CC BY
30
РАЗДЕЛ I. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 620.19:629.5.023
О.А. Белов, В.А. Швецов, Д.П. Ястребов, О.А. Белавина, Д.В. Шунькин
ВНЕДРЕНИЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО СПОСОБА КОНТРОЛЯ СИСТЕМ ПРОТЕКТОРНОЙ ЗАЩИТЫ СТАЛЬНЫХ КОРПУСОВ СУДОВ КАМЧАТСКОГО ФЛОТА
Согласно ГОСТ 9.056-75 и РЗК-НК-2001 эффективность работы систем электрохимической защиты (ЭХЗ) от коррозии судов и кораблей обеспечивается качественной ее эксплуатацией. Эксплуатация складывается из работ по восстановлению элементов ЭХЗ в период докования судна (корабля) и обслуживания (осмотров, регулирования и контроля). Контроль сводится к измерению разности потенциалов между корпусом судна и электродом сравнения. Экипажи судов и кораблей камчатского флота эксплуатацией систем ЭХЗ не занимаются по объективным (отсутствие необходимых технических средств) и субъективным (отсутствие подготовки) причинам. При этом они считают, что эффективность ЭХЗ сохраняется в период между докованиями судов. Цель исследования - доказать судовладельцам и экипажам судов целесообразность внедрения усовершенствованного способа контроля стальных корпусов судов.
Ключевые слова: коррозия стальных корпусов кораблей и судов, системы электрохимической защиты от коррозии, протекторная защита, потенциал корпуса судна.
O.A. Belov, V.A. Shvetsov, D.P. Yastrebov, O.A. Belavina, D.V. Shunkin
INTRODUCTION OF ADVANCED METHOD FOR MONITORING OF PROTECTION SYSTEMS OF STEEL HULL IN KAMCHATKA KRAY
Under the State Standard 9.056-75 and the manual RZK NK-2001 the efficiency of electrochemical protection systems from corrosion of vessels is provided with its high-quality exploitation. It consists of rework of electrochemical protection system elements during docking and maintenance (scan, regulation and control). The quality procedure includes taking a measurement of potential difference between hull and reference electrode. Crews of Kamchatka fleet don't practice exploitation of electrochemical protection systems because of objective reasons (absence of required technology) and subjective ones (absence of training). At the same time they consider that the efficiency of electrochemical protection systems remains between dockings. The aim of the investigation consists of proving the expediency of the introduction of the advanced method for monitoring of protection system of steel hull for ship-owners and crew.
Key words: corrosion of steel hull, electrochemical protection system from corrosion, protection, potential of hull.
DOI: 10.17217/2079-0333-2017-39-6-11
Введение
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 [3, 4].
Для защиты от коррозии стальных корпусов судов и кораблей чаще всего используют системы протекторной защиты, которые должны обеспечить необходимый (-0,85 В) защитный потенциал корпуса [5, 6]. Согласно НД [6, 7], при эксплуатации систем протекторной защиты необходимо периодически измерять потенциал корпуса судна с помощью переносного милливольтметра и переносного хлорсеребряного электрода сравнения (ХСЭ). Однако это требование экипажи судов камчатского флота не выполняют, объясняя свое бездействие отсутствием на судах ХСЭ и сложностью методики измерения потенциала корпуса [8]. В результате научных исследований [9-17], выполненных в КамчатГТУ, разработан усовершенствованный способ контроля потенциала кор-
пуса судна, позволяющий отказаться от соблюдения ряда жестких требований НД [6, 7] и использования ХСЭ. Сотрудниками КамчатГТУ также разработана методика подготовки операторов для измерения потенциала корпуса судна [15], прошедшая апробацию на судах камчатского флота. Однако судовладельцы не спешат защищать свои суда от коррозии, а экипажи судов по-прежнему считают контроль технического состояния систем протекторной защиты непосильной работой. Для решения этой проблемы необходимы новые исследования, способствующие внедрению научных достижений КамчатГТУ на судах и кораблях камчатского флота.
Цель и задачи исследования
Цель исследований - доказать возможность и необходимость внедрения усовершенствованного способа контроля технического состояния судов и кораблей камчатского флота. Для этого необходимо было определить вид технического состояния протекторных систем группы судов камчатского флота. Необходимо было также привлечь к научным исследованиям курсантов мореходного факультета с целью подготовки их к последующей эксплуатации систем ЭХЗ.
Эксперименты и их обсуждение
Для достижения поставленных целей были выполнены следующие эксперименты. На пяти судах №№ 1-5 и стальном понтоне контролировали техническое состояние систем протекторной защиты. Для этого курсанты мореходного факультета и студенты факультета заочного обучения измеряли потенциал корпусов судов в шести контрольных точках, согласно рекомендации [7]. Потенциал корпуса понтона измеряли в двух контрольных точках [7]. Потенциал корпуса измеряли с помощью мультиметра БТ830В и переносного электрода сравнения, изготовленного курсантами мореходного факультета КамчатГТУ по способу [18]. В каждой контрольной точке согласно рекомендации [7] выполнили три измерения потенциала корпуса. Рассчитали среднее значение, дисперсию, стандартное отклонение, коэффициент вариации результатов измерений [19-22]. Схема расположения контрольных точек корпуса судна приведена на рис.1, схема расположения контрольных точек понтона приведена на рис. 2. Результаты измерений и расчетов приведены в табл. 1.
Рис. 1. Схема расположения контрольных точек корпуса судна
Рис. 2. Схема расположения контрольных точек корпуса понтона
Таблица 1
Результаты измерений потенциала стальных корпусов судов
№ контрольной точки Дата измерения 14.05.2016 г. Результаты измерения потенциала, и, В, корпуса судна №
№ измерения № судна
704 282 395 277 818 понтон
I 1 0,643 0,548 0,574 0,618 0,662 0,481
2 0,644 0,547 0,576 0,619 0,662 0,483
3 0,637 0,548 0,577 0,619 0,662 0,484
Среднее значение, Сс, В 0,641* 0,548* 0,576* 0,619* 0,662* 0,483*
Дисперсия, 52 0,000015 0,0000005 0,000025 0,0000005 0 0,000025
Стандартное отклонение, S 0,004 0,0007 0,0016 0,0007 0 0,0016
Коэффициент вариации, V, % 0,6 0,1 0,3 0,1 0 0,3
Окончание табл. 1
№ контрольной точки Дата измерения 14.05.2016 г. Результаты измерения потенциала, и, В, корпуса судна №
№ измерения № судна
704 282 395 277 818 понтон
II 1 0,571 0,535 0,592 0,610 0,628
2 0,574 0,537 0,592 0,611 0,629
3 0,576 0,538 0,592 0,609 0,640
Среднее значение, Сс, В 0,574* 0,537* 0,592* 0,610* 0,632*
Дисперсия, Б2 0,0000006 0,000025 0 0,000001 0,000045
Стандартное отклонение, Б 0,0025 0,0016 0 0,001 0,007
Коэффициент вариации, V, % 0,4 0,3 0 0,2 1,1
III 1 0,607 0,529 0,574 0,591 0,754 0,410
2 0,602 0,534 0,576 0,592 0,755 0,455
3 0,604 0,538 0,579 0,593 0,755 0,459
Среднее значение, Сс, В 0,604* 0,534* 0,576* 0,592* 0,755 0,441*
Дисперсия, Б2 0,0000006 0,00002 0,0000006 0,000001 0,000045 0,0007
Стандартное отклонение, Б 0,0025 0,0045 0,0025 0,001 0,007 0,027
Коэффициент вариации, V, % 0,4 0,8 0,4 0,2 0,1 6,2
IV 1 0,615 - 0,586 0,604 0,630
2 0,616 - 0,586 0,605 0,635
3 0,618 - 0,587 0,605 0,639
Среднее значение, Сс, В 0,616* - 0,586* 0,605* 0,635*
Дисперсия, Б2 0,000025 - 0,0000005 0,0000005 0,00002
Стандартное отклонение, Б 0,0016 - 0,0007 0,0007 0,0045
Коэффициент вариации, V, % 0,3 - 0,1 0,1 0,7
V 1 0,860 0,591 0,626 0,618 0,619
2 0,858 0,572 0,627 0,619 0,627
3 0,856 0,584 0,627 0,620 0,631
Среднее значение, Сс, В 0,858 0,582* 0,627* 0,619* 0,626*
Дисперсия, Б2 0,000004 0,000093 0,0000005 0,000001 0,000038
Стандартное отклонение, Б 0,002 0,0096 0,0007 0,001 0,006
Коэффициент вариации, V, % 0,2 1,7 0,1 0,2 1,0
VI 1 0,584 0,558 0,590 0,624 0,674
2 0,586 0,560 0,591 0,624 0,675
3 0,589 0,562 0,589 0,625 0,675
Среднее значение, Сс, В 0,586* 0,560* 0,590* 0,624* 0,675*
Дисперсия, Б2 0,0000006 0,000004 0,000001 0,0000005 0,0000005
Стандартное отклонение, Б 0,0025 0,002 0,001 0,0007 0,0007
Коэффициент вариации, V, % 0,4 0,4 0,2 0,1 0,1
* - значение потенциала корпуса не соответствует требованиям НД [6, 7].
Из результатов исследований следует:
а) во многих контрольных точках на исследуемых судах техническое состояние систем протекторной защиты относится к виду «неработоспособное» [11, 23];
б) использование даже неопытных операторов для измерения потенциала корпуса судна позволяет получить достаточно точные результаты измерений (Уср = 0,5%). Для подтверждения полученных результатов исследований выполнили дополнительный эксперимент. При этом были сохранены: состав группы операторов, технические средства, используемые для измерений потенциала корпуса, условия выполнения измерений. Результаты повторных измерений и расчетов приведены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты повторных измерений потенциала стальных корпусов судов
№ контрольной точки Дата измерения 25.05.2016 г. Результаты измерения потенциала, и, В, корпуса судна №
№ измерения № судна
704 282 395 277 818 понтон
I 1 0,525 0,511 0,520 0,667 0,641 0,447
2 0,527 0,512 0,522 0,668 0,645 0,447
3 0,528 0,512 0,520 0,668 0,648 0,447
Среднее значение, Сс, В 0,527* 0,512* 0,521* 0,668* 0,645* 0,447*
Дисперсия, Б2 0,000025 0,0000005 0,000001 0,0000005 0,000012 0
Стандартное отклонение, Б 0,0016 0,0007 0,0012 0,0007 0,0035 0
Коэффициент вариации, V, % 0,3 0,1 0,2 0,1 0,6 0
Окончание табл. 2
№ контрольной точки Дата измерения 25.05.2016 г. Результаты измерения потенциала, и, В, корпуса судна №
№ измерения № судна
704 282 395 277 818 понтон
II 1 0,518 0,531 0,554 0,590 0,544
2 0,520 0,532 0,556 0,590 0,546
3 0,520 0,532 0,555 0,591 0,549
Среднее значение, Сс, В 0,519* 0,532* 0,555* 0,590* 0,546*
Дисперсия, Б1 0,000001 0,0000005 0,000001 0,0000005 0,000006
Стандартное отклонение, Б 0,0012 0,0007 0,001 0,0007 0,0025
Коэффициент вариации, V, % 0,2 0,1 0,2 0,1 0,5
III 1 0,563 0,543 0,569 0,599 0,585 0,425
2 0,562 0,543 0,569 0,599 0,600 0,425
3 0,563 0,543 0,570 0,599 0,600 0,425
Среднее значение, Сс, В 0,563* 0,543* 0,569* 0,599* 0,595* 0,425*
Дисперсия, Б2 0,0000005 0 0,0000005 0 0,000062 0
Стандартное отклонение, Б 0,0007 0 0,0007 0 0,008 0
Коэффициент вариации, V, % 0,1 0 0,1 0 1,3 0
IV 1 0,540 0,541 0,546 0,591 0,642
2 0,539 0,541 0,548 0,596 0,642
3 0,539 0,541 0,549 0,596 0,642
Среднее значение, Сс, В 0,539* 0,541* 0,548* 0,594* 0,642*
Дисперсия, Б2 0,0000005 0 0,0000025 0,0000085 0
Стандартное отклонение, Б 0,0007 0 0,0016 0,0029 0
Коэффициент вариации, V, % 0,1 0 0,3 0,5 0
V 1 0,591 0,572 0,548 0,626 0,658
2 0,592 0,572 0,550 0,626 0,658
3 0,592 0,572 0,551 0,626 0,658
Среднее значение, Сс, В 0,592* 0,572* 0,550* 0,626* 0,658*
Дисперсия, Б2 0,0000005 0 0,0000025 0 0
Стандартное отклонение, Б 0,0007 0 0,0016 0 0
Коэффициент вариации, V, % 0,1 0 0,3 0 0
VI 1 0,586 0,570 0,560 0,619 0,666
2 0,586 0,571 0,565 0,619 0,666
3 0,586 0,571 0,561 0,619 0,666
Среднее значение, Сс, В 0,586* 0,571* 0,562* 0,619* 0,666*
Дисперсия, Б2 0 0,0000005 0,000007 0 0
Стандартное отклонение, Б 0 0,0007 0,0026 0 0
Коэффициент вариации, V, % 0 0,1 0,5 0 0
* - значение потенциала корпуса не соответствует требованиям НД [6, 7].
Из полученных результатов следует, что квалификация операторов возрастает при увеличении количества выполненных им измерений потенциала корпуса судна (Пр = 0,2%).
Заключение
Результаты выполненных исследований позволяют сделать следующие выводы:
а) технические характеристики систем протекторной защиты исследуемых судов во многих контрольных точках не соответствуют требованиям НД [6, 7], то есть системы протекторной защиты находятся в неработоспособном состоянии;
б) подготовка операторов, выполняющих измерения потенциала корпуса судна, не вызывает затруднений.
Литература
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. Руководство по защите корпусов надводных кораблей ВМФ от коррозии и обрастания. -М.: Военное изд-во, 2002. - 350 с.
7. 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 г.).
8. Белов О.А., Дороганов А.Б. Проблемы методологии контроля электрохимической защиты стальных корпусов кораблей и судов // Вестник КамчатГТУ. - Петропавловск-Камчатский, 2016. -Вып. 37. - С. 10-13.
9. Обоснование снятия ограничений на продолжительность измерений защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов / П.А. Белозёров, В.А. Швецов, Д.В. Коростылёв, О.А. Белавина // Вестник Астраханского гос. техн. ун-та. Серия Морская техника и технология. -
2015. - Вып. 2 (май) - С. 7-12.
10. Использование электроугольных изделий при измерении потенциала стальных корпусов кораблей и судов / П.А. Белозёров, В.А. Швецов, В.А. Пахомов, О.А. Белавина // Вестник Астраханского гос. техн. ун-та. Серия Морская техника и технология. - 2015. - Вып. 1 (февраль) -С. 27-31.
11. Совершенствование методики измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов / П.А. Белозёров, В.А. Швецов, А.А. Луценко, О.А. Белавина // Вестник Астраханского гос. техн. ун-та. Серия Морская техника и технология. - 2014. - Вып. 4 (ноябрь) - С. 7-12.
12. Обоснование выбора переносного милливольтметра для измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов / П.А. Белозёров, В.А. Швецов, О.Е. Петренко, Д.В. Ко-ростылев, О.А. Белавина, В.В. Кирносенко // Вестник КамчатГТУ. - Петропавловск-Камчатский,
2016. - Вып. 36. - С. 12-18.
13. Обоснование выбора необходимого числа параллельных измерений защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов в контрольной точке / В.А. Швецов, П.А. Белозёров, О.А. Белавина, Д.В. Шунькин, С.А. Малиновский // Вестник КамчатГТУ. - Петропавловск-Камчатский, 2016. - Вып. 35. - С. 40-46.
14. Испытание устройства для проверки правильности показаний хлорсеребряных электродов сравнения / В.А. Швецов, П.А. Белозёров, Н.В. Адельшина, В.А. Кирносенко, О.А. Белавина // Вестник КамчатГТУ. - Петропавловск-Камчатский, 2015. - Вып. 31. - С. 47-55.
15. Влияние квалификации оператора на результаты измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов / В.А. Швецов, П.А. Белозёров, Н.В. Адельшина, О.А. Белавина, О.Е. Петренко, Д.В. Шунькин, В.В. Кирносенко // Вестник КамчатГТУ. - Петропавловск-Камчатский, 2014. - Вып. 30. - С. 46-54.
16. Обоснование способа выбора контрольных точек для измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов / П.А. Белозёров, В.А. Швецов, О.А. Белавина, Д.В. Шунькин, Д.В. Коростылёв, В.А. Пахомов, С.А. Малиновский // Вестник КамчатГТУ. - Петропавловск-Камчатский, 2014. - Вып. 28. - С. 6-11.
17. Обоснование необходимости подготовки операторов для измерения потенциала стальных корпусов судов и кораблей / В.А. Швецов, О.А. Белов, П.А. Белозёров, О.А. Белавина, В.В. Кирносенко // Вестник КамчатГТУ. - Петропавловск-Камчатский, 2016. - Вып. 37. - С. 19-24.
18. Способ контроля режима работы протекторной защиты стальных корпусов кораблей и судов: пат. RU № 2589246 / В.А. Швецов, Н.В. Адельшина, П.А. Белозеров, Д.В. Коростылев, О.А. Белавина. Опубл. 10.07.2016, бюл. № 19.
19. Методики (методы) измерений: ГОСТ Р 8.563-2009. ГСИ [Электронный ресурс]. - URL: snipov.net>c_4703_snip_58834.html (дата обращения: 08.09.2016).
20. Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения: ГОСТ Р 8.736-2011. Издание официальное. - М.: Стандартинформ, 2013. - 24 с.
21. Смагунова А.Н., Шмелева Е.И., Швецов В.А. Алгоритмы оперативного и статического контроля качества работы аналитической лаборатории. - Новосибирск: Наука, 2008. - 60 с.
22. Смагунова А.Н., Карпукова О.М. Методы математической статистики в аналитической химии. - Ростов н/Д: Феникс, 2012. - 346 с.
23. Техническая диагностика. Термины и определения: ГОСТ 20911-89 [Электронный ресурс]. - URL: StandartGost.rmg/ГОСТ_209П-89 (дата обращения: 08.09.2016).
Информация об авторах Information about the authors
Белов Олег Александрович - Камчатский государственный технический университет; 683003, Россия, Петропавловск-Камчатский; кандидат технических наук; заведующий кафедрой электрооборудования и радиооборудования судов; [email protected]
Belov Oleg Aleksandrovich - Kamchatka State Technical University; 683003, Russia, Petropavlovsk-Kamchatskу; Candidate of Technical Sciences; Head of Electrical and Radio Equipment of Ships Chair; [email protected]
Швецов Владимир Алексеевич - Камчатский государственный технический университет; 683003, Россия, Петропавловск-Камчатский; доктор химических наук, доцент, профессор кафедры электрооборудования и радиооборудования судов
Shvetsov Vladimir Alekseevich - Kamchatka State Technical University; 683003, Russia, Petropavlovsk-KamchatskY; Doctor of Chemical Sciences, Docent, Professor of Electrical and Radio Equipment of Ships Chair
Ястребов Дмитрий Павлович - Камчатский государственный технический университет; 683003, Россия, Петропавловск-Камчатский; курсант мореходного факультета
Yastrebov Dmitry Pavlovich - Kamchatka State Technical University; 683003, Russia, Petropavlovsk-Kamchatsky; Cadet of Maritime Faculty
Белавина Ольга Александровна - Камчатский государственный технический университет; 683003, Россия, Петропавловск-Камчатский; специалист по научно-технической информации отдела науки и инноваций; [email protected]
Belavina Olga Aleksandrovna - Kamchatka State Technical University; 683003, Russia, Petropavlovsk-Kamchatskу; Specialist in Technical and Scientific Information of Science and Innovation Department; oni@kamchatgtu. ru
Шунькин Дмитрий Владимирович - Камчатский государственный технический университет; 683003, Россия, Петропавловск-Камчатский; аспирант
Shunkin Dmitry Vladimirovich - Kamchatka State Technical University; 683003, Russia, Petropavlovsk-Kamchatskу; Postgraduate
