Введение Коррозия стальных корпусов судов - одна из главных причин износа судов, снижения их прочности и безопасности [1, 2]. Предупреждение преждевременного износа корпуса судна является повседневной задачей экипажа судна [3, 4]. Для защиты стальных корпусов судов от коррозии используются системы электрохимической защиты (катодные и протекторные), которые должны обеспечить необходимый (-0,85 В) потенциал корпуса [5, 6]. На судах рыбопромыслового флота и большинстве кораблей для защиты стальных корпусов от коррозии применяют протекторную защиту [6, 7]. Согласно нормативным документам (НД) «…при работе системы протекторной защиты периодически <…> необходимо измерять потенциал корпуса защищаемого объекта в контрольных точках по длине корпуса судна» [6]. Кроме измерения потенциала корпуса, в состав контрольных проверок входят: - внешний осмотр протекторной защиты; - проверка работоспособности хлорсеребряных электродов сравнения [6]. Эти проверки на рыбопромысловых судах не выполняются из-за высокой стоимости работ и организационных затруднений, возникающих при проведении контрольных проверок [8]. Авторами работ [9, 10] разработано устройство для проверки работоспособности электродов сравнения, использование которого не вызывает затруднений (финансовых, технических и организационных) у экипажей судов и кораблей. Использование этого устройства совместно с результатами работ [11-19] позволяет решить проблему выполнения точных измерений потенциала стальных корпусов судов. Остается решить проблему дорогостоящего внешнего осмотра протекторной защиты. Цель исследования - обосновать возможность исключения дорогостоящего внешнего осмотра протекторных систем за счет использования дополнительного контролируемого параметра этих систем, а именно: результатов измерения силы защитного тока в контрольных точках. Для этого необходимо было определить вид технического состояния протекторных систем группы судов Камчатского флота, используя способ контроля, разработанный нами в [19]. Необходимо было также привлечь к научным исследованиям курсантов мореходного факультета Камчатского государственного технического университета (МФ «КамчатГТУ») с целью подготовки их к эксплуатации систем электрохимической защиты. Эксперименты и их обсуждение Для достижения поставленной цели были выполнены следующие эксперименты. На пяти судах типа СТР проекта 503 с бортовыми номерами 704, 282, 395, 277, 818 и стальном понтоне контролировали техническое состояние систем протекторной защиты. Для этого курсанты МФ «КамчатГТУ» измеряли в контрольных точках корпуса его потенциал и силу защитного тока, набегающего на электрод сравнения [19]. Измерения проводили в 6-ти контрольных точках согласно рекомендациям [6, 7]. На понтоне измерения выполняли в 2-х контрольных точках. Измерения контролируемых параметров выполняли с помощью мультиметра DT-830B и переносного электрода сравнения, изготовленного курсантами МФ «КамчатГТУ» способом, предложенным в [19]. В каждой контрольной точке, согласно рекомендациям [6], трижды измеряли значения контролируемых параметров. Рассчитали среднее значение, дисперсию, стандартное отклонение, коэффициент вариации результатов измерений [20-23]. Схема расположения контрольных точек корпуса судна приведена на рис. 1. Схема расположения контрольных точек корпуса понтона приведена на рис. 2. Результаты измерений и расчетов приведены в табл. 1. Рис. 1. Схема расположения контрольных точек корпуса судна Рис. 2. Схема расположения контрольных точек корпуса понтона Таблица 1 Результаты измерений контролируемых параметров систем протекторной защиты стальных корпусов судов и понтона № контрольной точки Измеряемые параметры Дата измерения 14.05.2016 Результаты измерения потенциала корпуса U, B, и силы тока I, мA, в контрольных точках судна № измерения № судна 704 282 395 277 818 понтон I Потенциал U, В 1 0,643 0,548 0,574 0,618 0,662 0,481 2 0,644 0,547 0,576 0,619 0,662 0,483 3 0,637 0,548 0,577 0,619 0,662 0,484 Продолжение табл. 1 Результаты измерений контролируемых параметров систем протекторной защиты стальных корпусов судов и понтона № контрольной точки Измеряемые параметры Дата измерения 14.05.2016 Результаты измерения потенциала корпуса U, B, и силы тока I, мA, в контрольных точках судна № измерения № судна 704 282 395 277 818 понтон Среднее значение Сс, B 0,641 0,548 0,576 0,619 0,662 0,483 Дисперсия S2 0,000 015 0,000 000 5 0,000 002 5 0,000 000 5 0 0,000 002 5 Стандартное отклонение S 0,004 0,000 7 0,001 6 0,000 7 0 0,001 6 Коэффициент вариации V, % 0,6 0,1 0,3 0,1 0 0,3 Сила тока I, мА 1 12,50 10,25 10,63 9,92 8,50 2,58 2 12,60 10,28 10,60 9,84 8,29 2,46 3 12,65 10,19 10,56 9,63 7,90 2,34 Среднее значение Сс, мA 12,58 10,24 10,60 9,80* 8,23* 2,46* Дисперсия S2 0,005 85 0,002 1 0,001 25 0,022 45 0,092 7 0,014 4 Стандартное отклонение S 0,076 0,046 0,035 0,149 8 0,304 5 0,12 Коэффициент вариации V, % 0,6 0,4 0,3 1,5 3,7 4,9 II Потенциал U, В 1 0,571 0,535 0,592 0,610 0,628 - 2 0,574 0,537 0,587 0,611 0,628 - 3 0,576 0,538 0,583 0,609 0,640 - Среднее значение Сс, B 0,574 0,537 0,587 0,610 0,632 - Дисперсия S2 0,000 006 5 0,000 002 5 0,000 02 0,000 001 0,000 048 - Стандартное отклонение S 0,002 5 0,001 6 0,004 5 0,001 0,006 9 - Коэффициент вариации V, % 0,4 0,3 0,8 0,2 1,1 - Сила тока I, мА 1 12,00 10,62 10,55 9,38 6,70 - 2 12,02 10,57 10,54 8,77 6,47 - 3 12,06 10,55 10,48 8,50 6,15 - Среднее значение Сс, мA 12,03 10,58 10,52 8,88* 6,44* - Дисперсия S2 0,000 95 0,001 3 0,001 45 0,203 25 0,076 3 - Стандартное отклонение S 0,030 8 0,036 1 0,038 1 0,450 8 0,276 2 - Коэффициент вариации V, % 0,3 0,3 0,4 5,1 4,3 - III Потенциал U, В 1 0,507 0,529 0,574 0,591 0,754 0,410 2 0,602 0,534 0,576 0,592 0,755 0,455 3 0,604 0,538 0,575 0,593 0,735 0,459 Среднее значение Сс, B 0,571 0,534 0,575 0,592 0,748 0,441 Дисперсия S2 0,003 073 0,000 02 0,000 001 0,000 001 0,012 7 0,000 7 Стандартное отклонение S 0,055 43 0,004 5 0,001 0,001 0,112 7 0,027 Коэффициент вариации V, % 9,7 0,8 0,2 0,2 15,1 6,2 Сила тока I, мА 1 13,86 10,59 10,70 9,70 0,07 2,18 2 13,94 10,62 10,74 9,62 0,07 2,10 3 13,98 10,66 10,73 9,58 0,07 2,05 Среднее значение Сс, мA 13,93 10,62 10,72 9,63* 0,07* 2,11* Дисперсия S2 0,003 75 0,001 25 0,000 45 0,003 75 0 0,004 3 Стандартное отклонение S 0,061 2 0,035 0,021 2 0,061 2 0 0,065 6 Коэффициент вариации V, % 0,4 0,3 0,2 0,6 0 3,1 Продолжение табл. 1 Результаты измерений контролируемых параметров систем протекторной защиты стальных корпусов судов и понтона № контрольной точки Измеряемые параметры Дата измерения 14.05.2016 Результаты измерения потенциала корпуса U, B, и силы тока I, мA, в контрольных точках судна № измерения № судна 704 282 395 277 818 понтон IV Потенциал U, В 1 0,615 0,570 0,586 0,604 0,630 - 2 0,616 0,570 0,580 0,605 0,635 - 3 0,618 0,570 0,587 0,605 0,639 - Среднее значение Сс, B 0,616 0,570 0,584 0,605 0,635 - Дисперсия S2 0,000 002 5 0 0,000 015 0,000 000 5 0,000 02 - Стандартное отклонение S 0,001 6 0 0,004 0,000 7 0,004 5 - Коэффициент вариации V, % 0,3 0 0,7 0,1 0,7 - Сила тока I, мА 1 11,65 10,60 10,64 10,27 5,50 - 2 11,78 10,59 10,55 10,00 5,41 - 3 11,84 10,62 10,58 9,96 5,19 - Среднее значение Сс, мA 11,76 10,60 10,59 10,08 5,37* - Дисперсия S2 0,009 45 0,000 25 0,002 5 0,028 45 0,025 45 - Стандартное отклонение S 0,097 2 0,015 8 0,05 0,168 7 0,159 5 - Коэффициент вариации V, % 0,8 0,2 0,5 1,7 3,0 - V Потенциал U, В 1 0,860 0,591 0,626 0,618 0,619 - 2 0,858 0,572 0,627 0,619 0,627 - 3 0,856 0,584 0,627 0,620 0,631 - Среднее значение Сс, B 0,858 0,582 0,627 0,619 0,626 - Дисперсия S2 0,000 004 0,000 092 5 0,000 000 5 0,000 001 0,000 037 - Стандартное отклонение S 0,002 0,009 6 0,000 7 0,001 0,006 1 - Коэффициент вариации V, % 0,2 1,6 0,1 0,2 1,0 - Сила тока I, мА 1 15,10 11,34 12,05 11,17 3,78 - 2 15,00 11,28 12,03 11,32 3,60 - 3 14,98 11,06 11,99 11,28 3,88 - Среднее значение Сс, мA 15,03 11,23 12,02 11,26 3,75* - Дисперсия S2 0,004 15 0,021 75 0,000 95 0,006 05 0,020 15 - Стандартное отклонение S 0,064 4 0,147 5 0,030 8 0,077 8 0,141 9 - Коэффициент вариации V, % 0,4 1,3 0,3 0,7 3,8 - VI Потенциал U, В 1 0,584 0,558 0,659 0,624 0,674 - 2 0,586 0,560 0,591 0,624 0,675 - 3 0,589 0,567 0,593 0,625 0,675 - Среднее значение Сс, B 0,586 0,562 0,614 0,624 0,675 - Дисперсия S2 0,000 006 5 0,000 022 5 0,001 589 0,000 000 5 0,000 000 5 - Стандартное отклонение S 0,002 5 0,004 7 0,039 9 0,000 7 0,000 7 - Коэффициент вариации V, % 0,4 0,8 6,5 0,1 0,1 - Сила тока I, мА 1 12,97 11,27 11,86 10,86 5,08 - 2 12,74 11,29 11,82 10,83 4,78 - 3 12,78 11,27 11,81 10,83 4,60 - Среднее значение Сс, мA 12,83 11,28 11,83 10,84 4,82* - Дисперсия S2 0,015 1 0,000 15 0,000 55 0,000 55 0,058 8 - Стандартное отклонение S 0,122 9 0,012 2 0,023 5 0,023 5 0,242 5 - Коэффициент вариации V, % 1,0 0,1 0,2 0,2 5,0 - * Значение силы защитного тока меньше допустимой величины (10 мА). Для подтверждения полученных результатов исследований выполнили дополнительный эксперимент. При этом были сохранены технические средства, используемые для измерений потенциала корпуса, условия выполнения измерений, состав группы операторов. Результаты повторных измерений и расчетов приведены в табл. 2. Таблица 2 Результаты повторных измерений контролируемых параметров систем протекторной защиты стальных корпусов судов и понтона № контрольной точки Измеряемый параметр Дата измерения 25.05.2016 Результаты измерения потенциала корпуса U, B, и силы тока I, мA, в контрольных точках судна № измерения № судна 704 282 395 277 818 понтон I Потенциал U, В 1 0,525 0,511 0,520 0,667 0,641 0,447 2 0,527 0,512 0,522 0,668 0,645 0,447 3 0,508 0,512 0,520 0,668 0,648 0,447 Среднее значение Сс, B 0,520 0,512 0,521 0,668 0,645 0,447 Дисперсия S2 0,007 37 0,000 000 5 0,000 001 5 0,000 000 5 0,000 01 2 0 Стандартное отклонение S 0,085 1 0,000 7 0,001 2 0,000 7 0,003 5 0 Коэффициент вариации V, % 16,4 0,1 0,2 0,1 0,6 0 Сила тока I, мА 1 0,85 0,76 0,72 0,76 12,50 0,59 2 0,83 0,78 0,72 0,74 12,36 0,60 3 0,80 0,71 0,69 0,72 12,36 0,65 Среднее значение Сс, мA 0,83* 0,75* 0,71* 0,74* 12,41 0,61* Дисперсия S2 0,000 65 0,001 3 0,000 3 0,000 4 0,004 9 0,001 5 Стандартное отклонение S 0,025 5 0,036 1 0,017 3 0,02 0,07 0,032 4 Коэффициент вариации V, % 3,1 0,3 2,4 2,7 0,6 5,3 II Потенциал U, В 1 0,518 0,531 0,554 0,590 0,544 - 2 0,520 0,532 0,555 0,590 0,546 - 3 0,520 0,532 0,556 0,591 0,549 - Среднее значение Сс, B 0,519 0,532 0,555 0,590 0,546 - Дисперсия S2 0,000 001 5 0,000 000 5 0,000 001 0,000 000 5 0,000 006 5 - Стандартное отклонение S 0,001 2 0,000 7 0,001 0,000 7 0,002 5 - Коэффициент вариации V, % 0,2 0,1 0,2 0,1 0,4 - Сила тока I, мА 1 0,86 0,86 0,85 0,77 0,90 - 2 0,86 0,80 0,80 0,77 0,85 - 3 0,79 0,82 0,85 0,72 0,83 - Среднее значение Сс, мA 0,84* 0,83* 0,83* 0,75* 0,86* - Дисперсия S2 0,001 65 0,000 95 0,000 85 0,000 85 0,001 3 - Стандартное отклонение S 0,040 6 0,030 8 0,029 1 0,029 1 0,036 1 - Коэффициент вариации V, % 4,8 3,7 3,5 3,9 4,2 - III Потенциал U, В 1 0,563 0,543 0,569 0,599 0,595 0,425 2 0,562 0,543 0,569 0,599 0,600 0,425 3 0,563 0,543 0,570 0,599 0,600 0,425 Среднее значение Сс, B 0,563 0,543 0,669 0,599 0,598 0,425 Дисперсия S2 0,000 000 5 0 0,000 000 5 0 0,000 008 5 0 Стандартное отклонение S 0,000 7 0 0,000 7 0 0,002 9 0 Коэффициент вариации V, % 0,1 0 0,1 0 0,5 0 Сила тока I, мА 1 0,90 0,82 0,88 0,84 1,54 0,58 2 0,88 0,86 0,85 0,80 1,31 0,57 3 0,87 0,87 0,78 0,81 1,33 0,62 Среднее значение Сс, мA 0,88* 0,85* 0,84* 0,82* 1,39* 0,59* Дисперсия S2 0,000 25 0,000 7 0,002 65 0,000 45 0,016 25 0,000 7 Стандартное отклонение S 0,015 8 0,026 5 0,051 5 0,021 2 0,127 5 0,026 5 Коэффициент вариации V, % 1,8 3,1 6,1 2,6 9.2 4,5 Продолжение табл. 2 Результаты повторных измерений контролируемых параметров систем протекторной защиты стальных корпусов судов и понтона № контрольной точки Измеряемый параметр Дата измерения 25.05.2016 Результаты измерения потенциала корпуса U, B, и силы тока I, мA, в контрольных точках судна № измерения № судна 704 282 395 277 818 понтон IV Потенциал U, В 1 0,540 0,541 0,546 0,591 0,642 - 2 0,539 0,541 0,548 0,596 0,642 - 3 0,539 0,541 0,549 0,596 0,642 - Среднее значение Сс, B 0,539 0,541 0,548 0,594 0,642 - Дисперсия S2 0,000 000 5 0 0,000 006 5 0,000 008 5 0 - Стандартное отклонение S 0,000 7 0 0,002 5 0,002 9 0 - Коэффициент вариации V, % 0,1 0 0,5 0,5 0 - Сила тока I, мА 1 0,96 0,93 0,91 0,79 0,90 - 2 0,87 0,89 0,88 0,81 0,87 - 3 0,86 0,88 0,90 0,75 0,84 - Среднее значение Сс, мA 0,90* 0,90* 0,90* 0,78* 0,87* - Дисперсия S2 0,003 05 0,000 7 0,000 25 0,000 95 0,000 9 - Стандартное отклонение S 0,055 2 0,026 5 0,015 8 0,030 8 0,03 - Коэффициент вариации V, % 6,1 2,9 1,8 3,9 3,5 - V Потенциал U, В 1 0,591 0,572 0,548 0,626 0,658 - 2 0,592 0,572 0,550 0,626 0,658 - 3 0,592 0,572 0,551 0,626 0,658 - Среднее значение Сс, B 0,592 0,572 0,550 0,626 0,658 - Дисперсия S2 0,000 000 5 0 0,000 002 5 0 0 - Стандартное отклонение S 0,000 7 0 0,001 6 0 0 - Коэффициент вариации V, % 0,1 0 0,3 0 0 - Сила тока I, мА 1 0,87 0,92 1,04 0,93 1,12 - 2 0,88 0,96 1,01 0,92 0,95 - 3 0,80 0,92 0,97 0,88 0,86 - Среднее значение Сс, мA 0,85* 0,93* 1,01* 0,91* 0,98* - Дисперсия S2 0,001 9 0,000 55 0,000 125 0,000 7 0,017 45 - Стандартное отклонение S 0,043 6 0,023 5 0,035 4 0,026 5 0,132 1 - Коэффициент вариации V, % 5,1 2,5 3,5 2,9 13,5 - VI Потенциал U, В 1 0,586 0,570 0,560 0,619 0,666 - 2 0,586 0,571 0,566 0,619 0,666 - 3 0,586 0,571 0,561 0,619 0,666 - Среднее значение Сс, B 0,586 0,571 0,562 0,619 0,666 - Дисперсия S2 0 0,000 000 5 0,000 010 5 0 0 - Стандартное отклонение S 0 0,000 7 0,003 2 0 0 - Коэффициент вариации V, % 0 0,1 0,6 0 0 - Сила тока I, мА 1 1,23 1,28 1,20 0,98 1,19 - 2 1,25 1,18 1,15 1,00 1,20 - 3 1,20 1,14 1,10 0,97 1,11 - Среднее значение Сс, мA 1,23* 1,20* 1,15* 0,98* 1,17* - Дисперсия S2 0,000 65 0,005 2 0,002 5 0,000 25 0,002 45 - Стандартное отклонение S 0,025 5 0,072 1 0,05 0,015 8 0,049 5 - Коэффициент вариации V, % 2,1 6,0 4,4 1,6 4,2 - * Значение силы защитного тока меньше допустимой величины (10 мА). Из результатов выполненных исследований следует: - от внешнего осмотра систем протекторной защиты можно отказаться, используя вместо осмотра измерения силы защитного тока; - техническое состояние систем протекторной защиты на исследуемых судах в отдельных контрольных точках относится к виду «неработоспособное» [7, 24]; - на стальном понтоне отсутствует защита от коррозии, что является нарушением НД [6]. Заключение Усовершенствованный способ контроля систем протекторной защиты стальных корпусов необходимо внедрять на судах Камчатского флота. Это позволит снизить затраты на контроль и предотвратить преждевременный износ корпусов судов и таким образом повысить безопасность эксплуатации судов. Так как этот способ сумели использовать на практике курсанты 3 курса МФ «КамчатГТУ», есть основания надеяться, что с этой работой справятся экипажи судов Камчатского флота.
