IMPROVEMENT OF THE METHODS OF MEASURING THE POTENTIAL OF STEEL HULLS OF VESSELS AND SHIPS
Authors:
1.
Kamchatka State Technical University
2.
Kamchatka State Technical University
(Doctor of Chemical Sciences, Assistant Professor; Professor of the Department of Power Plants and Electrical Equipment of Ships)
Russian Federation
Russian Federation
3.
Kamchatka State Technical University
4.
Kamchatka State Technical University
(Head of the Sector of Patenting and Scientific-Qualification Activity of the Department of Science and Innovation)
Russian Federation
Russian Federation
Type:
Article
Pages:
from 7
to 12
Status:
Published
Received:
20.11.2014
Accepted:
25.11.2014
Published:
25.11.2014
Subject area:
UDK 620.19:629.5.023
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 55.42 Двигателестроение
GRNTI 55.45 Судостроение
GRNTI 73.34 Водный транспорт
GRNTI 44.31 Теплоэнергетика. Теплотехника
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 55.42 Двигателестроение
GRNTI 55.45 Судостроение
GRNTI 73.34 Водный транспорт
GRNTI 44.31 Теплоэнергетика. Теплотехника
Language:
Russian
Keywords:
steel vessel hull corrosion, electrochemical protection of vessel hull from corrosion, protection, vessel hull protection potential measurement
Abstract (English):
According to State Standard 9.056-75, it is necessary to measure the vessel hull potential occasionally during exploitation of the anticorrosion protection systems of the vessel hull. However, the vessel crews do not perform this work. One of the reasons of failure to carry out crew’s duties is unreasonable severe demand to the reference electrode arrangement in the seawater relative to the vessel hull, which is determined by State Standard 9.056-75. The aim of the study is to eliminate unreasonable severe demand of the standard procedure of measurement of steel vessel hull potential. For this reason, it is necessary to solve the following tasks: to investigate the influence of the reference electrode immersion depth into the water on the vessel hull potential measurement results, to investigate the influence of the distance between the vessel hull and the reference electrode on the vessel hull potential measurement results. The given tasks were solved by means of the planned experiments and mathematical statistics methods. The results of the experiments and calculations show that the change of the reference electrode immersion depth into the water within 0.0-5.0 m does not affect the accuracy vessel hull potential measurement results. As a result, it is determined that the distance between the vessel hull and the reference electrode may be increased up to 2 meters and the accuracy of the vessel hull potential measurement results does not even decrease. Therefore, it is shown that the steel vessel hull potential measurement procedure can be simplified rejecting the unreasonable severe demand of State Standard 9.056-75. It allows the ship crews to control the state of the steel vessel hull protection systems. The results of this control will allow to direct the vessels to the dock promptly that will lead to the reduction of the ship repairing expenditures and the periods of their accomplishment.
According to State Standard 9.056-75, it is necessary to measure the vessel hull potential occasionally during exploitation of the anticorrosion protection systems of the vessel hull. However, the vessel crews do not perform this work. One of the reasons of failure to carry out crew’s duties is unreasonable severe demand to the reference electrode arrangement in the seawater relative to the vessel hull, which is determined by State Standard 9.056-75. The aim of the study is to eliminate unreasonable severe demand of the standard procedure of measurement of steel vessel hull potential. For this reason, it is necessary to solve the following tasks: to investigate the influence of the reference electrode immersion depth into the water on the vessel hull potential measurement results, to investigate the influence of the distance between the vessel hull and the reference electrode on the vessel hull potential measurement results. The given tasks were solved by means of the planned experiments and mathematical statistics methods. The results of the experiments and calculations show that the change of the reference electrode immersion depth into the water within 0.0-5.0 m does not affect the accuracy vessel hull potential measurement results. As a result, it is determined that the distance between the vessel hull and the reference electrode may be increased up to 2 meters and the accuracy of the vessel hull potential measurement results does not even decrease. Therefore, it is shown that the steel vessel hull potential measurement procedure can be simplified rejecting the unreasonable severe demand of State Standard 9.056-75. It allows the ship crews to control the state of the steel vessel hull protection systems. The results of this control will allow to direct the vessels to the dock promptly that will lead to the reduction of the ship repairing expenditures and the periods of their accomplishment.
Keywords:
steel vessel hull corrosion, electrochemical protection of vessel hull from corrosion, protection, vessel hull protection potential measurement
steel vessel hull corrosion, electrochemical protection of vessel hull from corrosion, protection, vessel hull protection potential measurement
Введение Коррозия стальных корпусов кораблей и судов - одна из главных причин износа судов, снижения их прочности и безопасности [1, 2]. Предупреждение преждевременного износа корпуса судна (корабля) является повседневной задачей экипажа [3, 4]. Для защиты от коррозии на кораблях и судах используют системы электрохимической защиты (катодные и протекторные), которые должны обеспечить необходимый (-0,85 В) защитный потенциал корпуса [5, 6]. Согласно нормативным документам (НД) [6], при эксплуатации систем электрохимической защиты необходимо периодически измерять потенциал корпуса судна с помощью милливольтметра и хлорсеребряного электрода сравнения. Однако эти требования на кораблях и судах не выполняют. Одной из причин невыполнения экипажем своих обязанностей [6] является несовершенство методики измерений потенциала корпуса. Согласно НД [6], необходимо периодически выполнять измерения во многих контрольных точках (50 точек и более), при этом к расположению электрода сравнения предъявляются жёсткие требования, которые не всегда выполнимы. Например, расстояние между электродом сравнения и бортом судна должно быть не более 0,3 м [6]. Необходимо усовершенствовать методику измерения потенциала корпуса кораблей и судов, т. е. сделать её удобной для практического использования. В [7] показано, что количество контрольных точек, в которых необходимо провести измерения потенциала корпуса, можно сократить на порядок (достаточно провести измерения в шести контрольных точках). Однако вопрос о смягчении требований к расположению электрода сравнения до настоящего времени не решён. Для решения этой проблемы необходимы новые научные исследования. Цель и задачи исследования Цель исследования - устранить излишнюю жёсткость требований к расположению электрода сравнения в морской воде относительно корпуса судна (корабля). Для этого необходимо было исследовать влияние глубины погружения электрода сравнения в воду на результаты измерения потенциала корпуса судна и выяснить, как влияет расстояние между корпусом судна и электродом сравнения на результаты измерения потенциала корпуса судна. Эксперименты и их обсуждение Для достижения поставленных целей были выполнены следующие эксперименты. В районе миделя рыбопромыслового сейнера (РС) «Чарымово» при помощи переносного милливольтметра и хлорсеребряного электрода сравнения измеряли величину защитного потенциала корпуса судна [6]. При этом изменяли расстояние между корпусом судна и электродом сравнения от 0,3 до 5,0 м. Глубину погружения электрода выдерживали постоянной (1 м), согласно НД [6]. При каждом положении электрода выполнили 15 измерений величины защитного потенциала корпуса судна. Рассчитали среднее значение, дисперсию, стандартное отклонение, коэффициент вариации результатов измерений [8]. Результаты измерений и расчётов приведены в табл. 1. Таблица 1 Результаты измерения защитного потенциала корпуса РС «Чарымово» при расположении электрода сравнения на различном расстоянии от корпуса при глубине погружения электрода сравнения 1 м № измерения Результаты измерения защитного потенциала корпуса судна, мВ, при удалении электрода сравнения от корпуса судна на расстояние 0,3 м, 1 серия экспери ментов 1 м, 2 серия экспериментов 2 м, 3 серия экспериментов 3 м, 4 серия экспериментов 4 м, 5 серия экспериментов 5 м, 6 серия экспери ментов 1 674 674 674 673 672 671 2 675 674 674 673 672 671 3 674 673 673 673 673 671 4 674 674 673 674 672 671 5 674 674 674 673 671 671 6 674 673 674 673 672 671 7 674 674 674 673 672 671 8 673 674 674 673 672 671 9 674 674 675 672 672 671 10 675 675 674 673 672 671 11 674 674 674 673 672 671 12 674 674 674 673 672 671 13 674 674 674 673 672 671 14 674 674 674 673 672 672 15 675 674 674 673 672 671 Среднее значение Сi 674,1 673,9 673,9 673,0 672,0 671,1 Дисперсия S2 0,26 0,21 0,20 0,14 0,14 0,07 Стандартное отклонение S 0,51 0,46 0,45 0,37 0,37 0,25 Коэффициент вариации V 0,07 0,07 0,06 0,05 0,06 0,03 С помощью критерия Кохрена [9] оценили однородность дисперсий (т. к. число степеней свободы для всех выборок одинаково - fi = 14). Получили следующий результат: Дисперсии однородны, а следовательно, изменение расстояния между корпусом судна и электродом сравнения не влияет на прецизионность (воспроизводимость) результатов измерения. С помощью критерия Стьюдента [9] установили, что между результатами измерений нет значимых систематических расхождений в интервале 0,3-2,0 м. Результаты расчётов приведены в табл. 2. Таблица 2 Оценка значимости расхождения средних результатов измерений в различных сериях эксперимента Серии результатов измерений, в которых оценивалось расхождение ΔС = |С1 - Сi| Стандартное отклонение Значение критерия Стьюдента Расчётное отклонение Табличное отклонение Уровень значимости 0,05 t (0,05; 28) Уровень значимости 0,01 t (0,01; 28) 1 и 2 0,2 0,48 1,13 2,05 2,76 1 и 3 0,2 0,48 1,13 1 и 4 1,1 0,45 6,69* 1 и 5 2,1 0,45 12,78* 1 и 6 3,0 0,41 20,04* * Расхождение значимо. Результаты исследования показали, что увеличение расстояния (0,3-2,0 м) между корпусом судна и электродом сравнения в пределах 0,3-2,0 м не влияет на точность результатов контроля защитного потенциала корпуса судна (корабля) и позволяет упростить методику измерений. Затем измеряли защитный потенциал корпуса судна, изменяя глубину погружения электрода сравнения в пределах 0,0-5,0 м. Расстояние между корпусом и электродом выдерживали постоянным (0,3 м), согласно [6]. Результаты измерений и необходимые статистические расчёты приведены в табл. 3. Таблица 3 Результаты измерения защитного потенциала корпуса РС «Чарымово» при расположении электрода сравнения на различной глубине и на расстоянии 0,3 м от корпуса судна № измерения Результаты измерения защитного потенциала корпуса судна, мВ, при расположении электрода сравнения на глубине на поверхности воды, 1 серия экспериментов 1 м, 2 серия экспериментов 2 м, 3 серия экспериментов 3 м, 4 серия экспериментов 4 м, 5 серия экспериментов 5 м, 6 серия экспериментов 1 674 674 674 674 673 674 2 674 674 674 675 674 673 3 675 675 673 674 673 674 4 674 674 674 674 674 673 5 674 674 674 674 674 673 6 673 674 674 675 673 674 7 674 675 675 674 673 674 8 673 674 674 674 674 673 9 674 672 673 674 674 675 10 674 674 674 676 674 674 11 674 674 674 674 673 674 12 674 675 673 674 673 673 13 673 674 674 674 674 673 14 675 674 674 675 674 673 15 674 674 674 674 674 674 Среднее значение Сi 673,9 674,1 673,9 674,3 673,6 673,6 Дисперсия S2 0,35 0,49 0,26 0,38 0,25 0,40 Стандартное отклонение S 0,59 0,70 0,51 0,61 0,50 0,63 Коэффициент вариации V 0,08 0,10 0,07 0,09 0,07 0,09 При сравнении дисперсии по критерию Кохрена были получены следующие результаты: Дисперсии однородны, а следовательно, изменение глубины погружения электрода сравнения в пределах 0,0-5,0 м не влияет на точность результатов измерения потенциала корпуса судна (корабля). С помощью критерия Стьюдента установлено, что между результатами измерений нет значимых систематических расхождений. Результаты расчётов приведены в табл. 4. Таблица 4 Оценка значимости расхождения средних результатов измерений в различных сериях эксперимента Серии результатов измерений, в которых оценивалось расхождение ΔС = |С2 - Сi| Стандартное отклонение Значение критерия Стьюдента Расчётное отклонение Табличное отклонение Уровень значимости 0,05 t (0,05; 28) Уровень значимости 0,01 t (0,01; 28) 2 и 1 0,2 0,65 0,84 2,05 2,76 2 и 3 0,2 0,61 0,90 2 и 4 0,2 0,66 0,83 2 и 5 0,5 0,61 2,24 2 и 6 0,5 0,67 2,04 Таким образом, показано, что изменение глубины погружения электрода сравнения в пределах 0,0-0,5 м не влияет на точность результатов измерений. Снятие ограничения на глубину погружения также упрощает методику измерений. Заключение Таким образом, методику измерения защитного потенциала корпусов стальных кораблей и судов можно упростить, отказавшись от излишне жёстких требований НД к расположению электрода сравнения. Это позволит экипажам судов и кораблей осуществлять оперативный контроль состояния системы защиты стальных корпусов кораблей и судов.
1. Martkovich A. M. Bor'ba s korroziey korpusa sudna / A. M. Martkovich. M.: Morskoy transport, 1955. 170 s.
2. Zobochev Yu. E. Zaschita sudov ot korrozii i obrastaniya / Yu. E. Zobochev, E. V. Solinskaya. M.: Transport, 1984. 174 s.
3. Maksimadzhi A. I. Ocenka tehnicheskogo sostoyaniya korpusov morskih sudov / A. I. Maksimadzhi, L. M. Belen'kiy, A. S. Briner. L.: Sudostroenie, 1982. 156 s.
4. Korobcov I. M. Tehnicheskoe obsluzhivanie i remont flota / I. M. Korobcov. M.: Transport, 1975. 195 s.
5. Ulig G. T. Korroziya i bor'ba s ney / G. T. Ulig, R. U. Revi. L.: Himiya, 1989. 454 s.
6. GOST 9.056-75. Stal'nye korpusa korabley i sudov. Obschie trebovaniya k elektrohimicheskoy zaschite pri dolgovremennom stoyanochnom rezhime // URL: http://docs.cntd.ru/document/1200015017.
7. Belozerov P. A. Obosnovanie sposoba vybora kontrol'nyh tochek dlya izmereniya zaschitnogo potenciala stal'nyh korpusov korabley i sudov / P. A. Belozerov, V. A. Shvecov, O. A. Belavina, D. V. Shun'kin, D. V. Korostylev, V. A. Pahomov, S. A. Malinovskiy // Vestn. Kamchat. gos. tehn. un-ta. 2014. №. 28. S. 6-11.
8. Smagunova A. N. Algoritmy operativnogo i statisticheskogo kontrolya kachestva raboty analiticheskoy laboratorii / A. N. Smagunova, E. I. Shmeleva, V. A. Shvecov. Novosibirsk: Nauka, 2008. 60 s.
9. Smagunova A. N. Metody matematicheskoy statistiki v analiticheskoy himii / A. N. Smagunova, O. M. Karpukova. Rostov n/D: Feniks, 2012. 346 s.
