CC BY
27УДК 620.19: 656.6:502.5
О.А. Белов
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail:boa-1@mail. ru
АНТИКОРРОЗИОННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ КАК ФАКТОР ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА МОРСКОМ ТРАНСПОРТЕ
Базовой основой современной промышленности является металлургия и производство различных металлов и сплавов. Для удовлетворения потребности в металле и его компонентах различных отраслей промышленного производства расходуется большое количество природных ресурсов. Однако в процессе эксплуатации металлические объекты и конструкции подвергаются воздействию коррозии, что приводит не только к снижению прочностных, эксплуатационных и технологических характеристик объектов, но и к безвозвратным потерям металла. В связи с этим защита от коррозии призвана обеспечить не только требования эффективной и безопасной эксплуатации объекта, но и рациональное использование природных ресурсов.
Ключевые слова: коррозионные процессы, агрессивная среда, техническая эксплуатация, экологическая безопасность, электрохимическая защита, профессиональная подготовка.
O.A. Belov
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatskу, 683003 [email protected]
ANTICORROSION MEASURES AS A FACTOR OF ENVIRONMENTAL SAFETY ON SEA TRANSPORT
The basis of modern industry is metallurgy and the production of various metals and alloys. A large amount of natural resources is spent to meet the demand for metal and its components in various branches of industrial production. However, during operation, metal objects and structures are exposed to corrosion, which leads not only to a decrease in the strength, operational and technological characteristics of the objects, but also to irretrievable metal losses. In this regard, corrosion protection is designed to ensure not only the requirements for the effective and safe operation of the facility, but also the rational use of natural resources.
Key words: corrosion processes, aggressive environment, technical operation, environmental safety, electrochemical protection, professional training.
Термин «коррозия» (от лат. corrodere - разъедать, разрушать) применяется к большинству металлов и характеризует как процесс, так и результат разрушения. Наиболее известной формой коррозии является коррозия железа и стали с образованием ржавчины. Коррозия - самопроизвольное разрушение материалов вследствие их физико-химического взаимодействия с окружающей средой [1]. Она имеет глобальный характер. Общие годовые затраты в развитых странах в связи с коррозией составляют 4% валового национального продукта.
В результате коррозионных процессов изменяются свойства материалов. Под действием агрессивной среды большинство металлов, обладающих в реальных условиях термодинамической нестабильностью, переходят в окисленное состояние. Это ведет к разрушению металла, так как окислы не обладают потребительскими свойствами металлов, имеют другую структуру и малую прочность [2, 3]. Конструкция при этом лишается важных технологических, физико-механических свойств: механической прочности, пластичности, твердости, отражательной способности и др. Возникает коррозионный эффект - изменение в любой части коррозионной системы, вызванное коррозией. Коррозионный эффект, несовместимый с назначением металла, среды или технической системы, частью которой они являются, называется коррозионным повреждением.
Коррозия приводит к значительному расходу природных ресурсов, так как безвозвратные потери металла вследствие коррозии составляют 30-35% продукции мировой сталелитейной промышленности. Это требует увеличения производства металла из руд в соизмеримых количествах.
Коррозия наносит вред окружающей среде. Одной из крупнейших экологических катастроф является разлив нефти в Мексиканском заливе в 2010 г. в результате аварии на нефтедобывающей платформе Deepwater Horizon фирмы «British Petroleum».
Коррозия стальных корпусов кораблей и судов - одна из главных причин износа судов, снижения их прочности и безопасности. Коррозия является важнейшим фактором снижения надежности корпусных конструкций и технологического оборудования при эксплуатации судна. Предотвращение активного коррозионного процесса и предупреждение преждевременного износа корпуса судна должно являться повседневной задачей экипажа.
В связи с этим при оценке экологической безопасности и потерь от коррозии используют комплексный подход, включающий рассмотрение всех возможных последствий коррозионных процессов [4-6].
Техническая эксплуатация современных морских судов связана со значительным влиянием на состояние их металлических корпусов, а также технологического оборудования, судовых систем и устройств различных видов коррозии. Наиболее опасным видом коррозии, оказывающим разрушающее воздействие на элементы корпуса, механизмов и систем, является электрохимическая коррозия. Результатом воздействия коррозии является не только снижение эксплуатационных свойств судна, надежности его технических средств и корпуса в целом, но и снижение безопасности плавания судна в море и экологической безопасности в акватории при нахождении судна в режиме длительной стоянки. Данный фактор формирует особенности использования судов по назначению и вызывает необходимость внедрения специальных методов и средств обеспечения защиты судов от коррозии. Необходимость контроля и регулирования электрохимической защиты корпуса связана с различными эксплуатационными свойствами судна и их способностью оказывать значительное влияние на обеспечение безопасности [7-10].
Поддержание заданного уровня электрохимической защиты корпуса в процессе эксплуатации судна требует осуществления комплекса взаимосвязанных инженерно-технических и организационных мероприятий, разработка и внедрение которых основывается на научных исследованиях в области защиты кораблей и судов от коррозии. Необходимость научного подхода к решению данной проблемы объясняется, прежде всего, возрастающими требованиями к антикоррозионной защите, как фактору отрицательного влияния на оборудование судов и окружающую среду [11-15].
Оценка достаточности уровня электрохимической защиты корпуса в процессе эксплуатации морских судов предполагает комплексное использование взаимосвязанных направлений:
- систематический контроль и замеры;
- построение моделей;
- работа с информацией и данными;
- анализ данных;
- разработка мероприятий обеспечения заданного уровня электрохимической защиты.
Систематический контроль и замеры параметров электрохимической защиты корпуса судна
обеспечивают объективную оценку фактического уровня электрохимической защиты корпуса, а также эффективности ее работы в условиях воздействия дополнительных физических, химических, биологических и иных факторов, лежащих в основе интенсивности коррозионных процессов.
Задача измерения параметров электрохимической защиты состоит в получении измерительной информации об уровне защиты и интенсивности протекающих коррозионных процессов, которая бы отвечала требованиям, предъявляемым к ней, исходя из целей натурных наблюдений.
В современных научных исследованиях [16-18] активно используется теория планирования экспериментов, которая содержит эффективные методы, позволяющие повысить качество экспериментов с моделями электрохимической защиты корпуса судна и коррозионных процессов.
Решение перечисленных задач позволяет классифицировать, согласовывать и обобщать всю доступную информацию об эффективности электрохимической защиты корпусов судов и интенсивности коррозионных процессов на различных этапах проведения исследований и выработки решений относительно обеспечения защиты корпуса от электрокоррозии.
Анализ данных имеет назначение получения оценок неизвестных величин, характеризующих текущее или прогнозируемое состояние электрохимической защиты корпуса судна и протекающих коррозионных процессов.
В данном направлении осуществляется решение задач комплексного анализа параметров электрохимической защиты корпуса судна и коррозионных процессов путем:
- расчета параметров электрохимической защиты корпуса;
- пересчета параметров электрохимической защиты корпуса;
- идентификации электрохимической защиты корпуса и коррозионных процессов.
Разработка мероприятий обеспечения заданного уровня электрохимической защиты имеет
своей целью перевод ее функционала из одного состояния в другое. Основными задачами на данном направлении являются:
- управление уровнем электрохимической защиты и интенсивностью коррозионных процессов;
- управление измерениями защитного потенциала корпуса судна.
Оценка безопасного уровня электрохимической защиты корпуса судна предполагает:
- определение базовых решений относительно функционирования электрохимической защиты;
- определение оптимального варианта, обеспечивающего требуемые свойства электрохимической защиты.
Реализация процесса исследований в области антикоррозийной защиты судов в современных условиях может быть выполнена на основе автоматизированных процедур, в которых оператору отводится роль элемента, формулирующего конкретные задачи исследования, выполняющего анализ результатов их решения и принимающего окончательное решение, а автоматизированной системе - роль инструмента, обеспечивающего качественное решение поставленных задач [19-21].
Использование комплексного подхода при решении задач оценки безопасного уровня электрохимической защиты корпуса в процессе эксплуатации морских судов позволяет обеспечить наибольшую эффективность работы персонала, выполняющего действия относительно оценки соответствия электрохимической защиты корпуса безопасному уровню.
Таким образом, решение задачи эффективной защиты корпусов кораблей и судов от коррозии способствует не только повышению эксплуатационно-технической надежности и долговечности металлов и других конструкционных материалов, но и обеспечивает условия экологической безопасности и экономически выгодного использования природных ресурсов и материальных средств.
Литература
1. Руководство по защите корпусов надводных кораблей ВМФ от коррозии и обрастания. -М.: Военное изд-во, 2002. - 350 с.
2. Белов О.А. Проблемы защиты судов Камчатского флота от коррозии и пути их решения // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование: Материалы Девятой Всерос. науч.-практ. конф. - 2018. - С. 110-113.
3. Белов О.А., Клементьев С.А., Дороганов А.Б. Коррозионные процессы как фактор снижения безопасности эксплуатации морских судов / // Инноватика и экспертиза: Научные труды. - 2017. - № 1 (19). - С. 123-126.
4. РД 31.28.10-97. Комплексные методы защиты судовых конструкций от коррозии. Издание официальное. - М.: Стандартинформ, 1998. - 37 с.
5. Белов О.А., Дороганов А.Б. Проблемы методологии контроля электрохимической защиты стальных корпусов кораблей и судов // Вестник Камчатского государственного технического университета. - Петропавловск-Камчатский, 2016. - Вып. 37. - С. 10-13.
6. Белов О.А. Современное состояние организации комплексной защиты металлических корпусов кораблей и судов от коррозии // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - 2017. № 3. - С. 115-120.
7. Белов О.А., Швецов В.А. К вопросу о повышении экологической безопасности судов при долговременном стояночном режиме // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование: Материалы Девятой Всерос. науч.-практ. конф. - 2018. - С. 119-121.
8. Белов О.А. Задачи оценки безопасного уровня электрохимической защиты корпуса в процессе эксплуатации морских судов // Наука, образование, инновации: пути развития: Материалы Девятой Всерос. науч.-практ. конф. - 2018. - С. 17-20.
9. Белов О.А. Оценка безопасности эксплуатации судовых энергетических установок // Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2017. - Вып. 42. - С. 6-10.
10. Белов О.А. Задачи исследования электрических полей судов и характеристика методов их решения // Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2017. -Вып. 40. - С. 12-17.
11. Пат. RU № 169581. Устройство для контроля протекторной защиты стальных корпусов кораблей и судов / Швецов В.А., Белов О.А., Шунькин Д.В., Белавина О.А., Лысянский С.П., Адельшина В.В.; опубл. 23.03.2017.
12. Пат. RU № 2643709. Способ контроля защищенности стальных корпусов кораблей и судов от электрохимической коррозии и электрокоррозии / Белов О.А., Швецов В.А., Белавина О.А.; опубл. 28.04.2017.
13. Белов О.А., Швецов В.А., Ястребов Д.П. Обоснование оптимальной периодичности контроля работы протекторной защиты стальных корпусов судов // Эксплуатация морского транспорта. - 2017. - № 1 (82). - С. 55-58.
14. . Обоснование возможности исключения внешнего осмотра систем протекторной защиты стальных корпусов судов / В.А. Швецов, О.А. Белов, О.А. Белавина, Д.П. Ястребов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология - 2017. - № 1. - С. 29-38.
15. К вопросу о продолжительности периода эффективной работы систем защиты от коррозии стальных корпусов вспомогательных судов / О.А. Белов, В.А. Швецов, Д.А. Арчибисов, О.А. Белавина // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология - 2017. - № 3. - С. 7-15.
16. Белов О.А., Марченко А.А., Труднев С.Ю. Анализ расчетно-аналитических методов прикладных задач технической безопасности // Вестник Астраханского государственного университета. Серия: Морская техника и технология. - 2015. - № 4. - С. 7-15.
17. Белов О.А. Методология оценки технического состояния электрооборудования при развитии параметрических отказов // Вестник Астраханского государственного университета. Серия: Морская техника и технология. - 2015. - № 3. - С. 96-102.
18. Контроль систем протекторной защиты стальных судов и кораблей: Монография / В.А. Швецов, О.А. Белов, П.А. Белозеров, Д.В. Шунькин. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2016. - 109 с.
19. Белов О.А. Оценка технической готовности системы с учетом влияния человеческого фактора // Вестник Камчатского государственного технического университета. - Петропавловск-Камчатский. - 2014. - Вып. 30. - С.11-16.
20. Швецов В.А. Обоснование необходимости подготовки операторов для измерения потенциала стальных корпусов судов и кораблей / В.А. Швецов, О.А. Белов, П.А. Белозеров, О.А. Белавина, В.В. Кирносенко // Вестник Камчатского государственного технического университета. - Петропавловск-Камчатский. - 2016. - Вып. 37. - С. 19-24.
21. Белов О.А. Задачи исследования электрических полей судов и характеристика методов их решения // Вестник Камчатского государственного технического университета. - Петропавловск-Камчатский. - 2017. - Вып. 40. - С. 12-17.
