катодная защита от коррозии оборудования и металлических конструкций гидротехнических сооружений» допускают использование хлорсеребряного электрода сравнения собственного изготовления [4]. Они предлагают технологию изготовления пористого хлорсеребряного электрода сравнения. Однако применить эту технологию на судах невозможно вследствие ее сложности и высокой трудоемкости. По мнению этих авторов, «в качестве датчиков автоматизированных систем катодной защиты следует использовать стационарно установленные хлорсеребряные электроды сравнения» [4].
Это мнение разделяют многие авторы, в том числе: В.А. Швецов, О.А. Белов, Д.П. Ястребов, Д.В. Шунькин, Д.В. Коростылев, О.А. Белавина, С.В. Прокунин, А.А. Глаздов, А.В. Апрелев и другие авторы [4-7]. Например, Прокунин в работе [5] исследовал возможность применения электрода сравнения на основе висмута.
Целью данной статьи является обмен опытом в области применения нестандартных электродов сравнения среди экипажей судов и лиц, обслуживающих коррозионные системы в морских условиях.
Была проведена серия экспериментов в натурных условиях с применением стандартных (рекомендуемых) электродов сравнения и электродов сравнения собственного изготовления. Серия экспериментов проводилась в течение трех дней с паузой в один день. Измерения осуществлялись на судне ПЖС-219 с удовлетворительной коррозионной защитой по методике, описанной в работах [8-12]. Порядок подключения электрода сравнения при испытаниях показан на рис. 1.
2 1 """ s> ,, , ,, ,, , , , >4, 1 6
/
V)
L< 2м
Рис. 1. Порядок подключения электродов при испытаниях, где: 1 - объект исследования; 2 - фальшборт; 3 - вольтметр; 4 - соединительное устройство; 5 - электрод сравнения; 6 - морская среда
В качестве испытуемых электродов использовались:
а) электрод № 1 - электрод сравнения собственного изготовления из оцинкованной стали;
б) электрод № 2 - электрод сравнения собственного изготовления из оцинкованной стали;
в) электрод № 3 - стандартный хлорсеребряный электрод сравнения [6, 7].
В серии экспериментов электроды № 1 и 2 выполняли роль исследуемых, а электрод № 3 -роль контрольного поверочного. При этом контролировали разность потенциалов между электродом сравнения, находящимся в морской среде, и коррозионной защитой судна в милливольтах (мВ). Результаты, которые представлены в таблице, заносили в специальный бланк.
Результаты разности потенциалов электродов сравнения и судна ПЖС-219
№ п/п Результаты контроля потенциала корпуса судна, и =, мВ, полученные с помощью:
электрода № 1 (экспериментальный) электрода № 2 (экспериментальный) э (хлорсе лектрода № 3 ребряный электрод)
Дата 18.07.22 20.07.22 22.07.22 18.07.22 20.07.22 22.07.22 18.07.22 20.07.22 22.07.22
1 -33 -28 -31 -39 -32 -25 957 961 959
2 -33 -28 -31 -39 -32 -25 957 961 959
3 -33 -28 -31 -39 -32 -25 957 961 959
4 -33 -28 -31 -39 -32 -25 957 961 959
5 -32 -28 -31 -39 -32 -25 957 961 959
6 -33 -28 -31 -39 -32 -25 957 961 960
7 -33 -27 -31 -39 -31 -25 958 961 959
8 -33 -27 -31 -39 -31 -25 957 961 959
9 -32 -27 -31 -39 -31 -25 957 961 959
10 -32 -28 -31 -39 -31 -25 957 961 960
11 -32 -27 -31 -39 -31 -25 957 962 960
12 -32 -27 -31 -39 -31 -25 957 962 960
13 -33 -27 -30 -38 -31 -25 958 962 960
14 -32 -27 -30 -38 -31 -25 957 962 960
15 -32 -28 -30 -38 -31 -25 957 961 959
16 -32 -28 -30 -39 -31 -25 957 961 960
17 -32 -28 -31 -39 -31 -25 957 962 960
18 -32 -28 -31 -39 -31 -25 958 962 960
19 -32 -28 -30 -39 -32 -24 958 962 960
20 -33 -27 -30 -38 -32 -24 958 962 960
21 -32 -27 -30 -38 -31 -25 958 962 960
22 -32 -27 -30 -38 -31 -25 957 962 960
23 -32 -27 -30 -38 -31 -25 958 962 960
24 -32 -27 -30 -38 -31 -25 958 962 960
25 -32 -27 -30 -38 -31 -24 958 962 960
Цр,мВ -32,36 -27,48 -30,56 -38,64 -31,32 -24,88 957,36 961,52 959,64
Я 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
а 0,46 0,50 0,49 0,46 0,44 0,21 0,46 0,50 0,46
Б 0,23 0,25 0,25 0,23 0,22 0,11 0,23 0,25 0,23
а 0,49 0,51 0,51 0,49 0,48 0,33 0,49 0,51 0,49
Ка,% 1,42 1,82 1,61 1,19 1,39 0,85 0,05 0,05 0,05
Кг,% 3,09 3,64 3,27 2,59 3,19 4,02 0,10 0,10 0,10
¥,% 1,51 1,86 1,66 1,27 1,52 1,33 0,05 0,05 0,05
Из представленных результатов таблицы можно сделать вывод о точности и повторяемости результатов измерений электродов сравнения № 1-3 согласно У% < 10%.
Динамика изменений результатов потенциала электродов сравнения проиллюстрирована на рис. 2-4.
Из рис. 2-4 видно, что результаты стабильны в течение всего периода эксперимента. Достоверность полученных результатов экспериментальных электродов сравнения № 1, 2 подтверждается результатами, полученными с контрольного электрода № 3, в роли которого выступил поверенный хлорсеребряный электрод сравнения. Данные анализировались с учетом разности потенциала самого материала, из которого изготавливались электроды сравнения.
Таким образом, Д.П. Ястребов и другие авторы [1, 7, 8] показали, что цинковые электроды обеспечивают высокую точность результатов контрольных измерений потенциала корпусов морских судов. Эти выводы подтверждаются результатами. Полученные итоги и указанные
научные труды [1, 7, 8] свидетельствуют о незавершенности научных исследований в области электродов сравнения и требуют дальнейших исследований по этому вопросу. Но уже сейчас можно сказать о возможности применения нестандартных электродов сравнения собственного изготовления экипажами судов и кораблей в морских условиях.
Рис. 2. Динамика измерений разности потенциалов в период 18.07.22-22.07.22, полученных с помощью электрода № 1
Рис. 3. Динамика измерений разности потенциалов в период 18.07.22-22.07.22, полученных с помощью электрода № 2
Рис. 4. Динамика измерений разности потенциалов в период 18.07.22-22.07.22, полученных с помощью электрода № 3
Литература
1. Контроль систем протекторной защиты стальных судов и кораблей: Монография /
B.А. Швецов, О.А. Белов, П.А. Белозеров, Д.В. Шунькин — Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2016. - 109 с.
2. Чендлер К.А. Коррозия судов и морских сооружений. Пер. с англ. - Л.: Судостроение, 1988. - 320 с.
3. ISO 15589-2-12 Petroleum, petrochemical and natural gas industries - Cathodic protection of pipeline transportation systems. - URL: https://www.iso.org/standard/51992.html (дата обращения: 14.09.2022).
4. ВСН 39-84. Катодная защита от коррозии оборудования и металлических конструкций гидротехнических сооружений / Минэнерго СССР. - 1985. — 35 с.
5. Прокунин С.В. Методы измерения водородного показателя в сильнокислотной области // Альманах современной метрологии, 2021. — № 1 (25). — С. 89—95.
6. 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. — Астрахань, 2019. — Вып. 4. — С. 39-45.
7. 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. - Петропавловск-Камчатский, 2020. - С. 121-124.
8. 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. — Астрахань, 2021. — Вып. 2. —
C.16—23.
9. 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. — Петропавловск-Камчатский, 2020. - С. 125-129.
10. 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. — 2020. - С. 15 —21.
11. 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. Ушакевич, Г.В. Кузнецов, Б.В. Тарабанов // Вестник Астраханского государственного технического университета. — Астрахань, 2021. — Вып. 3. — С. 23—32.
12.Ястребов Д.П. К вопросу использования медных электродов для контроля защищенности от коррозии стальных корпусов судов и кораблей // Вестник Астраханского государственного технического университета. — Астрахань, 2021. — Вып. 4. — С. 43—51.
