BASES FOR DEREGULATION FOR THE PERIOD OF STEEL SHIP HULL PROTECTION POTENTIAL MEASUREMENT
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 7
to 12
Status:
Published
Received:
20.05.2015
Accepted:
25.05.2015
Published:
25.05.2015
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 ship hull corrosion, electrochemical anticorrosion protection of ship hull, ship hull protection potential measurements, reference electrode, steel ship hull potential measurement procedure
Abstract (English):
According to the State Standard 9.056-75, it is necessary to measure ship hull potential periodically during the maintenance of ship protection systems. However, ship crews do not execute this work. One of the reasons in crew’s functions failure is unreasonable strictness of the requirements to the period of hull potential measurement in checkpoint fixed by the normative documents. The aim of the research is to deregulate the measurement period of steel ship hull protection potential at the checkpoints. To succeed it is necessary to investigate the influence of the measurement period of steel ship hull protection potential at the checkpoint for the accuracy of the measurement results. The given aim was achieved by means of the planned experiments and mathematical statistics methods. The results of the experiments and calculations showed that the reduction of the measurement period of steel ship hull protection potential at the checkpoint does not influence the accuracy of the measurement results. It is stated that the ship hull potential measurements may be performed right away after the reference electrode is immersed into the sea water. The accuracy of the ship hull potential measurement results does not decline even so. Thus, it was demonstrated that steel ship hull potential measurement procedure may be simplified refusing unreasonable strictness of the requirements of the normative documents. This will allow to raise "express" level of this procedure and to reduce work content. The ship crews will be able to handle on-line test of the steel ship hull anticorrosion protection systems easily. The results of such control will allow to guide ships into the dock promptly leading to reduction of the costs and the period of the ship-repair works.
According to the State Standard 9.056-75, it is necessary to measure ship hull potential periodically during the maintenance of ship protection systems. However, ship crews do not execute this work. One of the reasons in crew’s functions failure is unreasonable strictness of the requirements to the period of hull potential measurement in checkpoint fixed by the normative documents. The aim of the research is to deregulate the measurement period of steel ship hull protection potential at the checkpoints. To succeed it is necessary to investigate the influence of the measurement period of steel ship hull protection potential at the checkpoint for the accuracy of the measurement results. The given aim was achieved by means of the planned experiments and mathematical statistics methods. The results of the experiments and calculations showed that the reduction of the measurement period of steel ship hull protection potential at the checkpoint does not influence the accuracy of the measurement results. It is stated that the ship hull potential measurements may be performed right away after the reference electrode is immersed into the sea water. The accuracy of the ship hull potential measurement results does not decline even so. Thus, it was demonstrated that steel ship hull potential measurement procedure may be simplified refusing unreasonable strictness of the requirements of the normative documents. This will allow to raise "express" level of this procedure and to reduce work content. The ship crews will be able to handle on-line test of the steel ship hull anticorrosion protection systems easily. The results of such control will allow to guide ships into the dock promptly leading to reduction of the costs and the period of the ship-repair works.
Keywords:
steel ship hull corrosion, electrochemical anticorrosion protection of ship hull, ship hull protection potential measurements, reference electrode, steel ship hull potential measurement procedure
steel ship hull corrosion, electrochemical anticorrosion protection of ship hull, ship hull protection potential measurements, reference electrode, steel ship hull potential measurement procedure
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 (от -0,75 до -1,05 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 переносного хлорсеребряного электрода сравнения (ХСЭ). Однако эти требования на кораблях и судах не выполняются [7, 8]. Одной из причин невыполнения экипажем своих обязанностей является несовершенство методики измерений потенциала корпуса [6]. Эту методику необходимо усовершенствовать, т. е. сделать ее удобной для практического использования. Отдельные способы совершенствования методики измерений потенциала корпуса изложены в [7, 8]. Однако до настоящего времени сохраняется ограничение на продолжительность операции по измерению потенциала стальных корпусов кораблей и судов. В соответствии с рекомендациями [9, 10] измерения потенциала стального корпуса должны производиться через 5-10 минут после погружения ХСЭ в морскую воду. Для обоснования этого положения или отказа от него необходимы новые исследования. Цель нашего исследования - снять ограничения на продолжительность операции измерения потенциала стальных корпусов кораблей и судов в контрольных точках. Для достижения цели необходимо было исследовать зависимость результатов измерений потенциала корпуса судна от времени нахождения электрода сравнения в морской воде. Эксперименты и их обсуждение Для достижения поставленной цели был проведен ряд экспериментов. Величину потенциала стального корпуса пассажирского судна «Василий Завойко» измеряли в контрольной точке № 5, расположенной в районе кормы. Измерения выполняли с помощью цифрового мультиметра UT203 (милливольтметра), ХСЭ типа ЭСО-01 и графитового электрода сравнения (ГЭС) [11]. Потенциал корпуса сначала измеряли с помощью ХСЭ типа ЭСО-01. Измерения проводили в следующем порядке: - подключили ХСЭ к положительной клемме милливольтметра, а отрицательную клемму соединили с зачищенным до металла фальшбортом судна; - опустили ХСЭ в морскую воду на расстояние менее 1 метра от борта судна; - измерили потенциал корпуса судна в контрольной точке; - зафиксировали в журнале результат измерения. Получив первый результат измерений потенциала корпуса судна, милливольтметр отсоединили от фальшборта. При этом ХСЭ продолжал находиться в морской воде. Через 30 секунд после отсоединения милливольтметра его вновь соединили с фальшбортом, измерили потенциал корпуса судна и зафиксировали второй результат измерения в журнале. Вновь отсоединили милливольтметр от фальшборта на 30 секунд, затем снова присоединили его к фальшборту, измерили потенциал корпуса и зафиксировали третий результат измерения в журнале. Таким способом было получено 60 результатов измерений потенциала корпуса судна в контрольной точке, при этом ХСЭ постоянно находился в морской воде (в течение 30 минут). Затем такой же эксперимент провели с использованием ГЭС. Результаты экспериментов и необходимых расчетов [12] приведены в табл. 1. Таблица 1 Результаты измерений защитного потенциала стального корпуса пассажирского судна «Василий Завойко» в контрольной точке № 5 № измерения Результаты измерений потенциала, мВ, с помощью № измерения Результаты измерений потенциала, мВ, с помощью ХСЭ, Сi ГЭС, Сi ХСЭ, Сi ГЭС, Сi 1 818 688 31 818 688 2 818 688 32 818 688 3 818 688 33 818 688 4 818 688 34 818 688 5 818 688 35 818 688 6 818 688 36 818 688 7 818 688 37 818 688 8 818 688 38 818 688 9 818 688 39 818 688 10 818 688 40 818 688 11 818 688 41 818 688 12 818 688 42 818 688 13 818 688 43 818 688 14 818 688 44 818 688 15 818 688 45 818 688 16 818 688 46 818 688 17 818 688 47 818 688 18 818 688 48 818 688 19 818 688 49 818 688 Продолжение табл. 1 Результаты измерений защитного потенциала стального корпуса пассажирского судна «Василий Завойко» в контрольной точке № 5 № измерения Результаты измерений потенциала, мВ, с помощью № измерения Результаты измерений потенциала, мВ, с помощью ХСЭ, Сi ГЭС, Сi ХСЭ, Сi ГЭС, Сi 20 818 688 50 818 688 21 818 689 51 817 688 22 818 689 52 817 688 23 818 689 53 817 688 24 818 689 54 817 688 25 818 689 55 817 688 26 818 689 56 817 688 27 818 689 57 817 688 28 818 689 58 817 688 29 818 689 59 817 688 30 818 689 60 818 688 Среднее значение Сср 817,8 688,2 Дисперсия S2 0,14 0,14 Стандартное отклонение S 0,37 0,37 Коэффициент вариации V, % 0,05 0,05 С помощью критерия Стьюдента [13] установили, что между средним значением первых трех результатов измерений и средним значением всех результатов измерений нет значимых систематических расхождений, т. к. tХСЭ = 0,913, tтабл (0,05; 61) = 2,00; tГЭС = 0,913, tтабл (0,05; 61) = 2,00. Следовательно, можно выполнять единичные измерения потенциала корпуса судна сразу же после погружения электрода сравнения в воду. Для подтверждения этого положения был выполнен следующий дополнительный эксперимент. Потенциал корпуса судна измеряли в той же контрольной точке с помощью переносного милливольтметра и ХСЭ. Результаты эксперимента разделили на 6 серий. Каждая серия экспериментов включает 10 результатов измерений потенциала корпуса судна, выполненных в течение 5 минут. Результаты дополнительных измерений потенциала корпуса судна и необходимых расчетов приведены в табл. 2. Таблица 2 Результаты дополнительных измерений защитного потенциала стального корпуса судна «Василий Завойко» в контрольной точке № 5 № измерения Серия экспериментов Период времени 1 10 ч 00 мин - 10 ч 05 мин 2 10 ч 05 мин - 10 ч 10 мин 3 10 ч 10 мин - 10 ч 15 мин 4 10 ч 15 мин - 10 ч 20 мин 5 10 ч 20 мин - 10 ч 25 мин 6 10 ч 25 мин - 10 ч 30 мин 1 818 818 818 818 818 817 2 818 818 819 818 818 818 3 818 818 818 819 818 818 4 818 818 818 818 818 819 5 818 818 818 817 819 818 6 818 819 817 818 817 818 7 818 818 818 818 818 818 8 818 817 818 818 818 818 9 818 818 817 818 817 818 10 819 818 817 819 818 818 Среднее значение Сср 818,1 818 817,8 818,1 817,9 818 Дисперсия S2 0,10 0,22 0,40 0,32 0,32 0,22 Стандартное отклонение S 0,32 0,47 0,63 0,57 0,57 0,47 Коэффициент вариации V, % 0,04 0,06 0,08 0,07 0,07 0,06 С помощью критерия Кохрена [13] установили, что дисперсии результатов измерений однородны, т. к. Следовательно, прецизионность результатов измерений защитного потенциала корпуса судна не зависит от времени нахождения электрода сравнения в воде. С помощью критерия Стьюдента [13] было установлено, что между средними значениями результатов измерений в различных сериях эксперимента значимых расхождений нет. Результаты соответствующих расчетов приведены в табл. 3. Таблица 3 Оценка значимости расхождений средних значений результатов измерений в различных сериях экспериментов Серии результатов измерений, в которых оценивалось расхождение ΔС = = С1 - Сi Стандартное отклонение Значение критерия Стьюдента Расчетное Табличное Уровень значимости 0,05 t (0,05; 18) 0,01 t (0,01; 18) 1 и 2 0,1 0,31 0,52 2,1 2,88 1 и 3 0,3 0,93 0,27 1 и 4 0 0 0 1 и 5 0,2 0,44 0,92 1 и 6 0,1 0,31 0,52 Из результатов дополнительного эксперимента также следует, что продолжительность нахождения электрода сравнения в морской воде не влияет на точность результатов измерения защитного потенциала корпуса судна. Заключение Согласно результатам экспериментов, жестких требований к времени нахождения электрода сравнения в воде при измерении защитного потенциала корпуса судна можно не придерживаться, что позволит повысить экспрессность данной методики и снизить ее трудоемкость. Отказ от ограничения по времени позволит сократить продолжительность периодических контрольных измерений потенциала корпуса рыбопромысловых судов примерно на 1 час. Благодаря этому экипажи судов и кораблей смогут оперативно осуществлять контроль систем защиты корпусов морских судов и кораблей от коррозии. Результаты этого контроля позволят своевременно направлять суда и корабли в док, что приведет к снижению стоимости судоремонтных работ и сроков их выполнения.
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. 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. Baranov A. N. Issledovanie korrozionnoy stoykosti staley, primenyaemyh dlya izgotovleniya drazhnogo oborudovaniya dlya dobychi zolota / A. N. Baranov, E. A. Guseva, E. N. Komova // Sistemy. Metody. Tehnologii. 2014. № 1 (21). S. 102-106.
10. Rukovodstvo po zaschite korpusov nadvodnyh korabley VMF ot korrozii i obrastaniya. M.: Voenizdat, 1984. 351 s.
11. Ustroystvo dl izmereniya zaschitnogo potenciala stal'nyh korpusov korabley i sudov: zayavka na poleznuyu model' № 2014142289 / Shvecov V. A., Belozerov P. A., Shun'kin D. V., Didenko A. A., Lucenko A. A., Korostylev D. V., Belavina O. A.; zayavl. 20.10.2014.
12. Smagunova A. N. Algoritmy operativnogo i staticheskogo kontrolya kachestva raboty analiticheskoy laboratorii / A. N. Smagunova, E. I. Shmeleva, V. A. Shvecov. Novosibirsk: Nauka, 2008. 60 s.
13. Smagunova A. N. Metody matematicheskoy statistiki v analiticheskoy himii / A. N. Smagunova, O. M. Karpukova. Rostov n/D: Feniks, 2012. 346 s.
