CC BY
10УДК 620.19:629.5.023
Д.П. Ястребов, О.А. Белов, В.А. Швецов, А.О. Рогожников, Б.В. Тарабанов
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail:[email protected]
К ВОПРОСУ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ СРАВНЕНИЯ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ
Коррозия приводит к износу судов, снижает их прочность и безопасность мореплавания. Для эффективной защиты морского транспорта и рыбохозяйственного комплекса необходимо усовершенствовать контроль работы систем защиты судов и кораблей от коррозии. Данный вид контроля постоянно развивается. Однако экипажи судов камчатского флота требуют более простых технических средств контроля. В первую очередь членов экипажей судов не устраивают существующие электроды сравнения, поэтому необходимо предложить экипажам удобные в эксплуатации электроды сравнения, соответствующие нормативно-техническим требованиям. Целью исследования было установление возможности использования электродов сравнения, выполненных из нержавеющей стали, в системах электрохимической защиты судов. Для этого контролировали потенциал корпуса судна ПЖС-219 в заданной контрольной точке с помощью переносного вольтметра и трех электродов сравнения. В качестве электродов сравнения использовали электроды собственной конструкции, изготовленные из разных образцов нержавеющей стали. Измерения выполняли в период времени с 29.07.2019 по 02.08.2019. Контроль потенциала корпуса выполняли с помощью 15 параллельных измерений. Интервал времени между параллельными измерениями потенциала примерно 2-3 с. Точность измерений оценивали с помощью статистической обработки результатов эксперимента. Анализ проведенных исследований показал, что измерения, выполненные с помощью электродов сравнения, изготовленных из нержавеющей стали, отличаются низким значением коэффициента вариации, что формально позволяет отнести их к точным измерениям. В то же время результаты измерений отличаются низкой стабильностью, что не позволяет рекомендовать их для контроля систем электрохимической защиты.
Ключевые слова: защита судов от коррозии, система электрохимической защиты судна от коррозии, контроль потенциала корпуса судна, электроды сравнения, коррозионные испытания корпуса судна.
D.P. Yastrebov, O.A. Belov, V.A. Shvetsov, A.O. Rogozhnikov, B.V. Tarabanov
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003 e-mail: [email protected]
TO THE QUESTION OF USING MARINE ELECTRODES OF COMPARISON
MADE OF STAINLESS STEEL
Corrosion leads to wear and tear of ships, reduces their strength and safety of navigation. For the effective protection of sea transport and the fishery complex, it is necessary to improve the control of the operation of the systems for protecting ships and vessels from corrosion. This type of control is constantly evolving. However, the crews of the Kamchatka fleet require simpler technical means of control. First of all, the crew members of the ships are not satisfied with the existing reference electrodes, therefore, it is necessary to offer the crews easy-to-use reference electrodes that meet the regulatory and technical requirements. The aim of the study was to establish the possibility of using stainless steel reference electrodes in the systems of electrochemical protection of ships. For this, the potential of the PZhS-219 ship hull was controlled at a given control point using an electrical measuring device and three reference electrodes. Electrodes of our own design made of different stainless steel samples were used as reference electrodes. The measurements were carried out in the time period from July 29, 2019 to August 2, 2019. The hull potential was monitored using 15 parallel measurements. The time interval between parallel potential measurements is about 2-3 s. The measurement accuracy was assessed by statistical processing of the experimental results. The analysis of the carried out studies showed that the measurements made with stainless steel reference electrodes have a low value of the coefficient of variation, which formally makes it possible to refer them to accurate measurements. At the same time, the measurement results are characterized by low stability, which does not allow them to be recommended for monitoring electrochemical protection systems.
Key words: protection of ships against corrosion, electrochemical protection system against corrosion, monitoring of the hull potential, reference electrodes, corrosion tests of the hull.
Коррозия приводит к износу судов, снижает их прочность и безопасность мореплавания [1, 2]. Поэтому защита судов от коррозии определена [1, 2] как важнейшая задача морского транспорта [3-6]. Для эффективной защиты морского транспорта необходимо усовершенствовать контроль работы систем защиты судов и кораблей от коррозии [1-6]. Данный вид контроля постоянно развивается [7-18], при этом точность результатов контроля [19] находится на достаточно высоком уровне [2]. Однако экипажи судов камчатского флота требуют от авторов удобных в эксплуатации технических средств контроля. В первую очередь членов экипажей судов не устраивают электроды сравнения, рекомендуемые в работах [3-6]. Необходимо предложить экипажам удобные в эксплуатации электроды сравнения, соответствующие нормативно-техническим требованиям [6]. Одно из возможных направлений совершенствования электродов сравнения предложено в работе [18]. В соответствии с рекомендациями автора [18] при контроле протекторной защиты корпусов судна могут быть использованы электроды, изготовленные из нержавеющей стали. Однако рекомендации [18] нуждаются в экспериментальной проверке.
Цель статьи - установить возможность использования электродов сравнения, выполненных из нержавеющей стали в системах электрохимической защиты морских судов.
Контролировали потенциал корпуса судна ПЖС-219 в заданной контрольной точке [10] с помощью переносного вольтметра (мультиметр UNI-TUT 61) и трех электродов сравнения. В качестве электродов сравнения использовали электроды собственной конструкции, изготовленные из разных образцов нержавеющей стали, обнаруженных на судне. Судно находилось в стояночном режиме у причала в г. Петропавловске-Камчатском.
Схема измерительной электрической цепи приведена на рис. 1.
Рис. 1. Схема измерительной электрической цепи, используемой для контроля защищенности корпуса судна от коррозии: 1 - металлический корпус судна; 2 - фальшборт судна; 3 - вольтметр; 4 - прижимное устройство;
5 - электрод сравнения; 6 - морская вода; 7 - коммутирующие устройства (выключатели)
Измерения разности потенциалов между корпусом судна и электродами сравнения выполняли в соответствии с рекомендациями [7-13]. Измерения выполняли в период времени с 29.07.2019 по 02.08.2019. При этом контроль потенциала корпуса выполняли с помощью 15 параллельных измерений [2]. Интервал времени между параллельными измерениями потенциала примерно 2-3 с. Точность результатов измерений оценивали с помощью коэффициента вариации V, % [19]. Для статистической обработки результатов эксперимента использовали программное обеспечение [20]. Результаты экспериментальных исследований приведены в табл. 1 и 2 и на рис. 2-4. В табл. 1 приведены результаты контрольных измерений, полученных с помощью электродов № 1-3.
2
6
Таблица 1
Результаты измерений потенциала корпуса судна ПЖС-219 в период с 29.07.2019 по 02.08.2019, полученные с помощью электродов № 1-3
Результаты измерений потенциала корпуса судна, и = , мВ, полученные с помощью электрода
№ 1 № 2 № 3
По датам По датам По датам
№ п/п 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
10 <ч 10 <ч 10 <ч 10 <ч 10 <ч 10 <ч 10 <ч 10 <ч 10 <ч 10 <ч 10 <ч 10 <ч 10 <ч 10 <ч 10 <ч
о о о ОО о ОО о о о о 00 о 00 о о о о 00 о 00 о
2 о 3 13 10 0 2 о 3 13 10 0 2 о 3 13 10 0
1 976 980 988 992 992 945 940 963 959 956 910 908 938 945 773
2 976 980 988 990 992 945 940 963 959 956 910 908 938 945 773
3 975 980 988 990 992 945 941 963 958 956 910 908 938 945 773
4 974 980 987 989 992 945 941 962 960 956 910 908 938 945 773
5 974 980 987 989 992 944 940 962 959 957 910 908 937 944 773
6 974 980 987 989 992 944 940 962 958 956 910 908 870 944 773
7 974 979 987 989 992 944 939 962 959 956 909 907 938 944 773
8 973 979 986 988 992 944 939 963 959 957 909 907 938 944 773
9 973 979 986 988 992 944 939 962 959 956 909 907 871 944 772
10 973 978 986 989 992 944 939 962 959 956 909 907 871 943 772
11 973 978 985 988 991 944 938 962 958 956 908 907 871 943 773
12 973 978 985 988 992 944 938 962 958 956 908 907 871 943 773
13 973 978 985 988 992 944 937 961 958 957 908 906 871 943 773
14 973 976 985 988 991 943 937 961 958 957 907 906 871 943 773
15 973 976 985 988 992 943 937 961 958 957 907 906 871 943 773
В табл. 2 приведены результаты статистической обработки контрольных измерений, полученных с помощью электродов № 1-3.
Таблица 2
Результаты статистической обработки результатов контрольных измерений потенциала корпуса судна ПЖС-219 в период с 29.07.2019 по 02.08.2019, полученные с помощью электродов № 1-3
Значения статистических характеристик результатов выборочных измерений,
полученных с помощью электрода
Ха- № 1 № 2 № 3
По датам По датам По датам
рак-
9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
тери- 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
стика <ч <ч <ч <ч <ч <ч <ч <ч <ч <ч <ч <ч <ч <ч <ч
00 00 00 00 оо оо
о о о о о о о о о о о о о о о
о ,—1 ,—1 о ,—1 ,—1 о ,—1 ,—1
2 3 3 0 0 2 3 3 0 0 2 3 3 0 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
иф, мВ 974 979 986 989 992 944 939 962 959 956 909 907 902 944 773
В 1 2 1 1 0 0 2 0 0 0 1 1 17 1 0
а 1,04 1,34 1,13 1,08 0,34 0,61 1,31 0,68 0,61 0,47 1,06 0,74 3,41 0,80 0,34
V, % 0,11 0,14 0,12 0,11 0,03 0,06 0,14 0,07 0,06 0,04 0,12 2,85 3,53 0,08 0,04
Примечание. Сор, мВ - среднее арифметическое; В - дисперсия; а - среднее квадратичное отклонение; V, % - коэффициент вариации.
В табл. 2 приведены результаты статистических расчетов, полученные с помощью программной платформы [20]. Из этих результатов следует, что выборочные значения коэффициентов вариации [19] результатов измерений неоднородны.
Динамика изменений результатов измерений разности потенциалов между корпусом судна в контрольной точке и отдельными электродами показана на рис. 2-4.
Рис. 2. Динамика результатов измерений разности потенциалов между корпусом судна ПЖС-219 и электродом № 1
н" Электрод №2
8 9№
X
I 925
О 29.7.7019 30.7.7019 31.7.2019 1.8.2019 7.8.7019
Дата контроля
Рис. 3. Динамика результатов измерений разности потенциалов между корпусом судна ПЖС-219 и электродом № 2
1 контроля
Рис. 4. Динамика результатов измерений разности потенциалов между корпусом судна ПЖС-219 и электродом № 3
Из анализа выполненных исследований, приведенных на рис. 2-4, следует:
- результаты измерений разности потенциалов, полученные с помощью электрода № 1, достаточно стабильны [6], т. к. AU < 50 мВ;
- результаты измерений разности потенциалов, полученные с помощью электрода № 2, достаточно стабильны [6], т. к. AU < 50 мВ;
- результаты измерений разности потенциалов, полученные с помощью электрода № 3, нестабильны [6], т. к. AU > 50 мВ.
В результате проведенной работы были сделаны следующие выводы:
1. Результаты контроля потенциала корпуса судна, полученные с помощью электродов сравнения, выполненных из нержавеющей стали, отличаются низким значением коэффициента вариации, что формально позволяет отнести их к точным результатам измерений.
2. Результаты контроля, полученные с помощью электродов сравнения, выполненных из нержавеющей стали, отличаются низкой стабильностью во времени (неудовлетворительной повторяемостью), что не позволяет рекомендовать их для контроля систем электрохимической защиты.
Литература
1. Зобочев Ю.Е., Солинская Э.В. Защита судов от коррозии и обрастания. - М.: Транспорт, 1984. - 174 с.
2. 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.
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 [Электронный ресурс].- 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 [Электронный ресурс]. - 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 морского транспорта. - Новороссийск, 2017. - № 1 (82). - С. 41-48.
8. Внедрение усовершенствованного способа контроля систем протекторной защиты стальных корпусов судов Камчатского флота / О.А. Белов, В.А. Швецов, Д.П. Ястребов, О.А. Белавина, Д.В.Шунькин // Вестник Камчатского государственного технического университета. -Петропавловск-Камчатский, 2017. - Вып. 39. - С. 6-11.
9. 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. - Астрахань, 2017. - Вып. 1. - С. 29-38.
10. Обоснование способа выбора контрольных точек для измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов / П.А. Белозеров, В.А. Швецов, О.А. Белавина, Д.В. Шунькин, Д.В. Коростылёв, В.А. Пахомов, С.А. Малиновский // Вестник Камчатского государственного технического университета. - Петропавловск-Камчатский, 2014. - Вып. 28. - С. 6-11.
11. Влияние квалификации оператора на результаты измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов / В.А. Швецов, П.А. Белозеров, Н.В. Адельшина, О.А. Белавина, О.Е. Петренко, Д.В. Шунькин, В.В. Кирносенко // Вестник Камчатского государственного технического университета. - Петропавловск-Камчатский, 2014. - Вып. 30. - С. 46-54.
12. Обоснование выбора необходимого числа параллельных измерений защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов в контрольной точке / В.А. Швецов, П.А. Белозеров, О.А. Белавина, Д.В. Шунькин, С.А. Малиновский // Вестник Камчатского государственного технического университета. - Петропавловск-Камчатский, 2016. - Вып. 35. - С. 40-46.
13. 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.
14. О выборе электродов для контроля систем протекторной защиты стальных судов и кораблей / Д.П. Ястребов, О.А. Белов, В.А. Швецов, О.А. Белавина // Вестник Астраханского государственного технического университета. - Астрахань, 2019. - Вып. 4. - С. 39-45.
15. Пат. 153280 Российская Федерация, U1 МПК G01N 17/02 (2006.01). Устройство для измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов / Швецов В.А., Белозё-ров П.А., Шунькин Д.В., Диденко А.А., Луценко А.А., Коростылёв Д.В., Белавина О.А. / Заявитель и патентообладатель Камчатский государственный технический университет (RU). -№ 2014142289/28; заявл. 20.10.2014. опубл. 10.07.2015, бюл. № 19.
16. К вопросу использования стальных пластин для контроля протекторной защиты корпусов судов и кораблей / Д.П. Ястребов, О.А. Белов, В.А. Швецов, О.А. Белавина, С.А. Зайцев // Материалы Второй международной научно-технической конференции «Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития» / Отв. за выпуск О.А. Белов - 2020. -С.125-129.
17. О целесообразности использования хлорсеребряных электродов для контроля систем протекторной защиты стального корпуса судна / Д.П. Ястребов, О.А. Белов, В.А. Швецов, А.П. Ушакевич, Г.В. Кузнецов // Материалы Второй международной научно-технической конференции «Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития» / Отв. за выпуск О.А. Белов. - 2020. - С. 121-124.
18. Пат. 2222001 Российская Федерация, U1 МПК G01N 17/02 (2006.01). Способ, предусматривающий использование электрохимического шума при коррозии / Йованчичевич В.; заявитель и патентообладатель Бэйкер Хьюз Инкорпорейтед (US). - № 2001119059/28; заявл. 12.09.1999. опубл. 12.09.1999, бюл. № 2.
19. ГОСТ Р 8.736-2011 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения [Электронный ресурс]. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200089016 (дата обращения
05.10.2019).
20. Microsoft Office Excel365: 2002 (16.0.12527.20278) / 10 марта 2020 (дата обращения:
27.10.2020).
