CC BY
0УДК 620.19:629.5.023
Д.П. Ястребов
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: [email protected]
К ВОПРОСУ СОЗДАНИЯ ЛАБОРАТОРНОГО УСТРОЙСТВА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПРОТЕКТОРНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕМЕНТОВ СЭУ
и __»
И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ КОРПУСА СУДНА
Статья посвящена теме диагностирования работоспособности протекторной защиты, которая используется на морских судах. В протекторной защите применяются судовые протекторы, которые широко распространены на судах, в том числе в элементах судовой энергетической установки (СЭУ), к примеру, в теплообменных аппаратах, кингстонных решетках, где осуществляется забор морской воды для охлаждения СЭУ, танков для защиты от коррозии. 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 устройства и методики по оценке работоспособности судовых протекторов достаточно трудоемки и поэтому не применяются экипажами судов. В работе рассмотрен вопрос о создании простого эффективного устройства диагностирования судовых корпусных протекторов и протекторов элементов СЭУ.
Ключевые слова: судовой протектор, коррозионная защита, измерение потенциала, эффективность коррозионной защиты элементов СЭУ, защитный потенциал, разница потенциалов.
D.P. Yastrebov
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatskу, 683003 e-mail: [email protected]
ON THE ISSUE OF CREATING A LABORATORY DEVICE FOR DIAGNOSING PROTECTION OFPOWER PLANT ELEMENTS AND ELECTROCHEMICAL PROTECTION OF SHIP'S HULL
The topic of diagnosing the performance of sacrificial protection used on sea vessels is discussed. In sacrificial protection, marine protectors are used, which are widely used on ships, including in elements of the marine power plant (MPP), for example, in heat exchangers, sea-cock grates, where sea water is taken in to cool the MPP, tanks for corrosion protection. However, among protective marine protectors, there are often cases of defects. In the case of using such protectors, premature corrosion wear of the metal structure occurs, which can cause additional costs during the already expensive repair. Existing devices and methods for assessing the performance of marine protectors are quite labor-intensive and therefore are not used by ship crews. The paper considers the issue of creating a simple effective device for diagnosing marine hull protectors and protectors of MPP elements.
Key words: ship protector, corrosion protection, potential measurement, efficiency of corrosion protection of power plant elements, protective potential, potential difference.
На рыбопромысловых судах в основном используется протекторная защита. Наиболее распространена так называемая пассивная защита, в которой применяются судовые протекторы, которые широко распространены на судах, в том числе в элементах судовой энергетической установки (СЭУ), к примеру, в теплообменных аппаратах, кингстонных решетках, где осуществляется забор морской воды для охлаждения СЭУ, танков. Однако среди защитных морских протек-
Данная статья заняла первое место в конкурсе на лучшую научную статью студентов, курсантов, молодых ученых КамчатГТУ в номинации «Лучшая неопубликованная научная статья молодых ученых» (октябрь 2024 г.).
торов 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.
Цель статьи - разработать простое устройство диагностирования для оценки работоспособности судовых корпусных протекторов и протекторов для элементов СЭУ для экипажей судов и кораблей.
Анализ существующих методик и устройств технического диагностирования
протекторов морских судов
Развитие технических средств и методов защиты от коррозии элементов коррозионной защиты металлических частей судна представляется актуальной задачей. Решение данной проблемы будет способствовать повышению безопасности мореплавания, надежности в целом и элементной базы, снижению затрат на ремонт металлических частей корпуса и их элементов.
Рассмотрим ключевые (основные) результаты исследований в области разработок и испытаний усовершенствованных хлорсеребряных электродов (ХСЭ). Российские изобретатели разработали конструкцию электрода сравнения длительного действия (рис. 1).
Данный электрод сравнения применяется для диагностики свойств катодным методом трубопроводов. Рассматриваемое устройство нецелесообразно и трудоемко применять на морском флоте. Кроме того в результате исследования пришли к выводу, что данный тип электродов имеет высокую цену. Эти недостатки не позволяют использовать данные устройства на морских судах. Целесообразнее использовать их в трубопроводах. Конструкции модернизированных альтернативных электродов рассмотрены на рис. 2.
Рис. 2. Схема улучшенного ХСЭ
Электроды сравнения, представленные на рис. 1, являются модернизированным вариантом применяемых ХСЭ, в конструкции которых был применен новый тип корпусов из диэлектрика. Но описанные электроды невозможно продолжительно эксплуатировать экипажами судов из-за трудности в хранении. Из-за недостатков ХСЭ необходимо рассмотреть электрод новой конструкции.
Известна методика, позволяющая оценить работоспособность протекторной защиты методом, приведенном в НД [1]. Предлагается использовать устройство (ДВ-3) [2-4]. На рис. 3 приведена электроизмерительная схема. Но существует необходимость оценки рабочих параметров новых протекторов или демонтированных. Данное устройство не может справиться с требуемой задачей.
Рис. 3. Устройство для измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов (ДВ-3)
Можем сделать вывод, что для устройств диагностики электрохимической защиты на судах Камчатского края необходимо внедрение более простых в эксплуатации электродов сравнения и измерительных устройств, которые являются главным элементом в их конструкции. Более удобные в эксплуатации устройства диагностики электрохимической защиты судов существенно снизят трудоемкость диагностики и прежде всего хранения. Поэтому в области разработки как электродов сравнения, так и измерительных устройств возникает острая нехватка исследования нестандартных электродов сравнения.
Создание лабораторного образца устройства технического диагностирования судовых протекторов с внедрением ручного и автоматизированного методов контроля
Для сборки образца устройства, а также дальнейших исследований были закуплены следующие устройства и материалы, которые представлены в таблице.
Список приобретенных устройств для сборки лабораторного образца устройства
Наименование Стоимость, руб. Количество, шт. Общая стоимость, руб.
UT50A UNI-T Мультиметр цифровой 4 000 1 4 000
Мультиметр MY62 MASTECH 4 000 1 4 000
Тепловизор FLIR ONE PRO 41 900 1 41 900
Экран LCD12864 HDMI (3.3V Blue Backlight) 6 200 2 12 400
Программируемый портативный мини-смарт-паяльник Pine64 6 400 2 12 800
3D-принтер FLASHFORCE 60 000 1 60 000
Электроды сравнения (ХСЭ) 16 150 2 32 300
Термопринтер TTL QR205 3 140 1 3 140
Филамент для трехмерной печати 29 000 1 29 000
Итого 199 540
Также для изготовления комплектующих устройства необходима была 3D-печать, поэтому был приобретен 3D-принтер FLASHFORCE, представленный на рис. 4.
Рис. 4. SD-принтер FLASHFORCE
Корпус лабораторного образца представляет собой контейнер, выполненный из диэлектрического материала, он наполнен натуральной или искусственной морской водой, в центре контейнера размещен перфорированный диэлектрический контейнер, выполненный с возможностью установки в нем испытательного образца, выполненного в виде сменного стандартного протектора.
Во время диагностирования морских протекторов ручным методом контроля используется мультиметр. Одну из клемм мультиметра подключают к морскому протектору, зафиксированному в воде, вторую клемму подключают к электроду сравнения. Сам же мультиметр настраивают на измерение постоянного напряжения (рис. 5). После снятия показаний устанавливают соответствие результатов измерений с нормативной документацией [1].
Лабораторный образец обладает следующими техническими характеристиками: возможность эксплуатации при температуре от -5 до 65°C; раствором выступает морская вода; электрическое сопротивление устройства составляет не более 1 кОм; потенциал, относительно хлорсеребряного электрода около 970 мВ; плотность тока на аноде от 0,4 до 4,0 мА/см2 в течение (24 ± 1) ч.
Рис. 5. Лабораторная установка для исследования характеристик
Созданный на опыте и результатах в области коррозионной защиты [5-15] лабораторный образец соответствует требованиям в области диагностирования коррозионной защиты [1], что позволяет проводить дальнейшие исследования по диагностированию судовых протекторов [1] Это подтверждается результатами эксперимента по оценке поверки электродов сравнения на разработанном устройстве с применением автоматизированного метода диагностирования. Динамика изменений результатов потенциала электродов сравнения проиллюстрированы на рис. 6.
Рис. 6. Динамика изменений результатов измерений потенциала электродов сравнения
1. Разработанное устройство диагностирования может быть использовано экипажами судов и кораблей для более точной оценки работоспособности судовых корпусных протекторов и протекторов для элементов СЭУ.
2. Разработать устройство диагностирования позволит упросить процесс оценки работоспособности судовых корпусных протекторов и протекторов для элементов СЭУ для экипажей судов и кораблей.
Литература
1. ГОСТ 26501-85. Корпуса морских судов. Общие требования к электрохимической защите. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 7 с.
2. 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.
3. 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. - 2017. -Вып. 39. - С. 6-11.
4. 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. - 2017. - Вып. 1. - С. 29-38.
5. 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.
6. 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 междунар. науч.-техн. конф. (23-25 октября 2019 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2020. - С. 121-124.
7. 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.
8. Ястребов Д.П., Белов О.А., Швецов В.А., Белавина О.А., Зайцев С.А. К вопросу использования стальных пластин для контроля протекторной защиты корпусов судов и кораблей // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы междунар. науч.-техн. конф. (23-25 октября 2019 г.). - Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2020.- С. 125-129.
9. 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.
10. 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.
11. 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.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. Ястребов Д.П., Белов О.А. Обоснование возможности использования нестандартных электродов сравнения при оценке антикоррозионной защиты морских инженерных сооружений // Материалы VI Нац. научн.-техн. конф. - Владивосток: Дальневосточный гос. техн. рыбохоз. ун-т, 2023. - С. 381-387.
