CC BY
16
РАЗДЕЛ I. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
УДК 620.19:629.5.023
П.А. Белозеров1, В.А. Швецов2, О.А. Белавина2, Д.В. Шунькин2, Д.В. Коростылёв2, В.А. Пахомов2, С.А. Малиновский2
1 Министерство обороны РФ, Петропавловск-Камчатский;
2 Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003
e-mail: [email protected]
ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ВЫБОРА КОНТРОЛЬНЫХ ТОЧЕК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОТЕНЦИАЛА СТАЛЬНЫХ КОРПУСОВ КОРАБЛЕЙ И СУДОВ
Предложен способ выбора контрольных точек для измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов. Применение этого способа позволяет установить расположение районов наибольшей коррозии в наружной обшивке и снизить трудоемкость контроля протекторной защиты корпуса судна от коррозии.
Ключевые слова: коррозия стальных корпусов кораблей и судов, электрохимическая защита корпуса судна от коррозии, протекторная защита, измерение защитного потенциала корпуса судна.
P.A. Belozyorov1, V.A. Shvetsov2, O.A. Belavina2, D.V. Shyun'kin2, D.V. Korostylyov5, V.A. Pahomov2, S.A. Malinovskiy2 ^Ministry of Defense of the Russian Federation, Petropavlovsk-Kamchatsky; 2Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003). Bases of checkpoints selection technique to measure protective potential of vessels steel hull
Checkpoints selection technique to measure protective potential of vessels steel hull was introduced. The application of this method allows to reveal the most corrosive places in the hull plating and to decline monitoring labour-intensiveness of vessel hull protection from corrosion.
Key words: vessel hull corrosion, electrochemical protection of vessel hull from corrosion, protection, protective potential measurement of vessel hull.
Коррозия стальных корпусов кораблей и судов - одна из главных причин износа судов, снижения их прочности и безопасности [1, 2].
Предупреждение преждевременного износа корпуса судна (корабля) является повседневной задачей экипажа судна [3, 4].
Для защиты стальных корпусов кораблей и судов от коррозии используются системы электрохимической защиты (катодные и протекторные), которые должны обеспечить необходимый потенциал (минус 0,85 В) корпуса [5, 6].
На судах рыбопромыслового флота и большинстве кораблей для защиты стальных корпусов от коррозии применяют протекторную защиту [6, 7].
Согласно НД [6] «при работе системы протекторной защиты периодически ... необходимо измерять потенциал корпуса защищаемого объекта в контрольных точках по длине корпуса ... как вблизи протекторов, так и в наиболее удаленных от них точках ...».
В системах протекторной защиты используют десятки протекторов (например, на корпусе рыболовного сейнера после ремонта установлено 25 протекторов). Следовательно, периодически необходимо выполнять большое количество контрольных измерений защитного потенциала корпуса (50 измерений и более), а на это потребуется много времени (более трех часов). Однако необходимость выполнения такого большого количества измерений защитного потенциала корпуса судна (корабля) недостаточно обоснована [8].
Например, известно [1], что наружная обшивка корродирует весьма неравномерно. Следовательно, необходимо в первую очередь измерять защитный потенциал корпуса судна в кон-
трольных точках, соответствующих районам наибольшей коррозии. Однако экипаж судна не обеспечен методикой выявления этих точек.
Цель настоящей работы - обоснование способа выбора контрольных точек для измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов.
Для достижения поставленной цели был выполнен следующий эксперимент. Исследовали интенсивность коррозии наружной обшивки судна типа «Килектор» (проект 141). В качестве критерия интенсивности коррозии использовали значения силы тока, измеренной с помощью прибора ДВ-1 [9] в цепи: протектор - наружная обшивка - миллиамперметр - электрод сравнения - морская вода.
На судне нет схемы расположения протекторов на корпусе судна, поэтому измерения выполняли следующим образом. Выбрали по 97 контрольных точек на правом и на левом фальшбортах судна. Расстояние между контрольными точками - 1 м. В каждой контрольной точке к хорошо защищенной поверхности фальшборта при помощи съемного контакта и контрольного провода присоединяли прибор ДВ-1. При этом электрод сравнения (часть прибора) опускали через борт в воду. В каждой контрольной точке дважды измеряли силу тока. Измерения проводили в стояночном режиме в период с 4.11.2013 по 1.12.2013. Результаты измерений приведены в табл. 1 и на рисунке.
Из полученных экспериментальных данных следует, что на левом борту интенсивность коррозии наружной обшивки равномерно возрастает по направлению от бака к корме, в районе, расположенном между точками № 59 и № 97. Снижение значения измеряемой величины силы тока в этом районе свидетельствует о том, что в нем вследствие усиления коррозионного процесса увеличивается расход защитного тока (создаваемого протекторами), необходимого для защиты кормы и гребных винтов.
Таблица 1
Результаты измерений силы тока при подключении прибора ДВ-1 в контрольных точках
Правый борт Левый борт
№ точки Сила тока (мА) Сила тока (мА)
Дата Первое Второе Среднее Дата Первое Второе Среднее
измерения измерение, С1 измерение, С2 значение, С измерения измерение, С1 измерение, С2 значение, С
1 65 65 65,0 53 53 53,0
2 4.11.2013 67 69 68,0 11.11.2013 54 52 53,0
3 65 66 65,5 51 51 51,0
4 66 66 66,0 51 51 51,0
5 63 64 63,5 51 52 51,5
6 5.11.2013 64 63 63,5 12.11.2013 50 52 51,0
7 62 62 62,0 52 51 51,5
8 62 61 61,5 52 53 52,5
9 59 60 59,5 52 52 52,0
10 6.11.2013 60 60 60,0 13.11.2013 53 52 52,5
11 59 58 58,5 52 52 52,0
12 58 58 58,0 53 53 53,0
13 57 57 57,0 53 53 53,0
14 7.11.2013 57 57 57,0 14.11.2013 52 51 51,5
15 55 55 55,0 52 50 51,0
16 56 55 55,5 52 50 51,0
17 54 56 55,0 51 51 51,0
18 8.11.2013 55 55 55,0 15.11.2013 51 50 50,5
19 53 53 53,0 52 52 52,0
20 54 53 53,5 51 51 51,0
21 53 52 52,5 53 53 53,0
22 9.11.2013 52 52 52,0 16.11.2013 52 51 51,5
23 52 52 52,0 51 52 51,5
24 51 50 50,5 52 52 52,0
25 48 48 48,0 53 52 52,5
26 11.11.2013 49 48 48,5 17.11.2013 52 52 52,0
27 47 47 47,0 52 52 52,0
28 47 47 47,0 52 52 52,0
Продолжение табл. 1
№ точки Правый борт Левый борт
Дата измерения Сила тока (мА) Дата измерения Сила тока (мА)
Первое измерение, С1 Второе измерение, с2 Среднее значение, С Первое измерение, С1 Второе измерение, с2 Среднее значение, С
29 12.11.2013 46 46 46,0 18.11.2013 51 51 51,0
30 44 43 43,5 52 53 52,5
31 43 43 43,0 53 52 52,5
32 42 42 42,0 52 53 52,5
33 13.11.2013 39 40 39,5 19.11.2013 52 52 52,0
34 41 40 40,5 53 53 53,0
35 38 37 37,5 53 54 53,5
36 38 37 37,5 54 54 54,0
37 14.11.2013 39 41 40,0 20.11.2013 53 54 53,5
38 43 44 43,5 53 54 53,5
39 45 45 45,0 53 53 53,0
40 47 47 47,0 55 54 54,5
41 15.11.2013 55 56 55,5 21.11.2013 53 55 54,0
42 59 57 58,0 53 55 54,0
43 64 63 63,5 52 52 52,0
44 68 67 67,5 54 55 54,5
45 16.11.2013 69 70 69,5 23.11.2013 53 52 52,5
46 72 74 73,0 55 53 54,0
47 77 78 77,5 57 55 56,0
48 82 83 82,5 56 55 55,5
49 17.11.2013 81 81 81,0 24.11.2013 55 55 55,0
50 82 82 82,0 55 55 55,0
51 80 80 80,0 55 56 55,5
52 80 80 80,0 54 56 55,0
53 18.11.2013 80 80 80,0 25.11.2013 55 55 55,0
54 78 78 78,0 53 53 53,0
55 78 78 78,0 54 56 55,0
56 76 76 76,0 52 53 52,5
57 19.11.2013 73 72 72,5 26.11.2013 53 54 53,5
58 73 73 73,0 50 51 50,5
59 70 69 69,5 50 50 50,0
60 70 69 69,5 48 50 49,0
61 20.11.2013 69 69 69,0 27.11.2013 47 50 48,5
62 69 70 69,5 47 49 48,0
63 67 68 67,5 44 49 46,5
64 65 65 65,0 44 49 46,5
65 21.11.2013 65 65 65,0 28.11.2013 44 48 46,0
66 63 63 63,0 45 47 46,0
67 61 62 61,5 45 47 46,0
68 60 62 61,0 45 46 45,5
69 23.11.2013 60 60 60,0 30.11.2013 43 46 44,5
70 59 60 59,5 44 46 45,0
71 57 57 57,0 43 45 44,0
72 57 58 57,5 42 43 42,5
73 24.11.2013 56 56 56,0 1.12.2013 42 42 42,0
74 55 56 55,5 41 42 41,5
75 53 53 53,0 42 42 42,0
76 53 53 53,0 42 41 41,5
77 25.11.2013 51 51 51,0 2.12.2013 43 42 42,5
78 50 49 49,5 43 42 42,5
79 48 47 47,5 40 42 41,0
80 47 47 47,0 40 41 40,5
81 26.11.2013 46 48 47,0 3.12.2013 41 40 40,5
82 46 46 46,0 39 40 39,5
83 45 46 45,5 38 37 37,5
84 45 45 45,0 38 37 37,5
Окончание табл. 1
№ точки Правый борт Левый борт
Дата измерения Сила тока (мА) Дата измерения Сила тока (мА)
Первое измерение, С1 Второе измерение, С2 Среднее значение, С Первое измерение, С1 Второе измерение, С2 Среднее значение, С
85 27.11.2013 45 45 45,0 4.12.2013 39 38 38,5
86 44 45 44,5 38 37 37,5
87 40 40 40,0 37 37 37,0
88 41 41 41,0 37 37 37,0
89 28.11.2013 41 40 40,5 5.12.2013 36 36 36,0
90 39 39 39,0 37 36 36,5
91 39 38 38,5 36 37 36,5
92 38 38 38,0 36 35 35,5
93 30.11.2013 37 38 37,5 6.12.2013 35 36 35,5
94 36 36 36,0 34 36 35,0
95 37 37 37,0 35 35 35,0
96 37 36 36,5 34 35 34,5
97 1.12.2013 37 38 37,5 7.12.2013 34 34 34,0
Контрольные точки
Зависимости измеряемой силы тока от расположения контрольных точек на правом и левом бортах судна
Таким образом, в наружной обшивке левого борта судна можно выделить два района, отличающиеся по интенсивности коррозии: 1-й район, расположенный между контрольными точками № 1 и № 59; 2-й район, расположенный между точками № 59 и № 97. Поэтому контрольные измерения защитного потенциала корпуса судна на левом борту необходимо проводить в первую очередь в точках № 59 и № 97. В качестве дополнительных контрольных точек целесообразно использовать точки № 1 и № 49 [8].
В наружной обшивке правого борта можно выделить два района наибольшей интенсивности коррозии: 1-й район, расположенный между точками № 25 и № 40; 2-й район, расположенный между точками № 78 и № 97. Поэтому защитный потенциал корпуса судна на правом борту необходимо периодически контролировать в первую очередь в точках № 25, № 40, № 78 и № 97. Кроме того нужно измерять защитный потенциал в точках № 1 и № 49 [8]. Различия в закономерностях процесса коррозии наружной обшивки левого и правого бортов судна обусловлены расположением подруливающего устройства (точки № 35 и № 36) по правому борту судна.
Измерения, результаты которых приведены в табл. 1, выполнялись в разное время. Поэтому для того, чтобы использовать методику данного эксперимента в качестве стандартного способа
выбора контрольных точек для измерения защитного потенциала корпуса судна, необходимо оценить прецизионность (воспроизводимость) результатов измерений [10], выполненных в разное время. Иными словами, необходимо показать, что фактор «время» не влияет на результаты измерений, полученных с помощью прибора ДВ-1. Для этого выполнили дополнительный эксперимент.
В период с 13.01.2013 по 19.01.2013 измеряли силу тока в измерительных цепях, образующихся при подключении прибора ДВ-1 к правому фальшборту в контрольных точках № 64 и № 89. В каждой точке выполнили по 30 измерений (представительная выборка измерений) силы тока, затем были получены точечные оценки прецизионности результатов измерений [10]. Результаты измерений и статистических расчетов приведены в табл. 2.
Таблица 2
Дополнительные результаты измерений силы тока и расчетов точечных оценок их прецизионности
Значения результатов измерений силы тока, мА,
и статистических расчетов в контрольных точках №
64 89
Дата/группа № изме- Результаты расчетов: Результаты расчетов:
измерений рения Результат среднее значение - С; дисперсия - S2; Результат среднее значение - С; дисперсия - S2;
измере- измере-
ния, C¡ стандартное отклонение - S; коэффициент вариации - V ния, C¡ стандартное отклонение - S; коэффициент вариации - V
1 66 С - 65,6; S2 = 0,30; S = 0,55; V - 0,84% 40 С - 40,2; S2 - 0,20; S - 0,45; V - 1,11%
2 66 40
13.01.2014/1 3 65 40
4 65 41
5 66 40
6 66 С - 66,4; S2 - 0,30; S - 0,55; V - 0,83% 41 С - 40,8; S2 - 0,20; S - 0,45; V - 1,10%
7 67 41
15.01.2014/II 8 67 41
9 66 41
10 66 40
11 65 С - 65,6; S2 - 0,30; S - 0,55; V - 0,84% 41 С - 40,8; S2 - 0,20; S - 0,45; V - 1,10%
12 66 41
16.01.2014/III 13 66 41
14 66 40
15 65 41
16 66 С - 66,2; S2 - 0,70; S - 0,84; V - 1,26% 41 С - 40,0; S2 - 0,50; S - 0,71; V - 1,77%
17 67 40
17.01.2014/IV 18 66 40
19 67 39
20 65 40
21 66 С - 65,6; S2 - 0,30; S - 0,55; V - 0,84% 41 С - 40,6; S2 - 0,80; S - 0,89; V - 2,20%
22 66 39
18.01.2014/У 23 66 41
24 65 41
25 65 41
26 65 С - 66,0; S2 - 0,50; S - 0,71; V - 1,07% 40 С - 40,2; S2 - 0,70; S - 0,84; V - 2,08%
27 66 41
19.01.2014/VI 28 67 41
29 66 40
30 66 39
С - 65,9; С - 40,4;
Для всех измерений S2 - 0,16; S2 - 0,15;
в контрольной точке S - 0,39; S - 0,39;
V - 0,60% V - 0,96%
Из экспериментальных и расчетных данных, приведенных в табл. 2, следует, что результаты измерений силы тока, в контрольно-измерительных цепях, полученные с помощью прибора ДВ-1, отличаются достаточно высокой прецизионностью (V < 2,2%).
Результаты измерений, полученные в различных точках (№ 64 и № 89), являются равноточными, так как при сравнении дисперсий по критерию Фишера получили [11]:
Дисперсии однородны, таким образом показано, что с помощью прибора ДВ-1 можно получить воспроизводимые результаты измерений при выполнении их в разное время.
Между средними значениями результатов измерений в точках № 64 и № 89 имеется различие, значимость которого подтверждена с помощью критерия Стьюдента [11]:
Различие носит систематический характер. Следовательно, точки № 64 и № 89 относятся к районам с различной интенсивностью коррозии.
Результаты выполненных исследований позволяют сделать следующие выводы:
1) с помощью прибора ДВ-1 можно выделить районы наружной обшивки, подвергающиеся наибольшей коррозии;
2) количество контрольных точек, используемых для измерения защитного потенциала корпуса, может быть значительно сокращено.
3) на судне должны быть оборудованы контрольно-измерительные пункты, на которых указывается привязка точек присоединения контрольного провода к корпусу судна.
1.Марткович А.М. Борьба с коррозией корпуса судна. - М.: Морской транспорт, 1955. - 170 с.
2. Зобочев Ю.Е., Солинская Э.В. Защита судов от коррозии и обрастания. - М.: Транспорт, 1984. - 174 с.
3. Максимаджи А.И., Беленький Л.М., Бринер А.С. Оценка технического состояния корпусов морских судов. - Л.: Судостроение, 1982. - 156 с.
4. Коробцов И.М. Техническое обслуживание и ремонт флота. - М.: Транспорт, 1975. - 195 с.
5. УлигГ.Т., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. - Л.: Химия, 1989. - 454 с.
6. ГОСТ 9.056-75 Стальные корпуса кораблей и судов. Общие требования к электрохимической защите при долговременном стояночном режиме. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 16 с.
7. Справочник судоремонтника-корпусника / под ред. А.Д. Юнитера. - М.: Транспорт, 1977. -
8. ГОСТ 28812-83 Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 45 с.
9. Швецов В.А., Шунькин Д.В., Белозеров П.А. Патент на полезную модель № 128719. - 2013. Бюл. № 15.
10. Смагунова А.Н., Шмелёва Е.И., Швецов В.А. Алгоритмы оперативного и статистического контроля качества работы аналитической лаборатории: метод. руководство. - Новосибирск: Наука, 2008. - 60 с.
11. Смагунова А.Н., Карпукова О.М. Методы математической статистики в аналитической химии: учеб. пособие. - Ростов н/Д.: Феникс, 2012. - 346 с.
F = 0,155/0,150 = 1,03; F = 1,03 < F(0,05; fi = 30; /2 = 30) = 1,84.
252,4; t = 252,4 > t(0,01; f = 60) = 1,67.
Литература
351 с.
