USE OF ELECTRO-COAL COMPONENTS WHILE ESTIMATING THE POTENTIAL FUNCTION OF THE SHIP STEEL HULLS
Authors:
1.
Kamchatka State Technical University
2.
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
3.
Kamchatka State Technical University
4.
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
Type:
Article
Pages:
from 27
to 31
Status:
Published
Received:
20.02.2015
Accepted:
25.02.2015
Published:
25.02.2015
Subject area:
UDK 681.5:629.5.023
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:
ship steel hull corrosion, ship hull electrochemical prevention from corrosion, estimation of ship hull potential function, reference electrode, electro-coal components
Abstract (English):
Corrosion is one of the basic reasons of the ship hull strength retrogression; therefore, it is necessary to control the operational mode of the systems of the ship steel hull electrochemical prevention from corrosion. At the same time, it is necessary to estimate the ship steel hull potential function by means of mobile mill voltmeter and standard reference silver-chloride electrode. However, the advisable for the usage reference silver-chloride electrode is characterized by the volatility of the potential function. Therefore, it is necessary to check occasionally its operability by means of the standard reference silver-chloride electrode. But it is impossible to prepare the reference silver-chloride electrode in marine conditions. The necessity of rejection from the usage of the standard reference electrodes while estimating the ship steel hull potential function is explained. It is shown that instead of the reference electrodes the use of ship electro-coal components is practicable, for example, the brushes for electric machines, whose exploitation period is over. The obtained experimental and design data demonstrated that the precision of the results does not worsen while using the brushes for electric machines instead of the reference silver-chloride electrode. It is easy to bring the results of the estimation of the ship hull potential function to the standard norms by introducing the appropriate corrections. Besides, substitution of the reference silver-chloride electrode for the ship electro-coal components will allow controlling the operational mode of the systems of the ship steel hull electrochemical protection effectively. This hypothesis is confirmed by the practical usage of the alternative reference electrodes at the fishing seiner "Charymovo".
Corrosion is one of the basic reasons of the ship hull strength retrogression; therefore, it is necessary to control the operational mode of the systems of the ship steel hull electrochemical prevention from corrosion. At the same time, it is necessary to estimate the ship steel hull potential function by means of mobile mill voltmeter and standard reference silver-chloride electrode. However, the advisable for the usage reference silver-chloride electrode is characterized by the volatility of the potential function. Therefore, it is necessary to check occasionally its operability by means of the standard reference silver-chloride electrode. But it is impossible to prepare the reference silver-chloride electrode in marine conditions. The necessity of rejection from the usage of the standard reference electrodes while estimating the ship steel hull potential function is explained. It is shown that instead of the reference electrodes the use of ship electro-coal components is practicable, for example, the brushes for electric machines, whose exploitation period is over. The obtained experimental and design data demonstrated that the precision of the results does not worsen while using the brushes for electric machines instead of the reference silver-chloride electrode. It is easy to bring the results of the estimation of the ship hull potential function to the standard norms by introducing the appropriate corrections. Besides, substitution of the reference silver-chloride electrode for the ship electro-coal components will allow controlling the operational mode of the systems of the ship steel hull electrochemical protection effectively. This hypothesis is confirmed by the practical usage of the alternative reference electrodes at the fishing seiner "Charymovo".
Keywords:
ship steel hull corrosion, ship hull electrochemical prevention from corrosion, estimation of ship hull potential function, reference electrode, electro-coal components
ship steel hull corrosion, ship hull electrochemical prevention from corrosion, estimation of ship hull potential function, reference electrode, electro-coal components
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 [6], при эксплуатации систем электрохимической защиты необходимо периодически измерять потенциал корпуса судна с помощью переносного милливольтметра и хлорсеребряного электрода сравнения. Однако эти требования на кораблях и судах не выполняются. Причиной невыполнения экипажем своих обязанностей является несовершенство методики измерений потенциала корпуса и низкие эксплуатационные характеристики хлорсеребряных электродов [5, 7, 8]. Предложения по совершенствованию методики измерения защитного потенциала корпуса судна изложены в [7, 8]. Однако вопрос о замене хлорсеребряных электродов на альтернативные варианты до настоящего времени не решён. Для решения этой проблемы необходимы новые научные исследования, при выполнении которых следует учитывать реальные условия работы экипажей судов в море. Цель и задачи исследования Цель исследования - обосновать возможность использования судовых (корабельных) электроугольных изделий вместо электродов сравнения при измерении потенциала стальных корпусов кораблей и судов. Для этого необходимо было обосновать возможность использования в качестве электродов сравнения меднографитных, электрографитированных и угольнографитных щёток; оценить метрологические характеристики результатов измерений потенциала корпуса судна, полученные при использовании альтернативных электродов сравнения; определить поправки, которые необходимо добавить к результату измерений для приведения их к стандартным результатам. Эксперименты и их обсуждение Для достижения поставленной цели был выполнен следующий эксперимент. Измеряли потенциал стального корпуса судна рыбопромыслового сейнера «Чарымово». При измерении потенциала использовали различные по маркам и размерам щетки для электрических машин, у которых закончился срок эксплуатации [9]: меднографитные (двух размеров: 16 20 25 и 8 10 25); электрографитированные (двух размеров: 16 20 50 и 8 10 25); угольнографитные (двух размеров: 20 30 40 и 9 10 39). Кроме того, выполнили стандартные [3] измерения потенциала корпуса с использованием хлорсеребряного электрода сравнения. Контрольная точка для измерений потенциала была выбрана в районе миделя судна [7]. Измерения выполняли по методике [3]. При использовании каждой отдельной щетки для электрических машин, а также хлорсеребряного электрода выполнили 30 измерений потенциала корпуса судна. Измерения проводили в условиях стоянки судна у причала при минимальном волнении моря. Результаты измерений и расчётов [10, 11] приведены в таблице. Результаты измерений потенциала стального корпуса судна при использовании различных марок щеток и хлорсеребряного электрода, мВ № измерения Щётки, с размерами, мм Меднографитные Электрографитированные Угольнографитные Хлорсеребряный электрод 16 20 25, С1 8 10 25, С2 16 20 50, С3 8 10 25, С4 20 30 40, С5 9 10 39, С6 С7 1 650 650 647 647 647 647 780 2 650 649 648 647 648 646 780 3 650 649 647 648 647 646 779 4 649 650 647 647 647 647 780 5 650 650 646 648 648 647 781 6 649 651 647 648 647 648 781 7 649 649 647 649 648 648 780 8 648 650 647 648 647 647 778 9 649 650 648 647 646 647 780 10 650 650 648 648 647 648 779 11 650 651 647 648 648 647 780 12 649 651 647 648 647 646 780 13 650 651 648 649 647 646 780 14 650 650 649 648 647 647 779 15 650 650 647 648 646 647 781 16 650 650 647 649 646 646 780 17 650 649 648 648 647 647 780 18 650 650 647 647 647 647 780 19 648 650 647 647 647 647 781 20 649 650 646 648 647 647 779 21 650 649 647 646 647 646 780 22 650 648 647 647 647 647 780 23 650 650 646 647 648 647 780 24 650 650 647 647 646 648 781 25 649 650 648 647 648 647 781 26 649 649 647 647 647 647 780 27 649 650 647 648 647 647 780 28 649 650 648 647 647 647 780 29 650 649 647 648 647 647 781 30 650 650 647 647 646 647 780 Среднее значение Ci 649,53 649,83 647,20 647,60 647,03 646,93 780,03 Дисперсия S2 0,39 0,48 0,44 0,52 0,34 0,34 0,51 Стандартное отклонение S 0,62 0,69 0,66 0,72 0,58 0,58 0,71 Коэффициент вариации V 0,09 0,11 0,10 0,11 0,09 0,09 0,09 Критерий Фишера F = 1,23 < Fкр = 3,00 F = 1,18 < Fкр = 3,00 F = 1,02 < Fкр = 3,00 - Критерий Стьюдента t = 1,76 < tкр = 2,66 t = 2,25 < tкр = 2,66 t = 0,67 < tкр = 2,66 - Величина поправки Ci - C7 130,5 130,2 132,83 132,43 133,00 133,10 - Примечание. Все выборочные дисперсии однородны, т. к., по критерию Кохрена [11], Gmax = 0,52/(0,39 + + 0,48 + 0,44 + 0,52 + 0,34 + 0,34 + 0,51) = 0,1722 < Gmax (0,05; m = 7; f = 29) = 0,2445. Результаты исследования показывают, что при использовании щеток для электрических машин вместо хлорсеребряного электрода сравнения прецизионность результатов измерения не ухудшается. При этом размеры щеток не влияют на результаты измерения потенциала корпуса судна. Результаты измерений потенциала, полученные при использовании щеток для электрических машин, легко привести к стандартному виду [3]. Для этого в результаты измерения необходимо ввести соответствующую поправку. Заключение Для измерения потенциала стальных корпусов кораблей и судов можно использовать бывшие в эксплуатации судовые (корабельные) электроугольные изделия, что позволит обеспечить надёжный контроль режима работы систем электрохимической защиты корпусов кораблей и судов. Применение электроугольных изделий позволит решить проблему отсутствия хлорсеребряных электродов сравнения на судах и кораблях и необходимость их приобретения, тем самым значительно сократить финансовые затраты судовладельца. Кроме того, бывшие в употреблении электроугольные изделия являются конструктивно более прочными и приспособленными к измерениям в судовых условиях, чем хрупкие хлорсеребряные электроды.
1. Tihonov M. K. Korroziya i zaschita morskih sooruzheniy iz betona i zhelezobetona / M. K. Tihonov. M.: Izd-vo Akademii nauk SSSR, 1962. 119 s.
2. Ulig G. T. Korroziya i bor'ba s ney / G. T. Ulig, R. U. Revi. L.: Himiya, 1989. 454 s.
3. 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.
4. Martkovich A. M. Bor'ba s korroziey korpusa sudna / A. M. Martkovich. M.: Morskoy transport, 1955. 170 s.
5. Zobochev Yu. E. Zaschita sudov ot korrozii i obrastaniya / Yu. E. Zobochev, E. V. Solinskaya. M.: Transport, 1984. 174 s.
6. Maksimadzhi A. I. Ocenka tehnicheskogo sostoyaniya korpusov morskih sudov / A. I. Maksimadzhi, L. M. Belen'kiy, A. S. Briner. L.: Sudostroenie, 1982. 156 s.
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. Belozerov P. A. Sovershenstvovanie metodiki izmereniya zaschitnogo potenciala stal'nyh korpusov korabley i sudov / P. A. Belozerov, V. A. Shvecov, A. A. Lucenko, O. A. Belavina // Vestn. Astrahan. gos. tehn. un-ta. Ser.: Morskaya tehnika i tehnologiya. 2014. № 4. S. 7-12.
9. Gotman P. E. Elektrotehnicheskie materialy / P. E. Gotman, V. B. Berezin, A. M. Haykin. M.: Energiya, 1969. 544 s.
10. 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.
11. Smagunova A. N. Metody matematicheskoy statistiki v analiticheskoy himii / A. N. Smagunova, O. M. Karpukova. Rostov n/D: Feniks, 2012. 346 s.
