Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Обоснована актуальность осуществления контроля защищенности от коррозии морских судов и кораблей. В современных условиях экипажи судов осуществляют данный контроль методом измерения потенциала корпуса судна, который производят посредством электродов сравнения. Приведены результаты контроля защищенности от коррозии корпуса морского судна ПМ-15 проекта № 304/III. Контроль основан на результатах измерений потенциала корпуса морского судна. Измерения выполнили с помощью штатного хлорсеребряного электрода сравнения и двух нестандартных электродов, изготовленных из оцинкованной стали. При изготовлении нестандартных электродов сравнения были учтены пожелания экипажей морских судов Камчатского флота. Испытания электродов сравнения, выполненных из оцинкованной стали, свидетельствуют, что результаты измерений потенциала корпуса судна можно отнести к категории «точных измерений» согласно ГОСТ Р 8.736-2011; результаты измерений достаточно стабильны согласно ГОСТ Р 8.736-2011. Отмечено, что стоимость хлорсеребряного электрода сравнения в разы выше стоимости электродов сравнения, изготовленных из оцинкованной стали. Учитывается трудозатратный процесс хранения и транспортировки хлорсеребряного электрода сравнения по сравнению с электродами сравнения, изготовленными из оцинкованной стали. Рекомендованы к использованию электроды сравнения, выполненные из оцинкованной стали, для контроля защищенности корпусов морских судов от коррозии. Сделаны выводы о возможности изготовления и использования нестандартных электродов сравнения на судах экипажами судов или судоремонтными бригадами. Результаты проведенных исследований могут быть использованы экипажами морских судов для организации контроля защищенности корпусов судов от коррозии.

Ключевые слова:
контроль защищенности морских судов от коррозии, хлорсеребряный электрод сравнения, цинковый электрод сравнения, измерение потенциала корпуса судна, точность результатов измерений потенциала корпуса судна, стабильность результатов измерений
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Введение

Контроль защищенности от коррозии морских судов и кораблей является важной государственной задачей [1–3]. Данный контроль экипажи судов выполняют методом измерения потенциала корпуса судна [4–6]. Потенциал корпуса измеряют с помощью электродов сравнения [4–6]. Исследователь К. А. Чендлер [7] выделяет следующие основные виды электродов сравнения:

1) каломельный;

2) хлорсеребряный (ХСЭ);

3) медно-сульфатный;

4) цинковый.

По мнению К. А. Чендлера, цинковый электрод сравнения «…не очень точен, но надежен при длительном применении» [7, с. 236].

Все вышеперечисленные электроды сравнения также рассмотрены в международном стандарте [8]:

– ХСЭ сравнения является наиболее широко используемым электродом;

– медно-сульфатный электрод недостаточно стабилен в морской воде, не рекомендуется для использования в морской воде;

– цинковые электроды менее точные, чем ХСЭ;

– каломельный электрод более подходит для лабораторных измерений.

Мнения К. А. Чендлера и других авторов повлияли на разработчиков российских стандартов [3–6]
по защите морских судов от коррозии. В этих стандартах рекомендовано использовать в качестве электрода сравнения только ХСЭ. Согласно
ВСН 39-84 «… в качестве датчиков автоматизированных систем катодной защиты следует использовать стационарно установленные ХСЭ» [9, с. 6].

Основываясь на результатах многочисленных исследований [10–16], мы считаем, что ХСЭ
не является надежным электродом сравнения для морских судов и кораблей [11], поэтому экипажи судов не используют ХСЭ. В работе [12] показано, что на морских судах можно использовать цинковые электроды сравнения, отличающиеся удобностью в эксплуатации. Для привлечения внимания экипажей морских судов к цинковым электродам сравнения необходимо минимально упростить
и удешевить технологию изготовления этих электродов. Кроме того, необходимо отказаться от использования импортного химически чистого цинка.

В статье рассмотрен один их подходов к совершенствованию технологии изготовления цинковых электродов сравнения для морских судов.

Цель статьи – обмен опытом, необходимым для изготовления цинковых электродов сравнения на морских судах и кораблях.

 

Экспериментальная часть

Для достижения поставленной цели нами изготовлен цинковый электрод сравнения из оцинкованного стального листа. Второй цинковый электрод был изготовлен из перфорированной оцинкованной крепежной пластины. Эти крепежные оцинкованные пластины продаются в любом магазине метизных изделий. Стоимость данных пластин около 60 руб. Конструкция цинковых электродов приведена на рис. 1.

Устройство содержит электрод, выполненный из оцинкованной стали 1, к которому припаян измерительный кабель 3, при этом место пайки 2 защищено клеем ВК 9 или аналогичным; к свободному концу измерительного кабеля 3 припаян наконечник кабеля 4, при этом место пайки изолировано с помощью термоусаживаемой трубки 5. Схема подключения электродов сравнения при контроле коррозионной защиты корпуса судна представлена на рис. 2.

 

Рис. 1. Конструкция цинковых электродов, используемых в эксперименте для контроля защищенности
от коррозии судов и кораблей:
1 – электрод, выполненный из оцинкованной стали;
2 – место пайки измерительного кабеля, защищенное клеем ВК 9 или аналогичным; 3 – измерительный кабель;
4 – наконечник измерительного кабеля; 5 – термоусаживаемая трубка

Fig. 1. Design of zinc electrodes used in the experiment to control the corrosion protection of ships and vessels:
1 – electrode made of galvanized steel; 2 – place for soldering the measuring cable protected with VK 9 glue (or similar);
3 – measuring cable; 4 – tip of the measuring cable; 5 – heat-shrinkable tube

 

 

Рис. 2. Схема подключения электродов при контроле коррозионной защиты судна: 1 – корпус судна или корабля;
2 – фальшборт; 3 – электроизмерительный прибор (милливольтметр); 4 – прижимной контакт;
5 – электрод сравнения; 6 – морская вода

Fig. 2. Layout of connecting electrodes when monitoring the ship corrosion protection: 1 – ship hull; 2 – bulwark;
3 – electrical measuring device (millivoltmeter); 4 – clamping contact; 5 – reference electrode; 6 – sea water

 

Эксплуатация происходит следующим образом:

электрод сравнения с помощью кабельного наконечника подключают к измерительному прибору, аналогичное соединение – к милливольтметру;

– милливольтметр с помощью дополнительного измерительного кабеля, снабженного прижимным контактом, присоединяют к фальшборту судна;

– электрод сравнения погружают в морскую воду на глубину 0,5–1 м, при этом расстояние между электродом сравнения и корпусом судна не должно превышать 2 м;

– включают переносной милливольтметр и снимают показания прибора (не менее трех единичных показаний), при этом интервал времени между снятиями показаний – 5 с;

– при эффективной работе протекторной защиты показания милливольтметра должны находиться в интервале значений от –250 до +50 мВ для цинкового электрода.

Стоит отметить, что для присоединения оцинкованной пластины к медному электромонтажному проводу можно использовать болтовое соединение, изготовленное также из оцинкованной стали, или разъемное соединение. С помощью самодельных цинковых электродов № 1, 2 и ХСЭ сравнения
№ 3 контролировали защищенность корпуса судна ПМ-15 проекта № 304/
III («Плавучая мастерская») по методике, приведенной в работах [17–21]. Эксперимент был выполнен в период с 20.05.2022 по 17.06.2022. Судно находилось в г. Петропавловске-Камчатском в стояночном режиме в торговом порту у пирса № 13. Восстановительные работы по корпусу судна в доке последний раз осуществлялись
в 1990 г. Оценивали состояние коррозионной защиты корпуса судна согласно рекомендациям, описанным в работах [17–21].
Измерения проводили каждым электродом последовательно с помощью
50 измерений, которые заносились в таблицу. Точность обработанных измерений оценивали с помощью коэффициента их вариации
V, % [22]. Для статистической обработки результатов эксперимента использовали программное обеспечение
Microsoft Office Excel 365: 2002 (16.0.12527.20278).

 

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;
Rразмах вариации; dсреднее линейное отклонение; D – дисперсия; σ – среднее квадратичное отклонение; Kd – линейный коэффициент вариации, %; Kr – коэффициент осцилляции, %; V – коэффициент вариации, %) и на рис. 3–5.

 

Результаты контроля защищенности от коррозии корпуса судна ПМ-15 с 20.05.2022 по 17.06.2022

Results of monitoring the corrosion protection of the hull of the vessel PM-15 in the period of 20.05.2022 - 17.06.2022

 

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

Электрод № 1
(цинковый электрод)

Электрод № 2
(цинковый электрод)

Электрод № 3
(ХСЭ)

 

 

 

 

Дата

20.05.2022

27.05.2022

03.06.2022

10.06.2022

17.06.2022

20.05.2022

27.05.2022

03.06.2022

10.06.2022

17.06.2022

20.05.2022

27.05.2022

03.06.2022

10.06.2022

17.06.2022

1

–352

–361

–368

–371

–364

–347

–350

–356

–364

–360

643

641

638

633

640

2

–352

–361

–368

–371

–364

–348

–350

–356

–364

–360

643

641

638

633

640

3

–352

–361

–368

–371

–364

–348

–350

–356

–364

–360

643

641

638

633

640

4

–352

–361

–368

–371

–364

–348

–350

–356

–364

–360

643

641

638

633

640

5

–352

–361

–368

–371

–364

–348

–350

–356

–364

–360

642

641

638

633

640

6

–351

–361

–368

–371

–365

–348

–350

–356

–364

–360

642

641

638

633

640

7

–352

–361

–368

–371

–364

–348

–350

–356

–364

–360

641

640

638

633

640

8

–351

–361

–368

–371

–364

–348

–350

–356

–364

–360

642

640

638

633

640

9

–351

–361

–368

–371

–364

–347

–351

–356

–364

–360

642

640

638

633

640

10

–352

–360

–368

–371

–364

–347

–350

–356

–364

–360

641

640

638

633

640

11

–350

–361

–368

–371

–363

–347

–350

–356

–364

–360

641

640

638

633

641

12

–351

–361

–368

–371

–364

–347

–350

–356

–364

–360

641

640

638

633

641

13

–350

–360

–368

–371

–364

–346

–350

–356

–364

–360

642

640

638

633

641

14

–351

–361

–368

–370

–363

–346

–350

–356

–364

–360

642

640

638

633

640

15

–351

–360

–368

–370

–364

–346

–350

–356

–363

–361

641

640

638

633

640

16

–352

–360

–368

–370

–364

–346

–350

–356

–363

–360

641

640

638

633

641

17

–352

–360

–368

–370

–364

–347

–350

–356

–363

–360

641

640

638

633

640

18

–351

–360

–369

–370

–364

–347

–350

–356

–363

–361

642

640

638

633

640

19

–352

–360

–368

–370

–363

–347

–350

–356

–363

–361

641

640

638

633

640

20

–351

–360

–369

–370

–363

–347

–350

–356

–363

–361

641

640

638

633

640

21

–351

–361

–369

–370

–363

–347

–351

–356

–363

–360

642

640

638

633

640

22

–351

–361

–369

–370

–363

–347

–351

–356

–363

–360

642

640

638

633

640

23

–351

–361

–369

–370

–364

–347

–350

–356

–363

–360

642

639

638

633

641

24

–352

–360

–368

–370

–364

–348

–350

–357

–363

–360

642

640

638

633

641

25

–351

–360

–369

–370

–363

–348

–350

–356

–363

–360

641

640

638

633

641

26

–351

–360

–369

–371

–363

–347

–350

–356

–362

–361

641

640

638

632

641

27

–351

–360

–369

–371

–363

–348

–351

–356

–362

–361

641

640

638

632

641

28

–352

–360

–369

–371

–363

–348

–351

–357

–362

–361

641

640

638

632

641

29

–352

–360

–369

–371

–363

–348

–351

–357

–362

–361

641

640

638

632

641

Окончание табл.

Ending of the Table

 

 

 

 

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

Электрод № 1
(цинковый электрод)

Электрод № 2
(цинковый электрод)

Электрод № 3
(ХСЭ)

 

 

 

Дата

20.05.2022

27.05.2022

03.06.2022

10.06.2022

17.06.2022

20.05.2022

27.05.2022

03.06.2022

10.06.2022

17.06.2022

20.05.2022

27.05.2022

03.06.2022

10.06.2022

17.06.2022

30

–352

–359

–369

–371

–363

–348

–351

–357

–362

–361

641

639

638

633

641

31

–352

–360

–369

–371

–363

–348

–351

–356

–363

–361

640

639

637

633

641

32

–352

–360

–369

–371

–363

–347

–350

–357

–363

–360

640

639

638

633

641

33

–353

–360

–369

–370

–364

–347

–351

–357

–363

–360

640

640

638

633

641

34

–353

–359

–369

–370

–363

–347

–351

–357

–363

–359

640

640

638

632

640

35

–353

–359

–369

–370

–363

–347

–351

–357

–363

–360

641

639

638

632

640

36

–353

–360

–369

–370

–363

–347

–351

–357

–362

–360

640

639

638

632

640

37

–353

–360

–369

–371

–363

–347

–350

–357

–362

–360

640

639

638

632

640

38

–353

–360

–368

–371

–362

–347

–351

–357

–362

–359

641

639

638

632

640

39

–353

–359

–369

–371

–363

–348

–351

–356

–362

–360

641

639

638

632

640

40

–351

–360

–369

–371

–363

–347

–351

–357

–362

–360

640

639

638

632

640

41

–352

–359

–369

–371

–363

–347

–351

–357

–362

–360

640

640

637

632

640

42

–353

–359

–369

–371

–363

–347

–351

–357

–362

–359

640

640

637

632

640

43

–352

–359

–369

–371

–363

–348

–351

–357

–362

–360

640

639

637

632

640

44

–352

–359

–369

–371

–362

–348

–351

–357

–362

–360

641

639

637

632

640

45

–353

–359

–369

–371

–362

–348

–351

–357

–362

–359

641

639

637

632

640

46

–353

–359

–369

–371

–363

–348

–352

–358

–362

–360

641

639

637

632

640

47

–353

–359

–368

–371

–362

–347

–351

–357

–362

–359

640

640

637

632

640

48

–353

–359

–369

–371

–362

–347

–351

–357

–362

–359

641

639

637

632

640

49

–353

–359

–369

–371

–362

–347

–351

–357

–362

–359

640

639

637

632

640

50

–353

–359

–369

–371

–362

–347

–351

–357

–362

–359

640

639

637

632

640

 

Uср,
мВ

–351,90

–360,02

–368,58

–370,68

–363,26

–347,30

–350,52

–356,46

–362,88

–360,04

641,12

639,78

637,78

632,58

640,30

R

3,00

2,00

1,00

1,00

3,00

2,00

2,00

2,00

2,00

2,00

3,00

2,00

1,00

1,00

1,00

d

0,69

0,59

0,49

0,44

0,60

0,53

0,52

0,52

0,70

0,38

0,69

0,53

0,34

0,49

0,42

D

0,73

0,58

0,24

0,22

0,51

0,37

0,29

0,29

0,67

0,36

0,79

0,41

0,17

0,24

0,21

 

σ

0,86

0,77

0,50

0,47

0,72

0,61

0,54

0,54

0,82

0,60

0,90

0,65

0,42

0,50

0,46

Kd, %

0,20

0,16

0,13

0,12

0,17

0,15

0,15

0,14

0,19

0,11

0,11

0,08

0,05

0,08

0,07

Kr, %

0,85

0,56

0,27

0,27

0,83

0,58

0,57

0,56

0,55

0,56

0,47

0,31

0,16

0,16

0,16

V, %

0,25

0,21

0,14

0,13

0,20

0,18

0,16

0,15

0,23

0,17

0,14

0,10

0,07

0,08

0,07

Рис. 3. Динамика измерений результатов потенциала в период с 20.05.2022 по 17.06.2022,
полученных с помощью электрода № 1 из оцинкованной стали

Fig. 3. Dynamics of measurements of potential results in the period of 20.05.2022 - 17.06.2022
obtained by using a galvanized steel electrode No. 1

 

 

Рис. 4. Динамика измерений результатов потенциала в период с 20.05.2022 по 17.06.2022,
полученных с помощью электрода № 2 из оцинкованной стали

Fig. 4. Dynamics of measurements of potential results in the period of 20.05.2022 - 17.06.2022
obtained by using galvanized steel electrode No. 2

Рис. 5. Динамика измерений результатов потенциала в период с 20.05.2022 по 17.06.2022,
полученных с помощью электрода № 3 (ХСЭ)

Fig. 5. Dynamics of measurements of potential results in the period of 20.05.2022 - 17.06.2022
obtained by using electrode No. 3 (silver chloride)

 

Согласно результатам эксперимента, приведенным в таблице, совокупности всех измерений однородны, степени рассеивания данных незначительны, т. к. V < 10 %. Динамика изменений результатов потенциала в разные сутки, полученных с помощью разных электродов сравнения, проиллюстрирована на рис. 3–5.

Результаты контроля защищенности от коррозии корпуса судна ПМ-15 проекта № 304/III («Плавучая мастерская»), полученные с помощью электродов сравнения № 1 и 2, выполненных из оцинкованной стали, достаточно стабильны и повторяемы [22]. О правильности показаний свидетельствуют результаты, выполненные электродом сравнения № 3 (ХСЭ) [5, 6], т. к. в эксперименте он выполнял роль контрольного. Полученные результаты электродов сравнения № 1 и 2 указывают на плохую защищенность корпуса судна ПМ-15 [5, 6] в течение всего периода измерений, что сходится
с показаниями электрода сравнения № 3 (ХСЭ). Стоит отметить, что стоимость ХСЭ в разы выше стоимости электродов сравнения, изготовленных из оцинкованной стали. Следует учитывать более трудозатратный процесс хранения и транспортировки ХСЭ по сравнению с электродами сравнения, изготовленными из оцинкованной стали. Таким образом, целесообразно рекомендовать к использованию электроды сравнения, изготовленные из оцинкованной стали.

 

Выводы

1. Для контроля защищенности корпусов морских судов от коррозии можно использовать электроды сравнения, выполненные из оцинкованной стали.

2. Эксплуатировать и изготавливать нестандартные электроды сравнения на судах могут экипажи судов или судоремонтные бригады.

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: 11.09.2022).

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: 11.09.2022).

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

7. Чендлер К. А. Коррозия судов и морских сооружений / пер. с англ. И. А. Бархатова, В. И. Лемкова. Л.: Судостроение, 1988. 320 с.

8. ISO 15589-2-12. Petroleum, petrochemical and natural gas industries - Cathodic protection of pipeline transportation systems. URL: https://www.iso.org/standard/51992.html (дата обращения: 14.09.2022).

9. ВСН 39-84. Катодная защита от коррозии оборудования и металлических конструкций гидротехнических сооружений. Л.: Минэнерго СССР, 1985. 35 с.

10. 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. Сер.: Морская техника и технология. 2019. № 4. С. 39-45.

11. 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 II Междунар. науч.-практ. конф. (Петропавловск-Камчатский, 23-25 октября 2019 г.). Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2020. С. 121-124.

12. 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. Сер.: Морская техника и технология. 2021. № 2. С. 16-23.

13. 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 II Междунар. науч.-практ. конф. (Петропавловск-Камчатский, 23-25 октября 2019 г.). Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамчатГТУ, 2020. С. 125-129.

14. 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. Сер.: Морская техника и технология. 2020. № 2. С. 15-21.

15. 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. Сер.: Морская техника и технология. 2021. № 3. С. 23-32.

16. Ястребов Д. П. К вопросу использования медных электродов для контроля защищенности от коррозии стальных корпусов судов и кораблей // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. 2021. № 4. С. 43-51.

17. 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.

18. 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. № 39. С. 6-11.

19. 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.

20. 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. № 28. С. 6-11.

21. 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. № 35. С. 40-46.

22. 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: 14.09.2022).


Войти или Создать
* Забыли пароль?