Разъедает ли нефть корпуса судов

Обновлено: 17.05.2024

Россия – северная страна. Арктическая зона России – это огромный макрорегион, занимающий 3,9 млн кв. км, составляющий более чем 20% территории нашего государства и имеющий большое значение в экономике страны.

Еще большее значение Арктическая зона будет иметь в перспективе – в связи с возрастающими техническими возможностями в области ресурсодобычи в условиях Севера, а также развитием транспортных сетей, и в первую очередь Северного морского пути (СМП) как кратчайшего транспортного моста, связывающего экономику северных регионов России между собой и страны Северо-Западной Европы с динамично развивающимися странами Азиатско-Тихоокеанского региона.

Обеспечение круглогодичного функционирования Северного морского пути для крупнотоннажных судов требует создания мощных атомных ледоколов нового поколения. При этом необходимо обеспечить их высокую эксплуатационную надежность при крайне тяжелых условиях эксплуатации: это рабочие температуры до –50…60 °С для замерзающих бассейнов и до –35 °С для открытых бассейнов Северного Ледовитого океана; высокая циклическая ветроволновая и ледовая нагрузка; длительное коррозионное воздействие и коррозионно-эрозионный износ при влиянии ледовых полей; низкая ремонтодоступность из-за удаленности развитой инфраструктуры.

НИЦ "Курчатовский институт" – ЦНИИ КМ "Прометей", ведущий материаловедческий центр страны по созданию материалов и технологий для судостроения, объектов морской техники, в том числе для добычи углеводородов на полярном шельфе России, особое внимание уделяет вопросам эксплуатационной надежности и продлению срока службы изделий и конструкций, работающих в экстремальных условиях эксплуатации.

Ученые предприятия разработали все применяемые в отечественном судостроении средства и системы защиты от коррозии: коррозионно-стойкие стали и сплавы, функциональные и защитные покрытия, системы электрохимической протекторной и катодной защиты.

Создавая в 1950-е годы первый атомный ледокол, мы многого не знали о свойствах льда и его коррозионно-эрозионном влиянии на обшивку ледокола, не была известна и физическая природа взаимодействия льда с обшивкой в зимний период.

Первые серьезные исследования взаимодействия сталей с движущимся в морской воде льдом были проведены специалистами Центрального научно-исследовательского института конструкционных материалов "Прометей" в 1980-х годах. Тогда возникла проблема снижения ледопроходимости атомных ледоколов за счет увеличения шероховатости подводной части корпуса в результате интенсивных коррозионных процессов. Кроме того, корпус ледокола находится под воздействием ветровых и волновых нагрузок, динамического воздействия движущихся льдов и отрицательных температур. Существовавшие в то время средства защиты от коррозии были малоэффективными.

Для разработки более эффективных мер борьбы с интенсивным износом корпуса ледоколов были проведены электрохимические, физические и коррозионные исследования, выполненные в лабораторных условиях и двух ледовых экспедициях на атомном ледоколе "Арктика", а также осуществлен анализ многочисленных данных о механизме разлома льдов при их взаимодействии между собой и металлом. Удалось обнаружить ряд явлений, которые позволили создать общее представление о процессах, способных усиливать коррозионный износ стальных конструкций, одновременно приводя к неравномерной коррозии (рис. 1).

Рис. 1. Повреждение корпуса судна вследствие процессов коррозии и эрозии

Проведенные обследования показали, что во всех случаях отмечается усиленный неравномерный износ сталей, который не зависел от примененной при строительстве марки стали. Интенсивность коррозии возрастала при увеличении срока эксплуатации судов в ледовых условиях. Но особенно сильному износу были подвержены атомные ледоколы проекта 1058 ("Арктика" и "Сибирь"), которые впервые начали проводку судов через тяжелые многолетние льды в зимних условиях. Существенное падение ледопроходимости ледоколов (вплоть до полной остановки) в зимних условиях вызвано как явлением лавинообразного облипания корпуса снежно-ледяной массой, так и значительным увеличением сопротивления движению в заснеженных льдах при низких температурах наружного воздуха (рис. 2).

Рис. 2. Облипание корпуса атомного ледокола "Арктика" снежно-ледяной массой на третьем году после ввода в эксплуатацию (Карское море, февраль 1978 г.)

Необходимость решения этих проблем определяет актуальность изыскания технических средств, улучшающих ледопроходимость и одновременно повышающих эффективность использования мощности главной энергетической установки.

Традиционный способ защиты от коррозии с помощью лакокрасочных покрытий не решает проблемы, так как на судах ледового плавания и ледоколах степень их разрушения на подводной части корпуса, и прежде всего в районе ледового пояса, чрезвычайно велика, что в условиях воздействия льда приводит к коррозионно-эрозионному разрушению корпуса, снижению ледопроходимости, повышенному расходу топлива и увеличению объема доковых работ.

Проблема повышенного и специфического коррозионного износа корпусов ледоколов, судов ледового класса и ледостойких морских сооружений усугубляется низкой эффективностью в ледовых условиях традиционных способов защиты от коррозии с помощью лакокрасочных покрытий. Как показывает опыт эксплуатации атомных ледоколов, даже при применении ледостойкой эмали на эпоксидной основе типа "Инерта-160" после 1,5–2 лет работы в Арктике сохранность покрытия в зоне ледового пояса составляет не более 20–30% (рис. 3).

Для постоянного сохранения ледопроходимости ледоколов на спецификационном уровне с применением покрытия "Инерта-160" последнее, по опыту, следует обновлять ежегодно, что означает необходимость ежегодного вывода ледокола из эксплуатации с затратами времени и средств на его докование и окраску.

Рис. 3. Подводная часть корпуса атомного ледокола "50 лет Победы" при доковании в апреле 2011 г. (лакокрасочное покрытие отсутствует, защиту от коррозии обеспечивала только система катодной защиты)

Наиболее эффективное (экономически целесообразное) для мощных атомных арктических ледоколов средство сохранения их ледопроходимости на спецификационном уровне в процессе эксплуатации и предотвращения облипания корпуса снежно-ледяной массой – применение для наружной обшивки плакированных нержавеющим слоем сталей в сочетании с электрохимической защитой. Это позволяет сохранить взаимодействующие со льдом части корпуса практически гладкими в течение всего срока службы ледокола.

Одним из наиболее успешных примеров применения двухслойной стали в судостроении следует считать использование плакированной стали в качестве корпусного материала при строительстве атомного ледокола "50 лет Победы". Так, установка листов двухслойной стали с основным слоем из высокопрочной хладостойкой стали типа АБ и плакирующим слоем из коррозионно-стойкой азотсодержащей стали типа 08Х19Н10Г2Б в ледовом поясе наружной обшивки обеспечила надежную защиту корпуса ледокола от коррозионно-эрозионного воздействия льда и морской воды.

Разработки, проводимые в НИЦ "Курчатовский институт" – ЦНИИ КМ "Прометей" по созданию азотсодержащих сталей, показали, что легированные азотом аустенитные коррозионно-стойкие стали могут иметь предел текучести на уровне 600–780 МПа, то есть на уровне высокопрочных низколегированных конструкционных сталей.

Благодаря этому просматривается перспектива по разработке биметалла с равнопрочными основным и плакирующим слоями, что позволило бы при расчете прочности конструкций принимать во внимание общую толщину двухслойной стали, включая толщину как основного, так и плакирующего слоев. В таком случае для толстостенных конструкций, таких как, например, наружная обшивка корпуса атомного ледокола, где толщина основного слоя листа двухслойной стали составляет от 30 до 40 мм, а плакирующего – 5–7 мм, учет в расчетах конструктивной прочности корпуса толщины плакировки оказывается очень актуальным.

Применением электрохимической (катодной) защиты можно обеспечить экономию за счет:

сокращения необходимости в замене листов корпуса или подварки швов;
уменьшения расхода топлива путем поддержания проектной ледопроходимости, так как шероховатость корпуса остается низкой;
увеличения интервалов между постановками судна в док.

При этом плакированная сталь обеспечивает высокую коррозионную стойкость в зоне истирающего и ударного воздействия льда и в зоне переменного смачивания, а защиту плакирующего слоя из нержавеющей стали от питтинговой коррозии и поверхности корпуса из гомогенной стали в подводной зоне, в том числе по линии ее стыка с двухслойной сталью, обеспечивает система катодной защиты.

При этом ледостойкие аноды катодной защиты располагаются ниже ледового пояса на поверхности корпуса из гомогенной стали, то есть ниже уровня воздействия максимальных ледовых нагрузок. Следует отметить, что применение для ледового пояса плакированной стали без установки системы катодной защиты приводит к интенсивной контактной коррозии гомогенной корпусной стали по всем районам ее стыка с плакированной сталью.

Такой комбинированный способ защиты ледового пояса от коррозионно-эрозионных разрушений, включающий применение плакированной стали и катодной защиты наложенным током, был впервые реализован на атомном ледоколе "50 лет Победы" и в дальнейшем при строительстве МЛСП "Приразломная".

Системы катодной защиты с изготовленными по нанотехнологии Pt-Nb анодами с текстурированным платиновым покрытием гарантированно обеспечивают полное предотвращение коррозии и снижают риск экологической опасности различных металлических судов и морских сооружений, в том числе при их эксплуатации в арктических широтах, на срок службы не менее 30 лет.

Опыт эксплуатации с 2007 года атомного ледокола "50 лет Победы" с учетом только одной окраски корпуса в 2011 году показал, что комбинированный способ защиты корпуса путем изготовления ледового пояса из плакированной стали в сочетании с установкой системы катодной защиты позволяет предотвратить возникновение шероховатости металлической обшивки вследствие коррозионных и коррозионно-эрозионных разрушений, что обеспечивает сохранение ледопроходимости ледокола на проектном уровне в процессе эксплуатации (рис. 4, слева). На МЛСП "Приразломная" система катодной защиты от коррозии успешно эксплуатируется с 2012 года (рис. 4, справа).

Рис. 4. Комбинированный способ защиты ледового пояса, включающий плакированную сталь и систему катодной защиты на атомном ледоколе "50 лет Победы" (слева) и МЛСП "Приразломная" (справа)

Богатейший опыт, накопленный в России при эксплуатации судов в высоких широтах Арктики, подтверждает, что природа не прощает ошибок при выборе материалов и оценке воздействия ни них внешних экстремальных условий.

В целях успешной реализации национальной морской политики и сохранения мирового лидерства в строительстве и эксплуатации атомных ледоколов в 2012 году на Балтийском заводе начато строительство серии из трех универсальных атомных ледоколов нового поколения проекта 22220 мощностью 60 МВт, это "Арктика", "Сибирь" и "Урал".

Учитывая перспективы развития добычи и переработки углеводородного сырья в арктической зоне, реализации в ближайшие десятилетия международных проектов создания трансарктической магистрали межконтинентальных морских перевозок из Атлантического бассейна в Тихоокеанский регион и обратно, созрела необходимость в создании ледокола-лидера, способного обеспечить плавание судов на традиционных, высокоширотных и приполюсных маршрутах СМП в круглогодичном навигационном цикле.

Для этих и других новых проектов ученые и специалисты НИЦ "Курчатовский институт" – ЦНИИ КМ "Прометей" предлагают широкий спектр современных металлических и неметаллических шельфовых материалов, методы и системы их защиты. Так, например, предложена к использованию двухслойная коррозионно- и эрозионно-стойкая сталь с плакирующим слоем из азотсодержащей стали 04Х20Н6Г11М2АФБ, равнопрочным основному слою из стали АБ2-2, вкупе с системой анодной защиты наружной обшивки в районе переменных осадок, а также сварных швов от коррозии с новыми узлами на ледоколе-лидере проекта 10510.

Разработки предприятия позволяют обеспечить конструкторов различных направлений высокотехнологичными и наукоемкими материалами при строительстве новых технических средств: уникальных ледоколов-лидеров, многофункциональных ледоколов, судов снабжения и других судов высокого ледового класса, отвечающих всем техническим нормам, способных внести весомый вклад в реализацию национальных интересов Российской Федерации в Арктике.

©"Новый оборонный заказ. Стратегии"
№6 (53) 2018г.

Очередной материал для портала "Корабел.ру" подготовил наш постоянный автор и эксперт в сфере судовой энергетики Геннадий Пашинин.

Современные двигатели требовательны к уходу ввиду применения сложных технологий, в том числе к используемой судовой химии. Сегодня мы попытаемся разобраться в многообразии судовой химии, а поможет нам в этом технический директор компании "БМ ТЕХ" - Белоусов Константин.

Геннадий Пашинин, коммдиректор, ГК "ТЕХ"

- Для некоторых наших читателей, не посвященных в детали, судовая химия – это, скорее, моющее средство, расскажи, что под собой подразумевает это понятие.

- Для большинства людей, принадлежащих к сфере судоходства, термин "судовая химия", конечно же, знаком, хотя из практики знаю, что это знакомство ограничено узкими профессиональными рамками, в которых они используют определенные продукты. К примеру, старший помощник капитана на танкере-химовозе знаком с судовой химией с точки зрения замывки танков при смене груза, для третьего механика на том же самом судне, судовая химия - это присадки для котловой воды, а моторист знает судовую химию как средство для мытья палубы, очистки различных механизмов. На балкерном флоте старший помощник уже имеет дело с процедурами очистки трюмов при смене груза и т.д. То есть знакомство с судовой химией происходит постепенно. Азы химии, изученные в школьном и общеинженерном курсах также могут помочь разобраться в сущности протекающих процессов, где задействовано использование судовой химии.

Константин Белоусов, техдиректор "БМ ТЕХ"

- Но ведь этому обучают будущих моряков?

- Да, в морских учебных заведениях есть краткое изложение некоторых аспектов судовой химии, в курсе по судовым двигателям есть раздел водообработки системы охлаждения, в курсе по котлам есть раздел водообработки котельных систем, но при этом изложение водообработки дается кратко, в объеме учебника это одна-две страницы. Разделы коротко описывают химические процессы, происходящие в оборудовании, и приводят примеры химических продуктов, имевшихся на рынке судовой химии во время написания книг, а книги написаны десятилетия назад. Попадая на флот, вчерашний курсант становится практикантом, который получает первый опыт в работе с судовой химией с продуктов - для мойки палубы (General Cleaner & Solvent, Alcactive Liquid, Mariclean DG-25), очистки топливных и масляных фильтров (Filter Cleaner), тарелок сепараторов (Purifier Disc Cleaner). Далее происходит естественный карьерный рост и знакомство с остальными разделами судовой химии, 4-й механик знакомится с химией для обслуживания фекальной системы, и при этом многие из продуктов данного раздела помогают избежать головной боли как для самого механика, так и для всего экипажа.

Нами выпущен каталог продукции на русском языке, который содержит всю необходимую информацию для обращения с химическими продуктами, если понадобится более детальное изучение вопроса, клиент всегда может обратиться в службу технической поддержки компании, где получит оперативный и исчерпывающий ответ.

- Тут, пожалуй, необходимы примеры, можешь раскрыть?

- Например, грамотно используя продукты для санитарной обработки, гарантированно удастся избежать столь нелюбимых механиками неприятных снятий труб фановой системы, их прочистки, ручных очисток секций станции очистки сточных вод, очистки шпигатов (Bioactive Powder, Bioactive Liquid, Bioactive Toilet Cleaner, Bioactive Descaler). Также 4-й механик знакомится с продуктами для опреснителей (Evaporator Treatment), это тоже весьма важное дело, так как, когда опреснитель из-за образования внутри накипи перестает производить необходимое количество воды, которое расходуется на нужды судна каждый день, тогда возникает серьезная проблема для всего экипажа. 3-й механик занимается водообработкой котла, добавляет топливные присадки при бункеровке, 2-й механик отвечает за водообработку системы охлаждения дизелей, за работу системы очистки балластных вод, которые также подразумевают использование химии. Старший механик следит за расходом и наличием химии на борту, делает заявки на пополнение и проверяет результаты водообработки котлов и дизелей.

Как видите, полностью ознакомиться со всеми разделами судовой химии получается только пройдя весь карьерный путь. Есть, конечно, исключения, когда 4-й механик занимается всем вышеперечисленным, то есть старшие коллеги делегируют ему свои обязанности, но в таком случае, механик дойдя до позиции старшего, часто сам уже забывает что такое судовая химия и как ее правильно использовать.

- Это что касается машинной команды. А как у остального экипажа?

- Да, есть схожая градация среди судоводителей. Практикант использует Rust Remover для удаления ржавчины перед покраской палубы, 4-й штурман заказывает химию для мойки помещений надстройки, согласует с боцманом, камбузом. 3-й и 2-й штурмана участвуют, так или иначе, в замывках танков, либо трюмов, в зависимости от типа судна, а капитан все эти процессы контролирует и за все, в конечном итоге, отвечает.

- Сегодня судовая химия широко используется как на морском, так и на речном флоте. На океанских судах, расход, конечно, намного выше, чем на судах река-море, но зависимость потребления не прямо пропорциональна размеру судна, а также зависит и от других факторов. К примеру, присадки к котловой воде. Первоначальный объем присадки зависит от размера котельной системы, а дальнейший ее расход зависит еще и от качества используемой воды, профессионального уровня экипажа (корректное проведение продувок, герметичность системы, минимизация потерь воды и пара).

Например, танкер, перевозящий нефть DWT 70000 тонн и танкер-химовоз DWT 7000 тонн. Казалось бы, в первом случае объем расхода химии для мойки танков должен быть намного выше, но при детальном рассмотрении выясняем, что танкер DWT 70000 производит замывку грузовых танков только перед докованием, один раз в 2,5 года, а танкер DWT 7000 замывает грузовые танки при каждой смене груза, один раз в 20 дней. Вот и получается что расход замывочной химии выше у меньшего по размерам танкера. С балкерами можно привести похожий пример, и судно большего размера будет тратить меньший объем химии в случае отсутствия необходимости в частой замывке трюмов.

Расход химии в пределах машинного отделения (МО) в большей степени зависит от размера судна и типа установленного оборудования. Чем больше МО, тем больше моющего раствора понадобится для того, чтобы поддерживать его в чистоте. Если на судне установлен котел термомасляный, соответственно, присадки к водообработке не требуются, если же котел паровой, тогда расход сильно зависит от объема содержания воды в котельной системе, также от нагрузки на котел, состояния внутренних поверхностей (чистоты теплопередающих поверхностей), качества используемой воды и квалификации обслуживающего персонала. Также с системой охлаждения двигателей, чем больше система, тем выше потребление присадки, чем больше в ней протечек, тем больше объем добавляемой воды, и тем больше и чаще необходимо добавлять соответствующую присадку.

- Принципиальная разница в подходе к работе. На сегодняшний день существует достаточно большое количество производителей судовой химии, но в мировом масштабе из них наиболее выделяется три - Marichem, Drew Marine, Wilhelmsen, далее следует Vecom. Также много локальных производителей, которые обслуживают рынки, ограниченные какой-то одной небольшой территорией. Качественная химия начинается в лаборатории, где разрабатываются составы, которые должны быть максимально эффективны технически, соответствовать всем существующим международным правилам и стандартам, также химия должна быть максимально экологичной и безопасной в использовании.

К примеру, Marichem первыми отказались от использования хлорированных растворителей. Опасным для здоровья человека хлорированных растворителей в таких продуктах, как Carbon Remover, Air Cooler Cleaner, Electroclean Enviro, во всех продуктах для замывки танков нашли безопасную замену, которая показывает не меньшую эффективность при полном отсутствии тех свойств, которыми обладали устаревшие продукты.

Или взять в сравнение присадки к котельной водообработке, Marichem выпустил наиболее современные продукты, которые помогают поддерживать внутренние поверхности в чистом и защищенном от коррозии состоянии, а также имеют наименьший класс опасности для обслуживающего персонала. Optitreat – это универсальная присадка для поддержания фосфатно-щелочного режима водообработки котельной системы, Oxyblock D – присадка, устраняющая причины кислородной коррозии и пассивирующая поверхность, оставляя при этом на внутренних поверхностях котла прочный защитный слой. Для водообработки систем охлаждения двигателей сейчас наиболее эффективным является использование нитрит-боратных присадок. Присадка Marichem DCWT Non Chromate одобрена основными производителями двигателей, такими как Wartsila NSD (двухтактные двигатели), MAN (двухтактные и четырехтактные двигатели), CAT, и другие. В данный момент Marichem расширяет одобрение Wartsila и на четырехтактные двигатели, что по сути привлечет еще больше пользователей к данному продукту. Но уже сейчас, при наличии всех имеющихся одобрений, данная присадка может быть безопасна использована во всех двигателях, содержание алюминия в системе охлаждения которых не превышает 10% (это все двухтактные малооборотные двигатели, и все достаточно большие четырехтактные среднеоборотные двигатели). В небольших высокооборотных двигателях, таких как Volvo Penta, Nanni, Scania и другие, рекомендуется использовать антифриз со специальным набором присадок.

Вся моющая химия должна иметь одобрение ИМО, продукты Marichem и остальных лидеров рынка таковые имеют. При использовании химии, вся документация должна быть доступна на родном языке экипажа, на судне должны быть доступны описания и паспорта безопасности продуктов. Должна быть доступна постпродажная поддержка клиентов. К примеру, судовладелец приобрел химию, и у него появился какой-то нестандартный вопрос. Он должен иметь возможность обратиться к поставщику и получить бесплатно оперативную и исчерпывающую консультацию.

- Примеры есть, к счастью, не в нашей практике, но мы о них знаем. Мы отдаем должное внимание технической поддержке, и каждый раз, когда видим техническую неточность, указываем судовладельцу на что обратить внимание, чтобы не допустить ошибок. Когда технический отдел и отдел закупок судовладельца работают слаженно, риск ошибки минимален. Приведу несколько примеров.

Большинство металлоконструкций эксплуатируется в природных, естественных средах.

Значительное количество стальных сооружений эксплуатируется в атмосферных условиях. Магистральные и промысловые трубопроводы, водоводы, обсадные колонны скважин нефтяных и газовых месторождений работают под землей. Общая масса стали, находящаяся под землей, превышает 200 млн. тонн, а поверхность стальных сооружений, подвергающихся почвенной коррозии, составляет более полутора миллиардов квадратных метров.

Металлические конструкции портов, причалов, судов находятся в постоянном контакте с водой и подвержены морской коррозии. Все виды коррозионных процессов в природных условиях протекают по электрохимическому механизму. Однако каждая природная среда обладает своими особенностями.

А. СУХОГРУЗНЫЕ СУДА

1.Наружная обшивка

Конструкция корпуса	Уменьшение толщины связи мм/год
Надводный борт	0,10
Район переменных ватерлиний	0,15
Подводная часть ( днище со скулой ):
в районе балластных танков	0,15
в районе топливных танков	0,13
Скуловые листы в районе льял	0,20
Горизонтальный киль	0,20

Верхняя палуба между бортом и люковыми вырезами	0,10
Нижние палубы	0,11
Стенки под палубных цистерн	0,10

3.Настилы второго дна

В районе балластных танков	0,15
В районе топливных танков	0,12
Крайний междудонный	0,20
Стенки скуловых цистерн	0,12

4.Листы поперечных переборок

Нижний пояс	0,11
Верхний пояс	0,05
Обшивка продольных переборок, двойных бортов	0,10

5.Набор корпуса

Подпалубный набор	0,12
Район переменных ватерлиний	0,10
Набор внутри двойного дна	0,14

Б. НЕФТЕНАЛИВНЫЕ СУДА В РАЙОНЕ ГРУЗОВЫХ ТАНКОВ

6.Наружная обшивка

Надводный борт	0,13
Район переменных ватерлиний	0,17
Подводная часть ( днище со скулой )	0,18
Горизонтальный киль	0,23

7.Настил палубы

0,20

8.Обшивка продольных переборок между грузовыми танками

Нижний пояс, верхний пояс	0,20
Средние поясья	0,15

9.Обшивка продольных переборок между грузовыми и балластными танками

Нижний пояс	0,25
Средние поясья	0,22
Верхний пояс	0,30

10. Обшивка поперечных переборок

Нижний пояс, верхний пояс	0,20
Средние поясья	0,15

11. Обшивка переборок коффердамов со стороны грузовых и балластных отсеков

Нижний пояс	0,17
Средние поясья	0,17
Верхний пояс	0,20

12. Набор днища и палубы

Вертикальный киль, днищевые стрингеры, флоры:
стенка	0,16
поясок	0,22
Днищевые продольные балки:
стенка	0,18
поясок	0,25
Отбойный лист, карлингсы, рамные бимсы:
стенка	0,20
поясок	0,22

13.Набор бортов

Рамные шпангоуты	0,18
Продольные балки борта	0,19
Шпангоуты	0,17

14. Набор переборок

Шельфы:
стенка	0,18
поясок	0,15
Вертикальные стойки переборок	0,17
Распорки в бортовых танках	0,15

s 1 - остаточная толщина, допускаемая согласно п.4.1.3а;

V i - скорость коррозии рассматриваемой связи по табл.5 мм/год, либо

определяемая для данного судна по формуле:

где s’ и s” 1 - средняя остаточная толщина по данным настоящей и предыдущей дефектации соответственно;

t2 - время меду дефектациями ( не менее 4 лет ).

Величина s”1 должна удовлетворять требованиям п.4.1.7.

5.7. Участки листов между балками набор, которые по условиям местного износа не удовлетворяют требованиям п. 4.1.5, должны быть заменены.

5.8. Разрешается по согласованию с Регистром производить ремонт участков листа путем наплавки отдельных язвин, остаточная толщина в которых менее допускаемой по п.4.1.5.

При этом площадь наплавок не должна превышать 5% площади поверхности участка листа, а применяемые электроды должны соответствовать данной марке стали.

5.9. Если до конца срока службы остается менее 4 лет, допускается по согласованию с Регистром оставлять без замены участки местного износа, остаточная толщина которых не менее величины, определяемой с использованием формулы

s “ 3 = s 3 - ( 4 - t1 ) V я , мм ( 5.9-1)

где s 3 - остаточная толщина, допускаемая согласно п. 4.1.5 для местного износа;

t1- предполагаемое время эксплуатации, но не более 4 лет;

V я - скорость язвенной коррозии в рассматриваемом месте на данном судне; принимается равной:

при наличии сведений о наименьшей остаточной толщине в данной точке по предыдущей дефектации:

где s” 3 и s ‘3 - наименьшая остаточная толщина по данным настоящей и предыдущей дефектации соответственно;

при отсутствии фактических данных о скорости язвенной коррозии - для сухогрузного судна - 0,7 мм/год, для наливного судна - 1 мм/год.

5.10. Сварные швы, имеющие трещины или не удовлетворяющие нормативам подраздела 4.3, должны вырубаться до неповрежденного металла и восстанавливаться вновь до размеров, требуемых соответствующими разделами Правил Регистра.

5.11. Заклепочные соединения, не удовлетворяющие требованиям подраздела 4.4, должны переклепываться.

В отдельных случаях по согласованию с Регистром допускается обварка неослабленных и неводотечных корродированных заклепок, а также единичных водотечных заклепок. Обварка заклепок барьерных и стыковочных швов не допускается.

5.12 Участки настила расчетной палубы, ширстрека и днищевой обшивки со скулой в средней части длины судна, имеющие бухтины, гофры и вмятины, численные характеристики которых превышают допускаемые в подразделе 4.2, должны быть заменены, выправлены или подкреплены.

Допускается по согласованию с Регистром оставлять отдельные бухтины, гофры и вмятины до очередного освидетельствования или ремонта.

В процессе ремонта допускается заменять не весь лист, а только поврежденный участок листа. Правка остаточных деформаций на месте должна выполнятся с соблюдением требований технологии.

5.13. Повреждения днищевых конструкций от слеминга в районе ( 0,10 - 0,30 ) L от носового перпендикуляра могут проявляться в виде остаточных деформаций обшивки, отдельных связей продольного и поперечного набора, а также перекрытия в целом. При их дефектации необходимо учитывать следующее:

а) если имеет место остаточная деформация днищевой обшивки, а флоры и продольные балки не имеют повреждений, допускается оценивать техническое состояние конструкций, используя нормативы пп.4.2.1, 4.2.2;

б) если наблюдаются плавные вмятины ограниченных размеров ( наибольший размер в плане не превышает трех шпаций ), то допускается оставлять единичные вмятины, у которых отношение максимальной стрелки прогиба к наименьшему размеру не превышает 1 / 20;

в) при наличии остаточных деформаций продольного и поперечного набора, а также обшивки на значительных участках перекрытия или по всему перекрытию поврежденный участок подлежит замене или подкреплению в соответствии с требованиями Правил Регистра.

Проект замены и подкрепления конструкций днищевых перекрытий серийных судов должен быть согласован с Главным управлением Регистра.

5.14. Судам длиной 80м и более в случаях, если их момент сопротивления поперечного сечения корпуса менее допускаемого согласно п. 4.1.10, может быть установлено ограничение по району плавания на основе соответствующих требований Правил Регистра.

По желанию судовладельца, эти ограничения могут быть сняты при установке необходимых подкреплений корпуса.

5.15. Ремонт повреждений путем дублирования листов наружной обшивки и настила палуб как правило, не допускается .

По согласованию с Регистром может быть допущено дублирование отдельных листов наружной обшивки и настила палубы, если предполагаемый срок эксплуатации судна до очередного освидетельствования или ремонта не превышает 2 лет. Должно быть обеспечено тщательное выполнение работ по очистке и подгонке соприкасающихся поверхностей листов.

5.16. Разрешается по согласованию с Регистром при значительных повреждениях судовых конструкций устанавливать до ближайшего очередного ремонта временные подкрепления, восстанавливающие прочность корпуса до требований, предусмотренных разделом 4 настоящей Методики, что должно быть обосновано соответствующими расчетами.

5.17. По согласованию с Регистром допускается эксплуатировать судно при наличии повреждений форштевня и ахтерштевня при условии, что отсутствует водотечность корпуса, а имеющиеся повреждения не препятствуют нормальной работе движителей и рулей.

Это положение не распространяется на суда, работающие в ледовых условиях.

Водный транспорт, теория и практика, все о морских и речных судах

18.05.2015 20:19
дата обновления страницы

Защита корпуса судна от коррозии

Из различных видов коррозии в морских условиях основной является электрохимическая - разрушение поверхности металла в жидкостях, проводящих электрический ток (электролитах) . Если в электролит поместить соединенные между собой электроды - металлы, имеющие разный потенциал, то электрод с более низким значением потенциала (анод) будет разрушаться, а по проводнику, соединяющему электроды, будет проходить электрический ток.

В судовых условиях электролитом является морская вода, а роль электродов выполняют стальной корпус и бронзовые втулки в дейдвудной трубе и рулевых петлях, а также бронзовый или латунный гребной винт. Медь и ее сплавы, обладая более высоким потенциалом, при контакте со сталью создают катод. В результате этого сталь, являющаяся анодом, подвергается значительному коррозионному разрушению, особенно на участках, близко расположенных к контакту. При отсутствии разнородных металлов гальванические пары образуют сталь с прокатной окалиной, которая имеет потенциал более положительный, чем потенциал железа, поэтому она по отношению к местам, не имеющим окалины, играет роль катода. Это вызывает бурный процесс электрохимического разрушения анодных участков. Подобным же образом действуют различные примеси и шлаковые включения, содержащиеся в стали, а также окрашенные участки.

Борьба с коррозией проводится различными способами. Но все они являются разновидностью одного из следующих методов: легирование, ингибиторная защита, защитные покрытия и электрохимическая защита.

Выбор способа защиты зависит от назначения конструкции и условий ее эксплуатации.

Легирование. Для повышения коррозионной стойкости стали / в качестве легирующих элементов применяют хром, никель, титан, молибден и некоторые другие элементы. Но достаточная эффективность нержавеющей стали в морской воде обеспечивается только при содержании в ней легирующих элементов свыше 18 %, что значительно повышает стоимость стали. Поэтому легирование не нашло широкого распространения в судостроении. Из нержавеющей стали изготовляют только винты и подводные крылья, а в судовом машиностроении она используется в качестве заменителя цветных металлов.

Ингибиторная защита. Ингибиторами, или замедлителями коррозии, называют такие вещества, которые при добавлении в небольших количествах к агрессивной среде замедляют или предупреждают коррозию.

Ингибиторную защиту применяют только в закрытых помещениях. Поэтому этот вид защиты может найти применение главным образом на нефтеналивных судах для предупреждения коррозии внутренних поверхностей грузовых танков. В этом случае ингибиторы могут вводиться как в нефтепродукты, так и в принимаемую балластную воду. Общее количество вводимого при этом замедлителя обычно составляет несколько сотых процента. Обычно замедлитель вводят в раствор, которым промывают танки после удаления груза или балласта.

Защитные покрытия. Наиболее простая защита от коррозии - это нанесение на поверхность металла защитной пленки. В зависимости от вида защитной пленки. Покрытия бывают лакокрасочные, металлические, неметаллические и оксидные.

Лакокрасочные покрытия наиболее широко применяют в судостроении. Этому способствуют сравнительно низкая их стоимость и простота выполнения, а также вполне удовлетворительная эффективность в случае качественного выполнения всех подготовительных и окрасочных работ. Нанесенные тонким слоем на поверхность, лакокрасочные покрытия после высыхания превращаются в плотную эластичную пленку, которая не только отделяет металл от внешней среды, но и препятствует образованию гальванических пар на поверхности металла.

Металлические покрытия применяют значительно реже. В качестве покрытий могут применяться различные металлы (медь, цинк, олово, никель, хром и др.). В судостроении наиболее широко используется цинкование, которому подвергаются большинство трубопроводов судовых систем и некоторые дельные вещи. Цинковое покрытие, имея хорошее сцепление с основным металлом, обладает сравнительно низкой механической прочностью. Поэтому его необходимо оберегать от ударов твердыми и острыми предметами, которые могут вызывать местные повреждения и царапины защитного слоя.

Неметаллические покрытия имеют низкую стоимость. Во многих случаях их применение дает значительную экономию средств. Отсеки двойного дна и пики обычно покрывают водным раствором цемента, а малодоступные места заливают бетоном. Цемент и бетон наиболее целесообразно использовать также для покрытия льял, ватервейсов и других мест, где скапливается вода.

На судах, перевозящих грузы, способствующие коррозионному разрушению, можно производить битумирование внутренних поверхностей грузовых трюмов. Нанесение битумного покрытия требует предварительной грунтовки поверхности смесью нефтяного битума с бензином. Покрытие наносят на защищаемую поверхность вручную или специальным насосом. Перед нанесением битум или мастику нагревают до температуры около 200 °С.

Широкое внедрение в народное хозяйство пластмассовых материалов позволяет значительно расширить номенклатуру и область применения неметаллических покрытий. К таким покрытиям относится, например, защитный материал типа "Нева".

Электрохимическая защита. Полное прекращение коррозии возможно только в том случае, если на поверхности защищаемого металла не будет анодных участков. Искусственное превращение всей поверхности металла в катод достигается одним из способов электрохимической защиты: катодным или протекторным (рис. 151).

При катодной защите электропотенциал в морской воде изменяется наложением электрического тока от внешнего источника, для чего защищаемый объект соединяют с отрицательным полюсом источника постоянного тока, а его положительный полюс - со специальным электродом (анодом), погруженным в воду вблизи защищаемого объекта. Защита от коррозии этим способом обеспечивается установкой мощностью 3-5 кВт. Безопасность катодной защиты достигается применением источников тока с низким напряжением (до 24 В). В настоящее время применяются железокремниевые и платинотитановые аноды. Обычно достаточно установить 10- 12 анодов, чтобы обеспечить надежную защиту. Для равномерного распределения защитного тока аноды располагают равномерно по всему корпусу симметрично на оба борта.

Необходимо учитывать, что ток больше поглощается поверхностями, ближе расположенными к аноду. Поэтому вокруг анода делают экран - покрывают обшивку стеклопластиком.

Установленный на наружной обшивке анод должен быть хорошо изолирован от корпуса. В качестве изолирующих прокладок обычно используют резину и армированные эпоксидные смолы.

Системы электрохимической защиты с наложенным током запрещаётся применять на танкерах.

Другой вид электрохимической защиты протекторная защита или защита гальваническими анодами. Ее особенность - отсутствие внешнего источника тока. Защитный ток в этом случае создают гальваническими элементами, которые образуются при установке на/Корпус судна протекторов из металла с более низким потенциалом, чем у защищаемого. В такой гальванической паре корпус играет роль катода, а анодом являются протекторы. Благодаря этому в процессе электрохимической коррозии происходит разрушение протектора, а корпус судна коррозии не подвергается.

В качестве протекторов могут применяться металлы, которые имеют электродный потенциал ниже, чем у стали. В настоящее время используются протекторы на магниевой и алюминиевой основе.

Протекторы в отличие от анодов должны иметь с корпусом судна электрический контакт. Обычно контакт осуществляется через приварные шпильки, с помощью которых протекторы крепят к обшивке. В некоторых случаях применяют отключаемые протекторы, которые имеют вводы внутрь судна и замыкаются на корпус через регулируемое сопротивление.

Простота выполнения и отсутствие эксплуатационных расходов обеспечивают широкие возможности для применения протекторной защиты.

Однако на танкерах нельзя применять аноды из магниевых сплавов, а можно из алюминиевых.