Обоснование снятия ограничений на продолжительность измерений защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов

СУДОСТРОЕНИЕ, СУДОРЕМОНТ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ФЛОТА

УДК 620.19:629.5.023

П. А. Белозёров, В. А. Швецов, Д. В. Коростылёв, О. А. Белавина

ОБОСНОВАНИЕ СНЯТИЯ ОГРАНИЧЕНИЙ НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ ЗАЩИТНОГО ПОТЕНЦИАЛА СТАЛЬНЫХ КОРПУСОВ КОРАБЛЕЙ И СУДОВ

Согласно ГОСТ 9.056-75, при эксплуатации систем защиты судна (корабля) от коррозии необходимо периодически измерять потенциал корпуса судна. Однако экипажи судов и кораблей эту работу не выполняют. Одной из причин невыполнения экипажем своих должностных обязанностей является излишняя жесткость требований к продолжительности операции измерения потенциала корпуса в контрольной точке, установленной нормативными документами. Цель исследования - снять ограничения на продолжительность операции по измерению защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов в контрольных точках. Для достижения цели необходимо было исследовать влияние продолжительности операции по измерению потенциала корпуса судна в контрольной точке на точность результатов измерений. Поставленная цель была достигнута с помощью экспериментов и методов математической статистики. Показано, что уменьшение продолжительности операции по измерению потенциала корпуса судна в контрольной точке не влияет на точность результатов измерения. Установлено, что измерения потенциала корпуса судна (корабля) можно выполнять сразу же после погружения электрода сравнения в морскую воду. Точность результатов измерения потенциала корпуса при этом не снижается. Очевидно, что методику измерения потенциала стальных корпусов кораблей и судов можно упростить, отказавшись от излишне жестких требований нормативных документов. Это позволит повысить экспрессность данной методики и снизить ее трудоемкость. Экипажи судов и кораблей смогут легко осуществлять оперативный контроль систем защиты стальных корпусов кораблей и судов от коррозии. Результаты этого контроля позволят своевременно направлять суда и корабли в док, что приведет к снижению стоимости судоремонтных работ и сроков их выполнения.

Ключевые слова: коррозия стальных корпусов кораблей и судов, электрохимическая защита корпуса судна от коррозии, измерения защитного потенциала корпуса судна, электрод сравнения, методика измерения потенциала стальных корпусов кораблей и судов.

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 на кораблях и судах используют системы электрохимической защиты (катодные и протекторные), которые должны обеспечить необходимый (от -0,75 до -1,05 В) защитный потенциал корпуса [5, 6]. Согласно нормативным документам [6], при эксплуатации систем электрохимической защиты необходимо периодически измерять потенциал корпуса судна с помощью переносного милливольтметра и переносного хлорсеребряного электрода сравнения (ХСЭ). Однако эти требования на кораблях и судах не выполняются [7, 8]. Одной из причин невыполнения экипажем своих обязанностей является несовершенство методики измерений потенциала корпуса [6]. Эту методику необходимо усовершенствовать, т. е. сделать ее удобной для практического использования. Отдельные способы совершенствования методики измерений потенциала корпуса изложены в [7, 8]. Однако до настоящего времени сохраняется ог-

раничение на продолжительность операции по измерению потенциала стальных корпусов кораблей и судов. В соответствии с рекомендациями [9, 10] измерения потенциала стального корпуса должны производиться через 5-10 минут после погружения ХСЭ в морскую воду. Для обоснования этого положения или отказа от него необходимы новые исследования.

Цель нашего исследования - снять ограничения на продолжительность операции измерения потенциала стальных корпусов кораблей и судов в контрольных точках. Для достижения цели необходимо было исследовать зависимость результатов измерений потенциала корпуса судна от времени нахождения электрода сравнения в морской воде.

Эксперименты и их обсуждение

Для достижения поставленной цели был проведен ряд экспериментов.

Величину потенциала стального корпуса пассажирского судна «Василий Завойко» измеряли в контрольной точке № 5, расположенной в районе кормы. Измерения выполняли с помощью цифрового мультиметра ИТ203 (милливольтметра), ХСЭ типа ЭСО-01 и графитового электрода сравнения (ГЭС) [11].

Потенциал корпуса сначала измеряли с помощью ХСЭ типа ЭСО-01. Измерения проводили в следующем порядке:

- подключили ХСЭ к положительной клемме милливольтметра, а отрицательную клемму соединили с зачищенным до металла фальшбортом судна;

- опустили ХСЭ в морскую воду на расстояние менее 1 метра от борта судна;

- измерили потенциал корпуса судна в контрольной точке;

- зафиксировали в журнале результат измерения.

Получив первый результат измерений потенциала корпуса судна, милливольтметр отсоединили от фальшборта. При этом ХСЭ продолжал находиться в морской воде. Через 30 секунд после отсоединения милливольтметра его вновь соединили с фальшбортом, измерили потенциал корпуса судна и зафиксировали второй результат измерения в журнале. Вновь отсоединили милливольтметр от фальшборта на 30 секунд, затем снова присоединили его к фальшборту, измерили потенциал корпуса и зафиксировали третий результат измерения в журнале. Таким способом было получено 60 результатов измерений потенциала корпуса судна в контрольной точке, при этом ХСЭ постоянно находился в морской воде (в течение 30 минут).

Затем такой же эксперимент провели с использованием ГЭС. Результаты экспериментов и необходимых расчетов [12] приведены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты измерений защитного потенциала стального корпуса пассажирского судна «Василий Завойко» в контрольной точке № 5

Результаты измерений потенциала, мВ, Результаты измерений потенциала, мВ,

№ измерения с помощью № измерения с помощью

хсэ, с гэс, с хсэ, с гэс, с

1 818 688 31 818 688

2 818 688 32 818 688

3 818 688 33 818 688

4 818 688 34 818 688

5 818 688 35 818 688

6 818 688 36 818 688

7 818 688 37 818 688

8 818 688 38 818 688

9 818 688 39 818 688

10 818 688 40 818 688

11 818 688 41 818 688

12 818 688 42 818 688

13 818 688 43 818 688

14 818 688 44 818 688

15 818 688 45 818 688

16 818 688 46 818 688

17 818 688 47 818 688

18 818 688 48 818 688

19 818 688 49 818 688

Продолжение табл. 1

Результаты измерений защитного потенциала стального корпуса пассажирского судна «Василий Завойко» в контрольной точке № 5

Результаты измерений потенциала, мВ, Результаты измерений потенциала, мВ,

№ измерения с помощью № измерения с помощью

хсэ, с гэс, с ХСЭ, С1 гэс, с

20 818 688 50 818 688

21 818 689 51 817 688

22 818 689 52 817 688

23 818 689 53 817 688

24 818 689 54 817 688

25 818 689 55 817 688

26 818 689 56 817 688

27 818 689 57 817 688

28 818 689 58 817 688

29 818 689 59 817 688

30 818 689 60 818 688

Среднее значение Ссв 817,8 688,2

Дисперсия 52 0,14 0,14

Стандартное отклонение 5 0,37 0,37

Коэффициент вариации V, % 0,05 0,05

С помощью критерия Стьюдента [13] установили, что между средним значением первых трех результатов измерений и средним значением всех результатов измерений нет значимых систематических расхождений, т. к.

¿хсэ = 0,913, ¿табл (0,05; 61) = 2,00; ¿ГЭС = 0,913, (0,05; 61) = 2,00.

Следовательно, можно выполнять единичные измерения потенциала корпуса судна сразу же после погружения электрода сравнения в воду.

Для подтверждения этого положения был выполнен следующий дополнительный эксперимент. Потенциал корпуса судна измеряли в той же контрольной точке с помощью переносного милливольтметра и ХСЭ. Результаты эксперимента разделили на 6 серий. Каждая серия экспериментов включает 10 результатов измерений потенциала корпуса судна, выполненных в течение 5 минут. Результаты дополнительных измерений потенциала корпуса судна и необходимых расчетов приведены в табл. 2.

Таблица2

Результаты дополнительных измерений защитного потенциала стального корпуса судна «Василий Завойко» в контрольной точке № 5

№ измерения Серия экспериментов Период времени

1 10 ч 00 мин -10 ч 05 мин 2 10 ч 05 мин -10 ч 10 мин 3 10 ч 10 мин -10 ч 15 мин 4 10 ч 15 мин -10 ч 20 мин 5 10 ч 20 мин -10 ч 25 мин 6 10 ч 25 мин -10 ч 30 мин

1 818 818 818 818 818 817

2 818 818 819 818 818 818

3 818 818 818 819 818 818

4 818 818 818 818 818 819

5 818 818 818 817 819 818

6 818 819 817 818 817 818

7 818 818 818 818 818 818

8 818 817 818 818 818 818

9 818 818 817 818 817 818

10 819 818 817 819 818 818

Среднее значение Сср 818,1 818 817,8 818,1 817,9 818

Дисперсия 52 0,10 0,22 0,40 0,32 0,32 0,22

Стандартное отклонение 5 0,32 0,47 0,63 0,57 0,57 0,47

Коэффициент вариации V, % 0,04 0,06 0,08 0,07 0,07 0,06

С помощью критерия Кохрена [13] установили, что дисперсии результатов измерений однородны, т. к.

ч1 0 4

^тах = ^ = -,- = 0,2532 < Стабл (0,05; т = 6; / = 9) = 0,3682.

1,58

Следовательно, прецизионность результатов измерений защитного потенциала корпуса судна не зависит от времени нахождения электрода сравнения в воде.

С помощью критерия Стьюдента [13] было установлено, что между средними значениями результатов измерений в различных сериях эксперимента значимых расхождений нет. Результаты соответствующих расчетов приведены в табл. 3.

Таблица 3

Оценка значимости расхождений средних значений результатов измерений в различных сериях экспериментов

Серии результатов измерений, в которых оценивалось расхождение АС = = С - С Стандартное отклонение Значение критерия Стьюдента

Расчетное Табличное

Уровень значимости

0,05 t

1 и 2 0,1 0,31 0,52 2,1 2,88

1 и 3 0,3 0,93 0,27

1 и 4 0 0 0

1 и 5 0,2 0,44 0,92

1 и 6 0,1 0,31 0,52

Из результатов дополнительного эксперимента также следует, что продолжительность нахождения электрода сравнения в морской воде не влияет на точность результатов измерения защитного потенциала корпуса судна.

Заключение

Согласно результатам экспериментов, жестких требований к времени нахождения электрода сравнения в воде при измерении защитного потенциала корпуса судна можно не придерживаться, что позволит повысить экспрессность данной методики и снизить ее трудоемкость. Отказ от ограничения по времени позволит сократить продолжительность периодических контрольных измерений потенциала корпуса рыбопромысловых судов примерно на 1 час. Благодаря этому экипажи судов и кораблей смогут оперативно осуществлять контроль систем защиты корпусов морских судов и кораблей от коррозии. Результаты этого контроля позволят своевременно направлять суда и корабли в док, что приведет к снижению стоимости судоремонтных работ и сроков их выполнения.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Марткович А. М. Борьба с коррозией корпуса судна / А. М. Марткович. М.: Морской транспорт, 1955. 170 с.

2. Зобочев Ю. Е. Защита судов от коррозии и обрастания / Ю. Е. Зобочев, Э. В. Солинская. М.: Транспорт, 1984. 174 с.

3. Максимаджи А. И. Оценка технического состояния корпусов морских судов / А. И. Максимаджи, Л. М. Беленький, А. С. Бринер. Л.: Судостроение, 1982. 156 с.

4. Коробцов И. М. Техническое обслуживание и ремонт флота / И. М. Коробцов. М.: Транспорт, 1975. 195 с.

5. Улиг Г. Т. Коррозия и борьба с ней / Г. Т. Улиг, Р. У. Реви. Л.: Химия, 1989. 454 с.

6. ГОСТ 9.056-75. Стальные корпуса кораблей и судов. Общие требования к электрохимической защите при долговременном стояночном режиме // ИЯЬ: http://docs.cntd.ru/document/1200015017.

7. Белозёров П. А. 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 // Вестн. Камчат. гос. техн. ун-та. 2014. №. 28. С. 6-11.

8. Белозёров П. А. Совершенствование методики измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов / П. А. Белозёров, В. А. Швецов, А. А. Луценко, О. А. Белавина // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. 2014. № 4. С. 7-12.

9. Баранов А. Н. Исследование коррозионной стойкости сталей, применяемых для изготовления дражного оборудования для добычи золота / А. Н. Баранов, Е. А. Гусева, Е. Н. Комова // Системы. Методы. Технологии. 2014. № 1 (21). С. 102-106.

10. Руководство по защите корпусов надводных кораблей ВМФ от коррозии и обрастания. М.: Воениздат, 1984. 351 с.

11. Устройство дл измерения защитного потенциала стальных корпусов кораблей и судов: заявка на полезную модель № 2014142289 / Швецов В. А., Белозеров П. А., Шунькин Д. В., Диденко А. А., Лу-ценко А. А., Коростылёв Д. В., Белавина О. А.; заявл. 20.10.2014.

12. Смагунова А. Н. Алгоритмы оперативного и статического контроля качества работы аналитической лаборатории / А. Н. Смагунова, Е. И. Шмелева, В. А. Швецов. Новосибирск: Наука, 2008. 60 с.

13. Смагунова А. Н. Методы математической статистики в аналитической химии / А. Н. Смагунова, О. М. Карпукова. Ростов н/Д: Феникс, 2012. 346 с.

Статья поступила в редакцию 15.01.2015

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Белозёров Павел Александрович - Россия, 683003, Петропавловск-Камчатский; Камчатский государственный технический университет; аспирант кафедры «Электрооборудование и радиооборудование судов»; Е!есМк _251288@mail.ru.

Швецов Владимир Алексеевич - Россия, 683003, Петропавловск-Камчатский; Камчатский государственный технический университет; д-р хим. наук, доцент; профессор кафедры «Электрооборудование и радиооборудование судов»; oni@kamchatgtu.ru.

Коростылёв Дмитрий Викторович - Россия, 683003, Петропавловск-Камчатский; Камчатский государственный технический университет; курсант кафедры «Электрооборудование и радиооборудование судов»; oni@kamchatgtu.ru.

Белавина Ольга Александровна - Россия, 683003, Петропавловск-Камчатский; Камчатский государственный технический университет; научный сотрудник отдела науки и инноваций; oni@kamchatgtu.ru.

P. A. Belozerov, V. A. Shvetsov, D. V. Korostylev, O. A. Belavina

BASES FOR DEREGULATION FOR THE PERIOD OF STEEL SHIP HULL PROTECTION POTENTIAL MEASUREMENT

Abstract. According to the State Standard 9.056-75, it is necessary to measure ship hull potential periodically during the maintenance of ship protection systems. However, ship crews do not execute this work. One of the reasons in crew's functions failure is unreasonable strictness of the requirements to the period of hull potential measurement in checkpoint fixed by the normative documents. The aim of the research is to deregulate the measurement period of steel ship hull protection potential at the checkpoints. To succeed it is necessary to investigate the influence of the measurement period of steel ship hull protection potential at the checkpoint for the accuracy of the measurement results. The given aim was achieved by means of the planned experiments and mathematical statistics methods. The results of the experiments and calculations showed that the reduction of the measurement period of steel ship hull protection potential at the checkpoint does not influence the accuracy of the measurement results. It is stated that the ship hull potential measurements may be performed right away after the reference electrode is immersed into the sea water. The accuracy of the ship hull potential measurement results does not decline even so. Thus, it was demonstrated that steel ship hull potential measurement procedure may be simplified refusing unreasonable strictness of the requirements of the normative documents. This will allow to raise "express" level of this procedure and to reduce work content. The ship crews will be able to handle on-line test of the steel ship hull anticorrosion protection systems easily. The results of such control will allow to guide ships into the dock promptly leading to reduction of the costs and the period of the ship-repair works.

Key words: steel ship hull corrosion, electrochemical anticorrosion protection of ship hull, ship hull protection potential measurements, reference electrode, steel ship hull potential measurement procedure.

REFERENCES

1. Martkovich A. M. Bor'ba s korroziei korpusa sudna [Ship hull anticorrosion technology]. Moscow, Morskoi transport Publ., 1955. 170 p.

2. Zobochev Iu. E., Solinskaia E. V. Zashchita sudov ot korrozii i obrastaniia [Ship anticorrosion and fouling protection]. Moscow, Transport Publ., 1984. 174 p.

3. Maksimadzhi A. I., Belen'kii L. M., Briner A. S. Otsenka tekhnicheskogo sostoianiia korpusov morskikh sudov [Assessment of the technical condition of sea ship hulls]. Leningrad, Sudostroenie Publ., 1982. 156 p.

4. Korobtsov I. M. Tekhnicheskoe obsluzhivanie i remont flota [Technical maintenance and repair of the fleet]. Moscow, Transport Publ., 1975. 195 p.

5. Ulig G. T., Revi R. U. Korroziia i bor'ba s nei [Corrosion and its prevention]. Leningrad, Khimiia Pabl., 1989. 454 p.

6. GOST 9.056-75. Stal'nye korpusa korablei i sudov. Obshchie trebovaniia k elektrokhimicheskoi zash-chite pri dolgovremennom stoianochnom rezhime [Steel hulls of ships and vehicles]. Available at: http://docs .cntd.ru/document/1200015017.

7. Belozerov P. A., Shvetsov V. A., Belavina O. A., Shun'kin D. V., Korostylev D. V., Pakhomov V. A., Malinovskii S. A. Obosnovanie sposoba vybora kontrol'nykh tochek dlia izmereniia zashchitnogo potent-siala stal'nykh korpusov korablei i sudov [Explanation of the way of choosing checkpoints for steel ship hull protection potential]. Vestnik Kamchatskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2014, no. 28, pp. 6-11.

8. Belozerov P. A., Shvetsov V. A., Lutsenko A. A., Belavina O. A. Sovershenstvovanie metodiki izmereniia zashchitnogo potentsiala stal'nykh korpusov korablei i sudov [Improvement of the methods of measuring the steel ship hull protection potential]. Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriia: Morskaia tekhnika i tekhnologiia, 2014, no. 4, pp. 7-12.

9. Baranov A. N., Guseva E. A., Komova E. N. Issledovanie korrozionnoi stoikosti stalei, primeniaemykh dlia izgotovleniia drazhnogo oborudovaniia dlia dobychi zolota [Study of the corrosion resistance of steel used for production of the poling equipment for gold extraction]. Sistemy. Metody. Tekhnologii, 2014, no. 1 (21), pp. 102-106.

10. Rukovodstvo po zashchite korpusov nadvodnykh korablei VMF ot korrozii i obrastaniia [Guidelines on protection of the hulls of underwater ships of MMF from corrosion and fouling]. Moscow, Voenizdat, 1984. 351 p.

11. Shvetsov V. A., Belozerov P. A., Shun'kin D. V., Didenko A. A., Lutsenko A. A., Korostylev D. V., Belavina O. A. Ustroistvo dlia izmereniia zashchitnogo potentsiala stal'nykh korpusov korablei i sudov Zaiavka na poleznuiu model' N 2014142289, 20.10.2014 [Device for measurement of steel ship hull protection potential. Claim for the model N 2014142289, 20.10.2014].

12. Smagunova A. N., Shmeleva E. I., Shvetsov V. A. Algoritmy operativnogo i staticheskogo kontrolia kachestva raboty analiticheskoi laboratorii [Algorithms of operative and static control of the quality of analytical laboratory operations]. Novosibirsk, Nauka Publ., 2008. 60 p.

13. Smagunova A. N., Karpukova O. M. Metody matematicheskoi statistiki v analiticheskoi khimii [Methods of mathematical statistics in analytical chemistry]. Rostov-on-Don, Feniks Publ., 2012. 346 p.

Belozyorov Pavel Aleksandrovich - Russia, 683003, Petropavlovsk-Kamchatsky; Kamchatka State Technical University; Postgraduate Student of the Department "Electric and Radio Systems of the Ships"; Electrik _251288@mail.ru.

Shvetsov Vladimir Alekseevich - Russia, 683003, Petropavlovsk-Kamchatsky; Kamchatka State Technical University; Doctor of Chemistry, Assistant Professor; Professor of the Department "Electric and Radio Systems of the Ships"; oni@kamchatgtu.ru.

Korostylev Dmitriy Victorovich - Russia, 683003, Petropavlovsk-Kamchatsky; Kamchatka State Technical University; Cadet of the Department "Electric and Radio Systems of the Ships"; oni@kamchatgtu.ru.

Belavina Olga Aleksandrovna - Russia, 683003, Petropavlovsk-Kamchatsky; Kamchatka State Technical University; Research officer of the Department of Science and Innovations; oni@kamchatgtu.ru.

The article submitted to the editors 15.01.2015

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS