CC BY
17УДК 502:629.5
O.A. Белов, С.А. Зайцев, Д.С. Кротенко
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: boa-l@mail. ru
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА И УСТАНОВКИ ПОДВЕСНОЙ ПРОТЕКТОРНОЙ ЗАЩИТЫ НА СУДАХ ПРИ ДОЛГОВРЕМЕННОМ СТОЯНОЧНОМ РЕЖИМЕ
Акватории портов и территории прибрежной зоны подвергаются интенсивному техногенному воздействию, связанному с технической эксплуатацией кораблей, судов и других плавучих объектов. Воздействие на окружающую среду усиливается при нахождении таких объектов в режиме долговременной стоянки, так как они являются источниками эксплуатационного и аварийного загрязнения. Обеспечение безопасной эксплуатации судов в данном режиме требует проведения дополнительных организационно-технических мероприятий.
Ключевые слова: эксплуатация, система электрохимической защиты, протектор, электрод сравнения, защитный ток, электродный потенциал, коррозия.
О.А. Belov, S.A. Zaitsev, D.S. Krotenko
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003 [email protected]
GENERAL PRINCIPLES OF CALCULATION AND INSTALLATION OF SUSPENDED SACRIFICIAL PROTECTION ON SHIPS IN LONG-TERM PARKING REGIME
Port water areas and coastal zone areas are subject to intensive technogenic impact associated with the technical operation of ships, vessels and other floating objects. The impact on the environment is enhanced when such objects are found in the long-term parking regime, as they are sources of operational and accidental pollution. Ensuring the safe operation of ships in this mode requires additional organizational and technical measures.
Key words: operation, electrochemical protection system, protector, reference electrode, protective current, electrode potential, corrosion.
К режиму долговременной стоянки относятся такие штатные эксплуатационные режимы, как ремонт на плаву, консервация, достройка судна, период ожидания ремонта или утилизации. Кроме того для целого ряда судов и плавучих объектов такой режим является основным. Это касается эксплуатации отдельных типов судов вспомогательного и технического флота: плавма-стерских, плавдоков, плавэлектростанций и т. д., а также стальных корпусов плавучих платформ, буровых установок, плавпричалов и понтонов.
В связи с рядом особенностей данного эксплуатационного режима такие объекты являются не только источниками эксплуатационного и аварийного загрязнения [1], но и представляют потенциальную опасность экологическому состоянию акватории.
Для обеспечения безопасной эксплуатации судов и плавучих объектов в режиме долговременной стоянки необходимо проведение специальных организационно-технических мероприятий, в первую очередь согласно [2] требуется обеспечить размещение дополнительных систем электрохимической защиты от коррозии в морской воде с подвесными протекторами. Такие системы обеспечивают эффективную эксплуатацию объектов в морской воде с площадью смоченной поверхности до 1000 м2.
Типовая система протекторной защиты включает в себя следующие элементы:
- подвесные протекторы;
- переносные электроды сравнения;
- переносной милливольтметр для измерения потенциала корпуса защищаемого объекта.
Основным элементом электрохимической защиты является протектор. Тип протектора определяется согласно [3]. Параметры эталонных протекторов при удельной электрической проводимости у = 4,5 См/м приведены в таблице. Если проводимость морской воды в акватории отличается от приведенной, то необходимо пересчитать и значение тока протектора:
Ii у
где /п - табличное значение тока протектора, А; /П2 - фактическое значение тока протектора, А; у - удельная электрическая проводимость, См/м;
у2 - фактическая электрическая проводимость воды в акватории, См/м.
Проведенные исследования под руководством профессора В.А. Швецова показали необходимость дополнительного контроля работоспособности протекторов и определения их фактических характеристик на испытательных стендах перед установкой на защищаемый объект [4-14].
Таблица
Технические характеристики эталонных протекторов при у = 4,5 См/м
Тип протектора по [31 Марка сплава Ток протектора, А Срок службы, годы
П-ПОМ-Ю МП1 2,9 0,5
П-ПОМ-ЗО МП1 4,1 1,1
П-ПОМ-бО МП1 4,7 1,4
П-ПОА-Ю АПЗ 1,0 2,0
АП4 1,3 1,5
П-ПОА-15 АПЗ 1,0 2,8
АП4 1,4 2,1
П-ПОА-ЗО АПЗ 1,5 3,9
АП4 2,0 2,9
П-ПОА-45 АПЗ 1,5 5,9
АП4 2,0 4,5
П-ПОА-бО АПЗ 1,7 7,2
АП4 2,2 5,4
Дорогостоящие и сложные в эксплуатации переносные хлорсеребряные электроды сравнения представляется возможным заменить на электроугольные электроды, эффективность которых также подтверждена рядом исследований [15-18].
Для обеспечения эффективной работы систем электрохимической защиты, необходимо установить значение электродного потенциала корпуса защищаемого объекта в пределах минус 850 мВ и плотность тока защиты узащ = 0,04 А/м2, которая является основным параметром электрохимической защиты, определяющим количество протекторов в системах протекторной защиты.
Исходными данными для расчета систем протекторной защиты плавучих объектов являются площадь защищаемой поверхности S и удельная проводимость у морской воды в месте стоянки.
Конечным результатом проводимых расчетов является определение следующих параметров:
- значение защитного тока , А;
- тип протектора;
- ток одного протектора /п, А;
- количество протекторов п , шт.;
- срок службы протекторов Т, лет.
Общий защитный ток определяют по формуле:
h = Лащ '
где узащ - плотность тока защиты, А/м2;
площадь защищаемой поверхности, м2. Соответственно, при увеличении площади смоченной поверхности следует выбирать протекторы с большей токоотдачей. Применяемый сплав протектора определяется в зависимости от электрической проводимости в акватории: при у2 менее 2,0 См/м следует применять протекторы из сплава МП1, при у2, равной или более 2,0 См/м, - из сплава АПЗ и АП4. Этот фактор является определяющим для срока службы протектора
По расчетному значению общего защитного тока и фактическому току выбранного из таблицы протектора/„2 определяем необходимое количество протекторов:
п = -
п2
£
Таким же образом, с учетом электрической проводимости морской воды в акватории определяем расчетный срок службы протектора:
Т =1-
1 2 5
у2
где Т - табличное значение срока службы, лет;
Т 2 - фактическое значение срока службы, лет;
у - удельная электрическая проводимость, См/м;
у2 - фактическая электрическая проводимость воды в акватории, См/м.
Протекторы должны подвешиваться с помощью стального троса непосредственно с борта объекта на глубину от 2 до 3 м ниже днища равномерно по длине корпуса и симметрично по обоим бортам. Электрический контакт между протектором и корпусом объекта должен обеспечиваться электрическим кабелем.
Проведение указанных организационно-технических мероприятий и качественная установка дополнительной системы протекторной защиты позволяет не только обеспечить эффективную эксплуатацию стальных корпусов плавучих объектов в режиме долговременной стоянки, но и предотвратить возникновение чрезвычайных ситуаций, связанных с эксплуатационными и аварийными загрязнениями прилегающей к этим объектам акватории. Систематический контроль работоспособности системы протекторной защиты в соответствии с руководящими документами [19, 20] с использованием метода профессора В.А. Швецова [21-28] позволяет существенно повысить надежность системы защиты и, следовательно, экологическую безопасность в данной акватории.
Литература
1. Решняк В.И., Решняк КВ. Управление экологической безопасностью при эксплуатации судов на внутренних водных путях // Эксплуатация морского транспорта. - 2017. - № 1(82). -С.95-99.
2. 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: 20.07.2015).
3. ГОСТ 26251-84. Протекторы для защиты от коррозии. Технические условия [Электронный ресурс]. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200018746 (дата обращения: 17.10.2016).
4. Внедрение усовершенствованного способа контроля систем протекторной защиты стальных корпусовсудов камчатского флота / O.A. Белое, В.А. Шевцов, Д.П. Ястребов, O.A. Белавина, Д.В. Шунькин // Вестник Камчат. гос. техн. ун-та. - Петропавловск-Камчатский, 2017. - Вып. 39. -С. 6-11.
5. Обоснование необходимости подготовки операторов для измерения потенциала стальных корпусов судов и кораблей / В.А. Швецов, O.A. Белов, П.А. Белозёров, O.A. Белавина, В.В. Кирносенко // Вестник Камчат. гос. техн. ун-та. - Петропавловск-Камчатский, 2016. -Вып. 37. - С. 19-24.
6. Обоснование выбора импортных электроизмерительных приборов для контроля систем протекторной защиты корпусов морских судов / П.А. Белозерое, В.А. Швецов, O.A. Белов, O.A. Белавина, Д.В. Шунъкин, В.В. Кирносенко, Д.А. Арчибисов, В.А. Пахомов II Наука, образование, инновации: пути развития: Материалы Седьмой всерос. науч.-практ. конф. - 2016. -С.119-120.
7. Дороганов А.Б., Белов O.A. Современное состояние методов и средств измерения электрического поля судов и кораблей // Наука, образование, инновации: пути развития: Материалы Седьмой всерос. науч.-практ. конф. - 2016. - С. 125-127.
8. Оценка эффективности методик измерения потенциала стальных корпусов рыбопромысловых судов / В.А. Швецов, O.A. Белов, Д.В. Шунъкин, O.A. Белавина, А.Ю. Бессонов II Наука, образование, инновации: пути развития: Материалы Седьмой всерос. науч.-практ. конф. -
2016.-С. 191-193.
9. Белов O.A. Современное состояние организации комплексной защиты металлических корпусов кораблей и судов от коррозии // Труды НГТУ им. P.E. Алексеева. - 2017. - № 3. -С. 115-120.
10. Белов O.A., 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.
11. Белов O.A., Дороганов А.Б. Проблемы методологии контроля электрохимической защиты стальных корпусов кораблей и судов // Вестник Камчат. гос. техн. ун-та. - Петропавловск-Камчатский, 2016. - Вып. 37. - С. 10-13.
12. Белов O.A. Оценка технической готовности системы с учетом влияния человеческого фактора // Вестник Камчат. гос. техн. ун-та.. - Петропавловск-Камчатский, 2014. - Вып. 30. -С.11-16.
13. Белов O.A., Парфенкин А.И. Обзор основных факторов снижения безопасности сложных технических систем // Вестник Камчат. гос. техн. ун-та.. - 2016. №35. - С. 11-14.
14. Белов O.A. Методология анализа и контроля безопасности судна как сложной организационно-технической системы // Вестник Камчат. гос. техн. ун-та. - 2015. - № 34. - С. 12-18.
15. Испытание устройства для проверки правильности показаний хлорсеребряных электродов сравнения / В.А. Швецов, П.А. Белозёров, Н.В. Аделъшина, В.А. Кирносенко, O.A. Белавина II Вестник Камчат. гос. техн. ун-та. - Петропавловск-Камчатский, 2015. - Вып. 31. - С. 47-55.
16. Динамика совершенствования систем электрохимической защиты от коррозии стальных корпусов морских судов и методов их контроля / В.А. Швецов, O.A. Белов, Д.В. Шунъкин, O.A. Белавина, А.Б. Дороганов // Наука, образование, инновации: пути развития: Материалы Седьмой всерос. науч.-практ. конф. - 2016. - С. 194-195.
17. Белов O.A. Задачи исследования электрических полей судов и характеристика методов их решения // Вестник Камчат. гос. техн. ун-та. - 2017. - № 40. - С. 12-17.
18. Белов O.A. Оценка безопасности эксплуатации судовых энергетических установок // Вестник Камчат. гос. техн. ун-та. - 2017. - № 42. - С. 6-10.
19. РД 31.28.10-97. Комплексные методы защиты судовых конструкций от коррозии: Издание официальное. - М.: Стандартинформ, 1998. - 37 с.
20. Руководство по защите корпусов надводных кораблей ВМФ от коррозии и обрастания. -М.: Военное изд-во, 2002. - 350 с.
21. Пат. РФ № 2589246.Способ контроля режима работы протекторной защиты стальных корпусов кораблей и судов / Швецов В.А., Аделъшина Н.В., Белозерое П.А., Коростылев Д.В., Белавина O.A.; опубл. 10.07.2016.
22. Пат. РФ № 2643709.Способ контроля защищенности стальных корпусов кораблей и судов от электрохимической и электрокоррозии / Белов O.A., Швецов В.А., Белавина O.A.; опубл. 05.02.2018.
23. Пат. РФ № 154475.Устройство для проверки правильности показаний хлорсеребряных электродов сравнения / Швецов В.А., Белозёров П.А., Аделъшина Н.В., Белавина O.A., Коросты-лёвД.В.; опубл. 27.08.2015.
24. Пат. RU№ 153280. Устройство для измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов / Швецов В.А., Белозерое П.В., Шунъкин Д.В., Диденко A.A., Луценко A.A., Коростелев Д.В., Белавина O.A.; опубл. 10.07.2015, Бюл. № 19.
25. Пат. RU № 169581. Устройство для контроля протекторной защиты стальных корпусов кораблей и судов / Шевцов В.А., Белое O.A., Шунъкин Д.В., Белавина O.A., Лысянский С.П., Аделъшина В.В.; опубл. 23.03.2017.
26. Белов O.A., ШеецовВ.А., ЯстребоеД.П. Обоснование оптимальной периодичности контроля работы протекторной защиты стальных корпусов судов // Эксплуатация морского транспорта. - 2017. - № 1(82). - С. 55-58.
27. Обоснование возможности исключения внешнего осмотра систем протекторной защиты стальных корпусов судов / В.А. Швецов, O.A. Белов, O.A. Белавина, Д.П. Ястребов II Вестник Ас-трахан. гос. техн. ун-та. Серия Морская техника и технология - 2017. - № 1. - С. 29-38.
28. К вопросу о продолжительности периода эффективной работы систем защиты от коррозии стальных корпусов вспомогательных судов / O.A. Белов, В.А. Швецов, Д.А. Арчибисов, O.A. Белавина II Вестник Астрахан. гос. техн. ун-та. Серия Морская техника и технология. -2017.-№3.-С. 7-15.
