К.т.н., викладач Назарова В.В.

Морський коледж Херсонської державної морської академії

Електрохімічний захист на морському флоті

З того часу, як людина вперше навчилася виплавляти метал, природа намагається зруйнувати все, що створено з металу. І хоча в звичайних умовах, в яких метал знаходиться найчастіше, це руйнування не таке стрімке, тим не менш корозія переслідує метал та вироби з нього на всіх етапах його служіння людству.

Достатньо одного факту: щорічно в світі в результаті корозії руйнується до 10% конструкцій, обладнання, виробів з чорних металів, а корозійні витрати становлять 5-6% національного доходу країн. Особливо гострою ця проблема є в тих галузях діяльності, де вірогідність різноманітних техногенних катастроф є дуже високою: це нафтодобувна промисловість, суднобудування, морський флот [1].

В процесі експлуатації суден морського флоту найбільш часто трапляються хімічна та електрохімічна корозія (за механізмом протікання).

Хімічна корозія – це процес руйнування металів без дії електричного струму, який відбувається в середовищі неелектролітів. Хімічній корозії піддаються поверхні корпусних конструкцій при стиканні з нафтопродуктами, сіллю, вугіллям та іншими матеріалами [2].

Електрохімічною корозією є процес руйнування металу при стиканні його з рідинами, які проводять електричний струм. Це руйнування відбувається на межі між металом та рідиною й аналогічно явищу, яке протікає в гальванічному елементі. Таким електролітом за своїм хімічним складом є морська вода. Металічний корпус суден, який представляє собою неоднорідний за структурою матеріал, утворює велику кількість мікрогальванічних пар, які є анодами, з ділянок яких метал, кородуючи, потрапляє в воду [2].

Корозія корпусів танкерів призводить до витікання нафтопродуктів та баластної води з залишками вантажів, які перевозять, та продуктами корозії заліза, що представляє вагому екологічну проблему. Саме тому Комітет безпеки на морі (ІМО) в 1998 році вводить додатки до Конвенції СОЛАС-74, згідно яких у всіх баластних танках забортної води повинні бути наявними системи запобігання корозії. До таких систем відносять спеціальне пофарбування танків та електрохімічний протекторний захист. Разом з тим пофарбування корпусу судна не дає 100%-вої гарантії захисту від корозії у морській воді, тим більше що для суден, які знаходяться довгий час в експлуатації, пофарбування внутрішньої поверхні танків потребує великих фізичних та матеріальних витрат. Тому найбільш ефективною та вигідною є електрохімічний захист, установка якого не потребує додаткової підготовки поверхні і є нескладною у виконанні [1].

Електрохімічний захист був уперше описаний сером Гемфрі Деві в серії доповідей, наданих Лондонському королівському суспільству по розвитку знань про природу в 1824 р. Після тривалих тестів уперше катодний захист застосували в 1824 р. на судні «HMS Samarang». Анодні протектори із заліза були встановлені на мідну обшивку корпусу судна нижче ватерлінії, значно знизивши швидкість корозії міді [2].

Електрохімічний захист металів від корозії, як відомо, ґрунтується на тому, що корозія металів припиняється під дією постійного електричного струму. Поверхня будь-якого металу гальванічно неоднорідна, що і є головною причиною його корозії в розчинах електролітів, до яких відносяться морська вода. При цьому руйнуються тільки ділянки поверхні металу з найбільш негативним потенціалом (аноди), з яких струм стікає в зовнішнє середовище, а ділянки металів з позитивнішим потенціалом (катоди), до яких струм потрапляє із зовнішнього середовища, не руйнуються. Механізм дії електрохімічного захисту полягає в перетворенні усієї поверхні металевої конструкції, що захищається, на один загальний неруйнівний катод. Анодами при цьому виступають підключені до конструкції, що захищається, протектори з більш електронегативного металу. Електричний захисний струм при протекторному захисті утворюється внаслідок роботи гальванічної пари протектор – конструкція, яка захищається. При своїй роботі протектори поступово зношуються, захищаючи при цьому основний метал. Електрохімічний захист є єдино ефективним засобом проти найбільш локальних видів корозії металів (пітингової, виразкової, щілинної, контактної, міжкристалітної, корозійного розтріскування) і при цьому запобігає подальшому розвитку вже наявних корозійних руйнувань, тобто цей спосіб захистку однаково ефективний як для тих суден та конструкцій, що будуються, так і для тих, які знаходяться в експлуатації [1].

Оскільки основна маса металевих конструкцій робиться, як правило, із сталі, як протектор можуть використовуватися метали з більш негативним, ніж у сталі електродним потенціалом. З основних, які використовуються, їх три – цинк, алюміній і магній. На відміну від магнієвих та алюмінієвих, цинкові – повністю вибухопожежобезпечні, що дозволяє їх використовувати на об’єктах, до яких ставляться високі вимоги щодо вибухопожежобезпечності. Крім цього, при їх анодному розчиненні не утворюються продукти, які впливають на робоче середовище та нафтопродукти. Саме тому згідно діючих стандартів для протекторного захисту вантажних та паливних танків нафтоналивних суден використовуються лише протектори з цинку [1,4].

На наш час провідними компаніями світу налагоджений промисловий випуск уніфікованих протекторів з цинкових сплавів, використання яких дозволяє зменшити ремонтно-експлуатаційні витрати, збільшити строк дії обладнання до 10-30 років, запобігає екологічному забрудненню морського середовища.

Література

1.Чмырь В.М. Системы протекторной защиты от коррозии / В.М.Чмырь, В.Г. Васильев, Ю.Л. Кузьмин // «НефьГазПромышленность». – №3. – 2006.

2. Андреев И.Н. Введение в коррозиологию: Учебное пособие. – Казань: Изд-во КГТУ, 2004. – 140с.

3. ГОСТ 26501-85. Корпуса морских судов. Общие требования к электрохимической защите. – М.: Изд-во стандартов, 1985. – 10с.