СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОТЕНЦИАЛА СТАЛЬНЫХ КОРПУСОВ КОРАБЛЕЙ И СУДОВ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Согласно ГОСТ 9.056-75, при эксплуатации систем защиты корпуса судна (корабля) от коррозии необходимо периодически измерять потенциал корпуса судна. Однако экипажи судов и кораблей эту работу не выполняют. Одной из причин невыполнения экипажем своих должностных обязанностей является излишняя жесткость требований к расположению электрода сравнения в морской воде относительно корпуса судна (корабля), установленная ГОСТ 9.056-75. Цель исследования - устранить излишнюю жесткость требований стандартной методики измерения потенциала стальных корпусов кораблей и судов. Для достижения этой цели необходимо было исследовать влияние глубины погружения электрода сравнения в воду на результаты измерения потенциала корпуса судна и влияние расстояния между корпусом судна (корабля) и электродом сравнения на результаты измерения потенциала корпуса судна. Поставленные задачи были решены с помощью планируемых экспериментов и методов математической статистики. Результаты показали, что изменение глубины погружения электрода сравнения в воду в пределах 0,0-5,0 м не влияет на точность результатов измерения потенциала корпуса судна (корабля). Установлено, что расстояние между корпусом судна (корабля) и электродом сравнения может быть увеличено до двух метров и точность результатов измерения потенциала корпуса судна (корабля) при этом не снижается. Показано, что методику измерения потенциала стальных корпусов кораблей и судов можно упростить, отказавшись от излишне жестких требований. Это позволит экипажам судов и кораблей осуществлять оперативный контроль состояния системы защиты стальных корпусов кораблей и судов. Результаты этого контроля позволят своевременно направлять суда и корабли в док, что приведет к снижению стоимости судоремонтных работ и сроков их выполнения.

Ключевые слова:
коррозия стальных корпусов кораблей и судов, электрохимическая защита корпуса судна от коррозии, протекторная защита, измерение защитного потенциала корпуса судна
Текст
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.
Список литературы

1. Марткович А. М. Борьба с коррозией корпуса судна / А. М. Марткович. М.: Морской транспорт, 1955. 170 с.

2. Зобочев Ю. Е. Защита судов от коррозии и обрастания / Ю. Е. Зобочев, Э. В. Солинская. М.: Транспорт, 1984. 174 с.

3. Максимаджи А. И. Оценка технического состояния корпусов морских судов / А. И. Максимаджи, Л. М. Беленький, А. С. Бринер. Л.: Судостроение, 1982. 156 с.

4. Коробцов И. М. Техническое обслуживание и ремонт флота / И. М. Коробцов. М.: Транспорт, 1975. 195 с.

5. Улиг Г. Т. Коррозия и борьба с ней / Г. Т. Улиг, Р. У. Реви. Л.: Химия, 1989. 454 с.

6. ГОСТ 9.056-75. Стальные корпуса кораблей и судов. Общие требования к электрохимической защите при долговременном стояночном режиме // URL: http://docs.cntd.ru/document/1200015017.

7. Белозёров П. А. Обоснование способа выбора контрольных точек для измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов / П. А. Белозёров, В. А. Швецов, О. А. Белавина, Д. В. Шунькин, Д. В. Коростылёв, В. А. Пахомов, С. А. Малиновский // Вестн. Камчат. гос. техн. ун-та. 2014. №. 28. С. 6-11.

8. Смагунова А. Н. Алгоритмы оперативного и статистического контроля качества работы аналитической лаборатории / А. Н. Смагунова, Е. И. Шмелёва, В. А. Швецов. Новосибирск: Наука, 2008. 60 с.

9. Смагунова А. Н. Методы математической статистики в аналитической химии / А. Н. Смагунова, О. М. Карпукова. Ростов н/Д: Феникс, 2012. 346 с.