К ВОПРОСУ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕДНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗАЩИЩЕННОСТИ ОТ КОРРОЗИИ СТАЛЬНЫХ КОРПУСОВ СУДОВ И КОРАБЛЕЙ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Обозначена одна из причин отсутствия должного контроля работы систем электрохимической защиты морских судов, заключающаяся в отсутствии удобных в эксплуатации технических средств, в первую очередь электродов сравнения, отмечено несовершенство хлорсеребряного электрода сравнения. Рассматривается один из подходов к разработке удобных в эксплуатации электродов сравнения. В качестве первого электрода использовали стандартный хлорсеребряный электрод сравнения, в качестве второго и третьего электродов использовали экспериментальные электроды, выполненные из медной жилы провода, очищенной от изоляции. Опытное судно находится в г. Петропавловске-Камчатском в стояночном режиме в торговом порту у пирса. Оценку работы коррозионной защиты корпуса судна производили при помощи измерений потенциалов между металлическим корпусом и электродом сравнения в заданной точке. Измерения выполняли в определенный промежуток времени: с 10.06.2021 по 18.06.2021, оценка контроля антикоррозионной защиты корпуса осуществлялась с помощью пятидесяти последовательных измерений, которые заносились в таблицы контроля. Отмечено, что результаты контроля протекторной защиты корпуса судна, полученные с помощью экспериментальных медных электродов из электромонтажных проводов, соответствуют нормативным требованиям; у экипажа судна отсутствуют финансовые, организационные и технические затруднения, возникающие при эксплуатации стандартных хлорсеребряных электродов сравнения. Сделаны выводы о возможности использования регламентированных и нерегламентированных электродов при организации коррозионного контроля на судах и металлических морских сооружениях

Ключевые слова:
защита стальных корпусов судов и кораблей, коррозия, контроль работы систем протекторной защиты, электроды сравнения, потенциал корпуса судна
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Введение

Совершенствование контроля работы систем электрохимической защиты (ЭХЗ) морских судов и кораблей является актуальной проблемой [1–6]. На многих морских судах (например, на судах рыбопромыслового флота) экипажи судов не способны осуществить качественный контроль работы систем ЭХЗ [7–13]. Одной из причин отсутствия должного контроля работы систем ЭХЗ морских судов является отсутствие удобных в эксплуатации технических средств, в первую очередь электродов сравнения, а также несовершенство хлорсеребряного электрода сравнения (ХСЭ), входящего в состав систем ЭХЗ [2–14]. Приобретение, проверка, хранение и эксплуатация электродов сравнения не должны вызывать у экипажей судов организационных, финансовых и технических затруднений [2]. Российские и зарубежные исследователи [2, 3, 7–17] постоянно занимаются усовершенствованием электродов сравнения. Например, авторы работ [2, 7–15] предлагают использовать вместо ХСЭ судовые электротехнические изделия (щетки для электрических машин). Однако использование щеток в качестве электродов сравнения вызывает у некоторых членов экипажей судов затруднения, обусловленные недостаточно высокой их квалификацией [11]. Поэтому научные исследования, направленные на совершенствование судовых электродов сравнения, необходимо продолжить [14]. В настоящей статье рассматривается один из подходов к разработке удобных в эксплуатации электродов сравнения для морских судов и кораблей.

Цель настоящего исследования – обосновать возможность использования электродов сравнения, выполненных из проводов, для контроля работы систем ЭХЗ морских судов.

 

Методика испытаний электродов сравнения

Оценивали защищенность корпуса судна ПМ-15 от коррозии методом измерения потенциала корпуса в заданной контрольной точке [5, 10]. Для этого использовали портативное измерительное устройство (ампервольтметр MS 8239С) и три портативных электрода сравнения [2]. В роли первого электрода использовали ХСЭ [5]. В роли второго и третьего электродов использовали опытные электроды сравнения, выполненные из медной жилы электромонтажного провода, очищенной от изоляции. Судно находится в стояночном режиме в г. Петропавловске-Камчатском в торговом порту у пирса № 13. Восстановительные работы по корпусу судна в доке последний раз осуществлялись в 1990 г. Пользовались методикой измерений, описанной в работах [15, 16, 18, 19]. Оценивали работу коррозионной защиты корпуса судна при помощи измерений потенциалов между металлическим корпусом и электродом сравнения в заданной точке [10].

Схема контрольной измерительной электрической цепи приведена на рис. 1.

 

 

Рис. 1. Схема измерительной электрической цепи, используемой для контроля
протекторной защиты корпуса судна: 1 – корпус судна; 2 – фальшборт судна;
3 – переносной электроизмерительный прибор; 4 – прижимной контакт;
5 – переносные электроды сравнения; 6 – морская вода; 7 – выключатели

Fig. 1. Diagram of a measuring electrical circuit used to control the sacrificial protection of the ship’s hull:
1 - ship’s hull; 2 - ship’s bulwark; 3 - portable electrical measuring device; 4 - clamping contact;
5 - portable reference electrodes; 6 - sea water; 7 - switches

 

Измерения разности потенциалов между корпусом судна и электродами осуществляли в соответствии с указаниями [7–15]. Представленные измерения выполняли в определенный промежуток времени – с 10.06.2021 по 18.06.2021, при этом оценка контроля антикоррозионной защиты корпуса осуществлялась с помощью 50-и последовательных измерений, которые заносились в таблицы контроля. Пауза между измерениями составляла 5 с. Точность измерений оценивали с помощью коэффициента их вариации V, % [20]. Для статистической обработки результатов эксперимента использовали программное обеспечение [21].

 

Результаты исследований и их обсуждение

Результаты вариационных вычислений и полученного контроля коррозионных измерений при помощи различных электродов на судне типа «Плавучая мастерская» № 15 (ПМ-15) приведены в таблице (Uср – среднее арифметическое, мВ; D – дисперсия; σ – среднее квадратичное отклонение; Kd – линейный коэффициент вариации, %; Kr – коэффициент осцилляции, %; V – коэффициент вариации, %; R – размах вариации; d – среднее линейное отклонение).

Результаты контроля защищенности от коррозии корпуса судна ПМ-15 с 10.06.2021 по 18.06.2021
Results of monitoring the corrosion protection of the PM-15 vessel hull from 06/10/2021 to 06/18/2021

п/п

Результаты контроля потенциала корпуса судна U =, мВ, полученные с помощью электродов, в день

Электрод № 1
(ХСЭ)

Электрод № 2
(медный электрод)

Электрод № 3
(медный электрод)

10.06.2021

12.06.2021

14.06.2021

16.06.2021

18.06.2021

10.06.2021

12.06.2021

14.06.2021

16.06.2021

18.06.2021

10.06.2021

12.06.2021

14.06.2021

16.06.2021

18.06.2021

1

689

644

672

664

689

440

448

452

465

422

437

442

447

454

415

2

690

644

673

664

690

440

448

452

465

422

437

442

447

454

415

3

690

644

673

665

690

440

448

452

465

422

437

442

447

454

415

4

691

645

673

666

690

440

448

452

465

422

437

442

447

454

415

5

691

646

673

666

690

441

448

453

465

423

437

442

447

454

415

6

691

647

674

666

690

441

449

453

465

423

437

442

447

454

415

Окончание табл.
Table contd

п/п

Результаты контроля потенциала корпуса судна U =, мВ, полученные с помощью электродов, в день

Электрод № 1
(ХСЭ)

Электрод № 2
(медный электрод)

Электрод № 3
(медный электрод)

10.06.2021

12.06.2021

14.06.2021

16.06.2021

18.06.2021

10.06.2021

12.06.2021

14.06.2021

16.06.2021

18.06.2021

10.06.2021

12.06.2021

14.06.2021

16.06.2021

18.06.2021

7

691

649

674

667

691

441

449

453

465

423

436

442

447

454

415

8

691

650

675

667

691

441

449

454

466

423

437

442

447

455

415

9

691

652

675

667

692

441

449

454

466

423

438

442

448

455

415

10

691

653

675

668

692

441

449

454

466

423

438

443

448

455

416

11

692

654

675

668

692

441

449

454

466

423

438

443

448

455

416

12

692

655

676

669

692

441

449

454

466

423

438

443

448

455

416

13

692

656

676

670

692

441

449

454

466

423

438

443

448

455

416

14

692

657

676

670

692

441

449

454

466

424

438

443

448

455

416

15

692

658

676

671

692

441

450

454

466

424

438

443

448

455

416

16

692

659

676

671

693

441

450

454

466

424

438

443

448

455

416

17

692

660

676

672

693

441

450

455

466

424

438

443

448

456

416

18

692

660

677

672

693

441

450

455

466

424

438

443

448

456

416

19

692

661

677

672

693

441

450

455

466

424

438

443

448

456

416

20

692

661

677

673

693

442

450

455

466

424

438

443

448

456

417

21

693

661

677

673

693

442

450

456

466

424

439

443

449

456

417

22

693

661

677

673

693

442

450

456

466

424

439

443

449

456

417

23

693

661

677

674

693

442

451

456

466

424

439

443

449

456

417

24

694

662

678

674

694

442

451

456

466

424

439

444

449

456

417

25

693

661

679

675

694

442

451

456

466

424

439

444

449

456

417

26

693

661

680

676

693

442

451

456

467

424

439

444

449

457

417

27

694

662

680

676

693

442

451

456

467

424

439

444

449

457

417

28

694

663

680

676

694

442

451

456

467

424

439

444

449

457

417

29

694

663

680

676

694

442

451

456

467

424

439

444

449

457

417

30

695

663

680

676

694

442

452

456

467

424

439

444

449

457

417

31

695

663

680

676

694

443

452

457

467

425

439

444

449

457

418

32

695

663

681

676

694

443

452

457

467

425

439

444

449

457

418

33

696

663

681

677

694

444

452

457

467

425

440

444

449

457

418

34

696

664

681

677

694

444

452

457

467

425

440

444

449

457

418

35

696

664

682

677

694

444

452

458

468

425

440

445

450

457

418

36

697

664

682

678

694

444

452

458

468

425

440

445

450

458

418

37

697

664

683

678

695

445

452

458

468

425

440

445

450

458

418

38

697

665

684

678

695

445

452

458

468

425

440

445

450

458

418

39

697

665

684

678

695

445

452

458

468

425

440

445

450

458

418

40

698

665

685

678

695

446

452

459

469

425

440

445

450

458

418

41

698

665

686

679

695

446

453

459

469

425

440

445

450

458

418

42

698

665

687

679

695

446

453

459

469

426

440

445

450

458

418

43

698

666

687

679

695

447

453

459

469

426

441

446

450

458

419

44

698

666

688

679

695

447

454

459

469

426

441

446

451

459

419

45

699

666

688

679

695

447

455

459

469

427

441

446

451

459

419

46

699

667

688

679

695

447

455

459

469

427

441

446

451

459

419

47

699

667

688

680

695

447

455

459

469

427

441

446

451

459

419

48

700

667

688

680

696

447

455

459

469

427

442

446

451

459

419

49

700

668

688

680

696

440

455

459

469

427

442

446

451

459

419

50

700

668

688

681

696

440

455

459

469

427

442

446

451

460

419

 

Uср,
мВ

694

660

680

674

693

443

451

456

467

424

439

444

449

457

417

R

11

24

17

17

7

7

7

7

5

5

6

4

4

6

4

d

3

6

4

4

1

2

2

2

1

1

1

1

1

2

1

D

10

50

27

25

3

6

5

5

2

2

2

2

2

3

2

 

σ

3,17

7,04

5,16

5,00

1,77

2,42

2,15

2,29

1,44

1,43

1,47

1,35

1,28

1,67

1,36

Kd, %

0,44

0,90

0,58

0,58

0,13

0,45

0,44

0,44

0,21

0,24

0,26

0,26

0,23

0,31

0,27

Kr, %

1,58

3,64

2,5

2,52

1,01

1,58

1,55

1,53

1,07

1,18

1,37

0,90

0,89

1,31

0,96

V, %

0,46

1,07

0,76

0,74

0,25

0,55

0,48

0,50

0,31

0,34

0,34

0,30

0,29

0,37

0,33

 

Согласно результатам коррозионного контроля (табл.) хлорсеребряный и медные электроды сравнения обеспечивают высокую точность [20] показателей контрольных измерений. Следует отметить:

– стоимость медного электрода сравнения в среднем на 5 500 руб. меньше стоимости ХСЭ;

– эксплуатировать и хранить медные электроды сравнения на судне проще, чем ХСЭ.

Динамика изменений результатов контрольных измерений с помощью разных электродов сравнения проиллюстрирована на рис. 2, 3, 4.

 

 

Рис. 2. Динамика результатов контрольных измерений, полученных с помощью электрода № 1 (ХСЭ),
в период с 10.06.2021 по 18.06.2021

Fig. 2. Dynamics of the control measuring results obtained using electrode No. 1 in the period
from 06/10/2021 to 06/18/2021 (Silver Chloride Electrode)

 

 

Рис. 3. Динамика результатов контрольных измерений, полученных
с помощью электрода № 2 (медный электрод), в период с 10.06.2021 по 18.06.2021

Fig. 3. Dynamics of the control measuring results obtained using electrode No. 2 in the period
from 06/10/2021 to 06/18/2021 (Copper Electrode)

 

 

 

Рис. 4. Динамика результатов контрольных измерений, полученных
с помощью электрода № 3 (медный электрод), в период с 10.06.2021 по 18.06.2021

Fig. 4. Dynamics of the results of control measurements obtained using electrode No. 3 in the period
from 06/10/2021 to 06/18/2021 (Copper Electrode)

 

Согласно результатам выполненных исследований (табл., рис. 2–4) при использовании ХСЭ результаты контрольных измерений изменялись незначительно, т. к. ΔU < 50 мВ [6]. При этом они соответствуют реальному (неработоспособному) состоянию системы протекторной защиты судна [6]. Результаты контроля коррозионной защиты корпуса судна ПМ-15, полученные в это же время с помощью медного электрода, также малосущественно различаются между собой, т. к. ΔU < 50 мВ [6]. В соответствии с требованиями национального стандарта Российской Федерации [20] обработка результатов измерений, полученных с помощью электрода № 1 (ХСЭ) и электродов № 2, 3 (медные электроды), относится к категории точных измерений. Коэффициент вариации результатов измерений, полученных с помощью электродов № 2 и 3 (медные электроды), изменялся в интервале значений 0,34–0,50 и 0,29–0,37 %. Коэффициент вариации результатов измерений, полученных с помощью электрода № 1 (ХСЭ), изменялся в диапазоне значений 0,25–1,07 %. Таким образом, использование электродов № 2 и 3 обеспечивает высокую точность результатов контроля защищенности корпуса судна от коррозии [5, 6].

 

Выводы

1. Результаты контроля протекторной защиты корпуса судна, полученные с помощью электрода сравнения, выполненного из медного электромонтажного провода, соответствуют нормативным требованиям, при этом экипаж судна освобождается от финансовых, организационных и технических затруднений, возникающих при эксплуатации стандартных хлорсеребряных электродов сравнения.

2. Согласно результатам проведенных испытаний возможности использования регламентированных и нерегламентированных электродов при организации коррозионного контроля на судах и металлических морских сооружениях можно сделать вывод о рекомендации применения такого вида контроля коррозионной защиты данными электродами экипажам судов и судоремонтным бригадам.

Список литературы

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

2. Швецов В. А., Белов О. А., Белозеров П. А., Шунькин Д. В. Контроль систем протекторной защиты стальных судов и кораблей: моногр. Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2016. 109 с.

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

4. РД 31.28.10-97. Комплексные методы защиты судовых конструкций от коррозии. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200049727 (дата обращения: 05.10.2019).

5. 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 (дата обращения: 05.10.2019).

6. ГОСТ 26501-85. Корпуса морских судов. Общие требования к электрохимической защите. М.: Изд-во стандартов, 1985. 7 с.

7. Белов О. А., Швецов В. А., Ястребов Д. П. Обоснование оптимальной периодичности контроля работы протекторной защиты стальных корпусов судов // Эксплуатация мор. трансп. 2017. № 1 (82). С. 41–48.

8. Белов О. А., Швецов В. А., Ястребов Д. П., Белавина О. А., Шунькин Д. В. Внедрение усовершенствованного способа контроля систем протекторной защиты стальных корпусов судов Камчатского флота // Вестн. Камчат. гос. техн. ун-та. 2017. Вып. 39. С. 6–11.

9. Швецов В. А., Белов О. А., Белавина О. А., Ястребов Д. П. Обоснование возможности исключения внешнего осмотра систем протекторной защиты стальных корпусов судов // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. 2017. № 1. С. 29–38.

10. Белозеров П. А., Швецов В. А., Белавина О. А., Шунькин Д. В., Коростылев Д. В., Пахомов В. А., Малиновский С. А. Обоснование способа выбора контрольных точек для измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов // Вестн. Камчат. гос. техн. ун-та. 2014. Вып. 28. С. 6–11.

11. Швецов В. А., Белозеров П. А., Адельшина Н. В., Белавина О. А., Петренко О. Е., Шунькин Д. В., Кирносенко В. В. Влияние квалификации оператора на результаты измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов // Вестн. Камчат. гос. техн. ун-та. 2014. Вып. 30. С. 46–54.

12. Швецов В. А., Белозеров П. А., Белавина О. А., Шунькин Д. В., Малиновский С. А. Обоснование выбора необходимого числа параллельных измерений защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов в контрольной точке // Вестн. Камчат. гос. техн. ун-та. 2016. Вып. 35. С. 40–46.

13. Швецов В. А., Белов О. А., Белозеров П. А., Белавина О. А., Кирносенко В. В. Обоснование необходимости подготовки операторов для измерения потенциала стальных корпусов судов и кораблей // Вестн. Камчат. гос. техн. ун-та. 2016. Вып. 37. С. 19–24.

14. Ястребов Д. П., Белов О. А., Швецов В. А., Белавина О. А. О выборе электродов для контроля систем протекторной защиты стальных судов и кораблей // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. 2019. № 4. С. 39–45.

15. Ястребов Д. П., Белов О. А., Швецов В. А., Ушакевич А. П., Кузнецов Г. В. О целесообразности использования хлорсеребряных электродов для контроля систем протекторной защиты стального корпуса судна // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Петропавловск-Камчатский, 23–25 октября 2019 г.). Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2020. С. 121–124.

16. Ястребов Д. П., Белов О. А., Швецов В. А., Белавина О. А., Зайцев С. А. К вопросу использования стальных пластин для контроля протекторной защиты корпусов судов и кораблей // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Петропавловск-Камчатский, 23–25 октября 2019 г.). Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2020. С. 125-129.

17. Ястребов Д. П., Белов О. А., Швецов В. А., Ушакевич А. П., Кузнецов Г. В., Тарабанов Б. В. К вопросу использования алюминиевых электродов для контроля защищенности от коррозии стальных корпусов судов и кораблей // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. 2021. № 3. С. 23–32.

18. Ястребов Д. П., Шунькин Д. В., Рогожников А. О., Кузнецов Г. В. К вопросу использования цинковых электродов для контроля протекторной защиты судов и кораблей // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. 2021. № 2. С. 16–23.

19. Ястребов Д. П., Белов О. А., Швецов В. А., Тарабанов Б. В., Зайцев С. А. К вопросу использования электродов из судокорпусной стали для контроля защищенности от коррозии корпусов судов и кораблей // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. 2020. № 2. С. 15–21.

20. ГОСТ Р 8.736-2011. Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200089016 (дата обращения: 05.10.2019).

21. Microsoft Office Excel 365: 2002 (16.0.12527.20278) / 10 марта 2020. URL: http://www.naslozhdaysya.com/load/soft/microsoft_office_2016_2019_16_0_12527_20278_by_m0nkrus/9-1-0-31256 (дата обращения: 27.09.2020).