
- •Г лава 1. Энергетические установки морских судов
- •§ 1.1. Характеристика зу различных типов
- •§ 1.2. Основные принципы выбора эу
- •§ 1.3. Эксплуатационные характеристики мод и сод
- •§ 1.4. Дивель-электрические установки
- •§ 1.5. Основные направления повышения эффективности эу
- •Глава 2. Машинные помещения
- •§ 2.1. Расположение мо в корпусе судна
- •§ 2.2. Габариты мо
- •§ 2.3. Судовой набор в районе мо
- •§ 2.4/Состав судовой дизельной установки/
- •§ 2.5. Размещение механизмов в мо
- •§ 2.6. Условия обитаемости машинных помещений
- •§ 2.7. Установка энергетического оборудования в мо
- •§ 2.8. Мастерские, подъемно-транспортные средства, лифты
- •Глава 3. Дизель-генераторы,
- •§ 3.1. Судовые электроэнергетические установки
- •§ 3.2. Технико-экономические, конструкционные и эксплуатационные характеристики вд
- •§ 3.3. Автоматизация дизелей
- •§ 3.4. Вспомогательные дигели малой мощности
- •Глава 4. Пускореверсивные системы.
- •§ 4.1. Требования к пускореверсивным системам гд и условия надежного запуска дизелей
- •§ 4.2. Система сжатого воздуха
- •§2 * ° О-s Рр — Pmln
- •§ 4.3. Системы управления гд
- •§ 4.4. Системы дау
- •§ I * 1Программы систем дау и их оптимизация.
- •§ I § is *ч Программа электропневматической системы
- •§ 4.5. Системы автоматического контроля,
- •§ 4.6. Системы технической диагностики
- •Потеря подвижности, кольца.
- •§ 4.7. Регуляторы частоты вращения вала
- •§ Б.1. Топлива и его свойства
- •§ 5.2. Состав судовой топливной системы
- •§ 5.3. Топливоподготовка
- •§ 5.4. Фильтры
- •§ 5.5. Вискозиметры в системе подогрева топлива
- •§ S.6. Особенности эксплуатации судовых дизелей на тяжелых топливах
- •Глава 6. Масляная система
- •§ 6.1. Требования, предъявляемые к маслам сду
- •§ 6.2. Классификация масел
- •§ 8.3. Масляные системы и масла
- •§ 8.4. Очистка масла 1
- •Глава 7. Забортная и пресная вода для охлаждения сду
- •§ 7.1. Система забортной воды на судне
- •7.Z. Пресная вода в сииюиа .
- •§ 7.3. Автоматическое регулирование температуры
- •§ 7.4. Опреснительные установки с использованием теплоты охлаждающей воды дизелей
- •§ 7.5. Водоподготовка в системах охлаждения
- •10 20 30 40 Время, мин
- •Глава 8. Утилизация отбросной теплоты
- •§ 8.1. Тепловой баланс главных и вспомогательных дизелей
- •20 40 60 80 100 Недг ц«,% Ьк,%.
- •§ 8.2. Утилизационные котлы
- •§ 8.3. Утилизационные турбогенераторы
- •§ 8.4. Комбинированные и вспомогательные котлы
- •§ 8.5. Автоматическое регулирование и контроль ук и вк
Глава 7. Забортная и пресная вода для охлаждения сду
§ 7.1. Система забортной воды на судне
Состав систем. Системы подразделяются на объединенные и автономные (в зависимости от связи систем охлаждения ГД и ДГ). Объединенными системами охлаждения оборудовано 80 % морских судов. На ходу судна эти системы обеспечиваются водой от главного насоса (основного или резервного), при стоянке в порту — от стояночного (портового) меньшей производительности. Опреснительные и рефрижераторные установки, как правило, имеют автономные насосы охлаждения (это не всегда оправдано).
Автономные системы охлаждения ГД и ДГ применяют в ЭУ с СОД, так как в них обычно устанавливаются валогенераторы,
обеспечивающие судно электроэнергией на ходу. Применение автономных систем целесообразно в ЭУ с МОД при наличии УТГ, полностью снабжающих судно электроэнергией в море. Основные преимущества объединенных систем: меньшее число насосов, подверженных интенсивному износу, снижение расхода энергии благодаря применению насосов большой производительности с высшим КПД, простая комплектация систем.
,f Ориентировочный удельный расход заборной воды на ЭУ /( в учетом потребности на компрессоры, на охлаждение подшипни- [( ков линии вала и другие нужды составляем 50—75 дм3/(кВт. «fy
Напор центробежных насосов не превышает 0,20—0,25 МПа. Для ЭУ с двумя СОД рекомендуется также объединенная система охлаждения (рис. 7.1).
Конденсатор УТГ включают в единую систему забортной воды и в соответствующей системе охладителей устанавливают первым. Обязательно предусматривается рециркуляция забортной вода
о автоматическим регулированием температуры.
Кингстоны — специальные устройства для приема забор1 ной воды (на судах ледового плавания и ледоколах устанавливают ледовые ящики, см. рис. 2.2). Их располагают на днище судна и по бортам в МО ниже ватерлинии (рис. 7.2). Во избежание проникновения воздуха в трубопроводы и срывов потока воды в них на ходу судна используются донные кингстоны, а на стоянке в портах для уменьшения попадания грязи — бортовые кингстоны. В корпусе судна вырезается отверстие и в него вставляется решетка для предохранения от попадания крупных посторонних предметов.
Кингстонный колодец служит емкостью, из которой через кингстонный клапан забортная вода поступает к судовым насосам забортной воды. Продувание решетки производится паром или воздухом. Трубопровод служит для выпуска воздуха из кинг- стонного колодца. Фильтр забортной воды сдвоенный, устанавливается за кингстоном. Он представляет собой обычную чугунную или стальную коробку цилиндрической формы, в которую вставляется фильтрующий элемент из сетки с ячейками 1—1,5 мм.
Центробежные насосы применяются в качестве насосов пресной и забортной воды (табл. 7.1, 7.2). Они бывают вертикальные и горизонтальные. Предпочтение отдается вертикальным насосам, так как они занимают меньшую площадь (рис. 7.3). Как правило, это — автономные моноблочные вертикальные агрегаты с электродвигателем переменного или постоянного тока, имеющим удлиненный конец вала, соединенные между собой фонарем и водокольцевой ступенью самовсасывания.
Судовые насосы типа НДВ 100/80АП отечественного изготовления (рис. 7.4) имеют следующие рабочие характеристики: производительность Q = 100 м3/ч, напор (полный) Н — 8,0 м вод. ст., высоту всасывания 5 м вод. ст, мощность на валу N = = 35 кВт, частоту вращения вала л = 2900 об/мин, габариты
59$
0010
3Z»9*Zm*>
га
6
со
s
счУ
sc
а
И
я
х
со
О Ч
Ч X С •
>Ь
м
СО
о 2
х
<У
_ <D
н
а ч
О
е*
К
С>
и
п
A
.. 2b fi**
9m
^
. *54 I*-
О X
Л
Си
>о
a»"-s-sig8?li-|ISis51ss|s
Psiv^pllfsli^S'I'Is2
883-зЗс-&Я"181«&85-з8-Й|9
laiK-SSlH’Ssai
I&i^s r* -
-glioS^iti
l,M
^
<5. 4) и
СО
4g*oSSS
«“nSaSa^aS'S _
S
ч
«а*' Я л Ь* «о г а 3< g
g,5 *
ич.йв**8§Ё1^|зс&,3»2§|*ео'0
SSSSsS
Ss ORE-ao***
в
*»._ л
®
^ ** со I я c°>U
!«
s^oe
sgda|vl,5?ag*sbssas'
sfvs»».?*
g
«з
a a § a s s ■-б
я в^в E
'|g!?|..s
TfesisSssfes^TSa
iss*i°s§as
&Й*9«В
Cs”wh«
I << - 1
ЧХУ
1
ч^Чй*
g<£
s> « 4
W о «о Л-* V
о
3\o
к >)>>«
я,е?«о. «,
*ч
-в-с,
йниа^аоВ'чО.в о<в<чйюйПв(
&“I§Е«й«Iw
О
Л 1
“ <5« rt I ..
ss«PS2
g-ч-«
9nS
яео
И fa
|
SSSigiSggi^-goa
I gS.a§>g£ib *eS^|5gf|ol3"5^SsSg-»l§l
с
н I я*ч2§«, а««"^ойЗв * а. $
Марка насоса, фирна (страна) |
Количество насосов на судне |
Производительность Q, ы*/ч |
Вапор В. кПа |
Вааначенм |
Судно |
Wr 250/300, «Вяртсиля» Wv 200/225, «Вяртсиля» LCV-125, «Вяртсиля» |
2 2 2 |
546; 300 255 90 |
18 25 45 |
Насосы забортной воды ГД Насосы пресной воды охлаждения цилиндров Насосы охлаждения поршней |
«Новгород» |
KRFL 250/375, «Пумпеиверк» (ГДР) , SMV 200/350, «Пумпеиверк» (ГДР) |
2 2; 2 |
600 460; 415 |
25 31; 35 |
Насосы забортной воды ГД Насосы пресной воды ГД |
«Варнемюнде», «Художник Пахомов», «Выборг» |
IMWZ 12—255, 316 (Швеция) |
2; 2 |
800; 1100 |
18; 18 |
Насосы пресной и забортной воды ГД |
«Магнитогорск» |
НЦВ 250/20АП (СССР) НЦВ 100/20АП (СССР) |
4; 2 2 |
250 100 |
20 20 |
Насосы охлаждения пресной и забортной воды ГД Портовые насосы пресной н забортной воды |
«Александр Прокофьев», «Сестро- рецк» |
QV 14/330 (Дания) 250WOC1V 25M/Z (ПНР) 160Wa25T-53 (ПНР) |
2 4 2 |
1000 230 160 |
22 26 25 |
Насосы забортной воды ГД Насосы пресной воды ГД Насосы охлаждения забортной воды ВД |
«Скульптор Коненков» |
Марка насоса» фирма (страна) |
Количество насосов на судне |
Производительность Q, м*/« |
Напор Н, кПа |
Назначение |
Судно |
KRFL 250/375RgF «Пумпен- верк» (ГДР) SMV 150/325RgF, «Пумпен- верк» (ГДР) |
4 |
820 |
25 |
Насосы охлаждения пресной и забортной воды |
«Капитан Гаврилов» , |
2 |
190 |
30 |
Насосы забортной воды ВД |
- |
|
KRZ-IV-100/160, «Пумпен- верк» (ГДР) |
2 |
140 |
22 |
Насосы пресной воды ГД |
«Капитан Гаврилов», «Художник Пахомов» |
«Хамварти» (Англия) |
2 |
320 |
30 |
Насосы забортной воды ГД |
«Инженер Мачуль- |
C8X6V, «Хамварти» |
2 |
270 |
35 |
Насосы пресной воды ГД |
ский» |
ЭСН 2/11 (СССР) |
2 |
3 |
40 |
Насосы охлаждения форсунок ГД Насосы охлаждения ВД забортной и пресной воды |
|
НЦВ 63/30, НЦВ 40/30 |
2 |
63, 40 |
30 |
■ |
|
23AANA2A (Финляндия) |
3 |
90 |
20 |
Насосы охлаждения пресной и забортной воды |
«Игаркалес» |
C5X4V; С8Х6, «Хамварти» (Англия) |
4; 2 |
105; 250 |
34; 25 |
Насосы пресной и забортной воды ГД |
«Стахановец Котов» |
Z16-073-1213, IMW |
3 |
50 |
25 |
Насосы охлаждения пресной воды ВД |
|
KRZ1—32/140, «Фа Фритцше Машиненбау» (ГДР) |
2 |
10 |
23 |
Насосы пресной воды охлаждения форсунок |
«Выборг» |
160WOCIII, (ПНР) |
2 |
160 |
22,5 |
Насосы охлаждения цилиндров ГД |
«Сестрорецк» |
J/a
^ Овсянников
М. К. н др.
СО
to
Тип насоса |
Производительность Q, м*/ч |
Напор Я, МПа |
Частота вращения я, об/нин |
Мощность JV, кВт |
Масса (без электродвигателя) ш, кг |
25WOCI1I |
25 |
0,25 |
2900 |
3,5 |
_ |
40WOCIII |
40 |
0,25 |
2900 |
4,9 |
136 |
63WOCIII |
63 |
0,25 |
1450 , |
9,3 |
' 258,7 |
lOOWOCIII |
100 |
0,25 |
1450 |
12,5 |
310 |
160WOCIII |
160 |
0,25 |
1450 |
19,0 |
332,7 |
250WOCIII |
250 |
0;25 |
1450 |
28,5 |
460 |
400WOCIII |
400 |
0,25 |
1450 |
47,5 |
“““ . |
Таблица 7.3. Технические характеристики центробежных вертикальных насосов типов НЦВ и НЦВС (ГОСТ 7958—78)
Марка |
Производи тельность, н’/ч |
|
Частота вращения п, об/иин |
Напор Я,|МПа |
КПД, % |
|||
НЦВ 25/20, НЦВ 25/20А |
25 |
|
|
0,20 |
65 |
|||
НЦВ 25/30, НЦВ 25/30А |
25 |
|
|
0,30 |
— |
|||
НЦВ 40/20, НЦВ 40/20А |
40 |
|
Q АГЛА |
0,20 |
70 |
|||
НЦВ 63/20, НЦВ 63/20А |
63 |
|
«эиии |
0,20 |
68 |
|||
НЦВ 100/20А-1-11 |
100 |
|
|
0,20 |
76 |
|||
НЦВ 160/10А-1-11 |
160 |
|
|
0,10 |
70 |
|||
НЦВ 250/20-1-11 |
250 - . |
|
0,20 |
80 |
||||
НЦВ 315/10А-1-11 |
315 |
|
|
0,10 |
76 |
|||
НЦВ 630/15А-1-11 |
630 |
|
|
0,13 |
80 |
|||
НЦВ 400/30А-1-11 |
400 |
|
|
0,30 |
82 |
|||
НЦВ 400/20А-1-11 |
400 |
|
юии |
0,20 |
82 |
|||
НЦВ 400/30А-1-11 |
160 |
|
|
0,30 |
74 |
|||
НЦВ 160/20А-1-11 |
160 |
|
|
0,20 |
76 |
|||
НЦВС 25/65М |
25 1 |
|
0,65 |
50 |
||||
НЦВС 40/30М |
40 / |
оиии |
0,30 |
52 |
||||
НЦВС 160/30А-1-11 . |
160 \ |
|
0,30 |
65 |
||||
НЦВС 250/30А-1-11 |
250 / |
юии |
0,30 |
71 |
625x605x1145 мм, массу насоса с электроприводом 464 кг, величину водяных протечек через сальник с мягкой набивкой 10 дм3/ч. Насосы типа НЦВС (насос центробежный вертикальный самовсасывающий) предназначены для перекачивания морской и пресной воды температурой до 35 °С, насосы НЦВ — для перекачивания морской воды температурой до 35 °С и пресной воды температурой до 70 °С (табл. 7.3).
При конструировании насосов основным параметром является размерный коэффициент быстроходности я, = 3,65л т/ф/Я3/4, причем п, = п только при Я == 1 м и Q = 0,075 м3/с жидкости. Коэффициентом быстроходности насоса называют п,, соответствующую режиму максимального КПД (оптимальному режиму).
Рис.
7.2. Кингстон и схема его установки: а
—
на днище; б
—
на борту.
1
— кингстон; 2'—
труба подачи пара; 3
— труба подачи сжатого воздуха; 4
— воздушная труба для выпуска воздуха
из- выгородки; 5
— перфорированная
труба для выпуска пара или сжатого
воздуха с целью обогрева или продувки
приемного отверстия с решеткой; 6
— решетка на приемном отверстии
(кингстонной выгородки.
Рис.
7.3. Одноколесный центробежный вертикальный
насос.
— всасывающий патрубок; 2 — колпачковая гайка; 3 —[корпус; 4 —^рабочее колесо; 5 — защитная втулка; € — сальниковое уплотнение; 7 — фонарь; 8 — электродвигатель; 9 — отбойное кол ьцо; 10 — труба подвода воды из нагнетательной полости насоса к затвору сальника; 11 — удлиненный конец вала электродвигателя; 12 —[горизонтальный напорный патрубок; 13 — уплотнение.
При перекачивании вязких жидкостей (топливо, масло) напор и подача в оптимальном режиме снижаются вследствие увеличения потерь на трение в проточной части, а мощность возрастает.
О 225 450 675(1,М3/ч
Рис.
7.4. Характеристики центробежного насоса
с колесом одностороннего входа при
работе на жидкости различной вязкости.
1
— 11
— вязкость жидкостей соответственно:
18,8.10“*; 12,28-10“*;
8,92X
Ю-*;
3.69.10—*; 1,5.10—*; 1,04-10-* 0,695-10-*; 0,334.10-*;
0,138-10-*;
0,0093.10-* н*/с.
Иногда в системах охлаждения вспомогательных двигателей используются вихревые насосы (рис. 7.5). Рабочее колесо вращается с угловой скоростью 1900—2800 об/мин. Вихревой насос, как и простой центробежный, не обладает способностью к «сухому»
всасыванию (вода в корпус насоса заливается через специальный кран, или приемная полость насоса сообщается с заполненным водой трубопроводом). В кольцевом канале жидкость движется по винтовым траекториям. Корпуса и крышки корпусов центробежных насосов изготовляют из чугуна, рабочие колеса — из бронзы или нержавеющей стали.
Технические характеристики вертикальных одноступенчатых центробежных насосов типов WOCIII (см. табл. 7.2), WZB (табл. 7.4) со встроенной ступенью водокольцевого насоса обеспечивают насосу свойства «сухого» всасывания. Чтобы заполнить
Ряс.
7.5. Принципиальная схема вихревого
насоса.
1
— вагветательиый патрубок; 2
— корпус; 3
—
всасывающий патрубок; 4
— перегородка;
5
— радиальные лопатки; 6
—
кольцевой какал; 7
— вал; 3
— рабочее колесо;
9
— перемычка; 10
— впускное окно.
водокольцевой насос водой и удалить из корпуса насоса воздух, предусмотрена пробка с краном, соединенная трубками и каналом с соответствующими полостями насоса.
325
Овеяяаввоа М. К. в др.
Характеристикой трубопровода называется кривая, показывающая зависимость между расходом жидкости и напором для преодоления гидравлических сопротивлений в трубопроводе Я = = / (Q). Центробежные насосы могут работать при различной частоте вращения с сохранением количественного регулирования подачи при каждой частоте вращения путем дросселирования
Рис.
7.6. Самовсасывающий центробежный насос
горизонтального исполнения.
1,6
—
полости вакуум-насос» (водокольцевого
насоса); 2
—
ротор вакуум-насоса; 3
— корпус вакуум-насоса; 4,
6
— диски; 7 — корпус; 8
— всасывающая труба; 9
—
рабочее колесо насоса; 10
— вал; II,
I! —
патрубки с отверстиями; 13,
14
— серпообразные
каналы.
через нагнетательный клапан. Для определения характеристик насосов на таких режимах удобно пользоваться универсальными характеристиками [кривые зависимостей Q = / (Я); Q — f {п), Q = / (л) 1, с помощью которых по двум заданным параметрам, например Q и п, можно найти два других, например Я иг\. При наложении характеристики трубопровода на универсальную характеристику насоса определяются необходимые параметры рабочих режимов насоса при различных частотах вращения и КПД.
Производительность центробежных насосов можно регулировать двумя способами: количественным (дросселированием через нагнетательный клапан при постоянной частоте вращения насоса) и качественным (изменением частоты вращения приводного элек-
Марка насоса |
Типо размер |
Произво- дитель- ность Q, ы‘/ч |
Напор Я, МПа |
Частота вращения л, об/мин |
Мощность N, кВт |
Масса т, кг |
25WZB |
154 |
25 |
0,25 |
2900 |
4,5 |
120 |
|
145 |
|
0,22 |
|
4.1 |
|
|
140 |
|
0,20 |
|
3,8 |
|
40WZB |
154 |
40 |
0,25 |
2900 |
6 |
120 |
|
150 |
|
0,22 |
|
5,6 |
|
|
145 |
|
0,20 |
|
5 |
|
63WZB |
295 |
63 |
0,25 |
1450 |
10,5 |
380 |
|
275 |
|
0,22 |
|
9 |
|
|
265 |
|
0,22 |
|
8,2 |
|
100WZB |
300 |
100 |
0,25 |
1450 |
14,2 |
450 |
|
290 |
|
0,22 |
|
13 |
|
|
280 |
|
0,20 |
|
12,5 |
|
160WZB |
300 |
160 |
0,25 |
1450 |
20,8 |
460 |
|
290 |
|
0,22 |
|
18,8 |
|
|
280 |
|
0,20 |
|
16,8 |
|
250WZB |
315 |
250 |
0,25 |
1450 |
31 |
665 |
|
305 |
|
0,22 |
|
27,5 |
|
|
300 |
|
0,20 |
.J |
25,3 |
|
400WZB |
320 |
400 |
0,25 |
1450 |
50,5 |
730 |
|
310 |
|
0,22 |
|
42,8 |
|
|
295 |
|
0,20 |
|
29,3 |
|
тродвигателя). Качественный способ регулирования мало влияет на КПД насоса, но он не всегда применим (например, для навешенных на дизель насосов или имеющих электропривод переменного тока). Количественный способ регулирования наиболее прост и позволяет изменять производительность от максимума до нуля, но при этом значительно уменьшается КПД.
При изменении частоты вращения центробежных насосов их производительность, напор и мощность изменяются пропорционально частоте вращения соответственно в первой, второй и третьей степенях: Q = Qx (n/nx); Я = Нг N = Nx (n/nj*. Потребляемая, или эффективная, мощность N, кВт, центробежного насоса определяется зависимостью N = 0,28 QHIту, где tj = 0,65-i-0,85 — полный КПД насоса; Q — производительность, м3/ч; Я — напор, МПа. Производительность Q, м3/ч, центробежного насоса ориентировочно можно найти по эмпирической
график
полей центробежных насосов: а
— консольного типа; б
— типа НЦВ.
формуле Q — kd1, где k = 13-т-18 для насосов с диаметром патрубка <100 мм, k = 20-7-25 для насосов с диаметром патрубка >100 мм; d — диаметр нагнетательного патрубка, дм.
G/6max
£7,
м/с
Рис.'7.8.
Зависимость относительной интенсивности
обрастания труб диаметром 20 мм от
скорости протекания морской воды и
района плавания.
Все элементы циркуляционных систем, выполненные из нетоксичных материалов (в том числе сталей, легких сплавов,
/
— Черное море (25 сут.); 2
—
Атлантический океан
(25 сут.); 3
— Атлантический океан (Гвинейский
залив, 43 сут.); 4
— Атлантический океан (30 сут.)
времени
года, температуры
гогических условий (акватории, орской воды, содержания кислорода в ней, степени загрязненности и других эксплуатационных факторов).
Основным эксплуатационным параметром, определяющим интенсивность обрастания, является скорость движения морской воды в системе. Обрастание происходит при скоростях от нуля до 1,3 м/с, а иногда и более (рис. 7.8). Интенсивность обрастания характеризуется кривой с ярко выраженным максимумом в интервале скоростей 0,05—0,20 м/с; резкое затухание процесса обрастания происходит при скоростях 0,35—0,50 м/с.
При скоростях более 1 м/с в океане обрастание практически отсутствует. С увеличением условного диаметра* труб наблюдается
Климатическая зона |
Температура. К |
Соленость, г/л |
Водородные показатель, рн |
Кислороде* содержание, мг/л |
Субтропическая |
290,6 |
35,25 |
8.27 |
7,59 |
Тропическая |
296,4 |
35,94 |
8,13 |
7,14 |
Субэкваториальная |
300,4 |
34,44 |
8,12 |
6,68 |
Экваториальная |
301,7 |
33,60 |
8,16 |
6,59 |
рост интенсивности обрастания (рис. 7.9, а). Влияние длины трубопровода на интенсивность обрастания при различных диаметрах труб показано на рис. 7.9, б.
б)
Z00
LlL_i_
_1 I I J I
а)
Рис.
7.9. Зависимости биомассы обрастания за
90 сут от диаметра трубопровода (а)
и интенсивности обрастания от длины
трубопровода при скорости протекания
морской воды 0,15 м/с (б).
/ — скорость протекания морской воды 0,6 м/с; 2 — то же. 0*4 м/с; 3 — D_ «■ 83 мм
4
— D-
31
мм; 5 — D
Элементы циркуляционной системы забортной воды, расположенные со стороны напорной части высокооборотного насоса, имеют обрастание в несколько раз меньшее, чем со стороны всасывающей.
Протекторная защита. Коррозия — это разрушение металлов в результате химического или электрохимического взаимодействия их с агрессивной средой (кислородом воздуха или водой), а также растворенным в ней кислородом. Разрушение металла с помощью контактных токов, протекающих между двумя или
несколькими соприкасающимися металлическими изделиями с различными электрохимическими потенциалами, называется контактной коррозией. Физический смысл этой коррозии — один металл с меньшим электродным потенциалом начинает функционировать в качестве анода и усиленно разрушается, а другой выполняет функцию катода. Для уменьшения контактной коррозии важен правильный выбор контактирующих металлов (табл. 7.6).
Самым надежным защитным материалом против контактной коррозии являются изоляционные покрытия, прокладки, втулки, пластмассы, полимерные пленки, герметики и резина. Действие контактной коррозии можно понизить введением в коррозионную среду ингибиторов коррозии (например, бихромата калия, который снижает контактный ток примерно в 10 раз, нитрата натрия).
Эффективным средством борьбы с контактной коррозией является электрохимическая защита (в контактную пару подключают более эффективный анод, который выполняет роль анода первым и подвергается разрушению, а основная пара работав® без разрушения), цинковые или магниевые протекторы (особенно для деталей, находящихся в морской воде). Протектор устанавливают с тщательной зачисткой его самого и места установки. Протектор заменяют при изнашивании примерно на 50 %. В балластных водяных цистернах рекомендуется устанавливать цинковые протекторы. Общая необходимая масса протекторов, кг (за исключением массы арматуры), т = 0,0876 ABIL/C, где А — площадь всех поверхностей, защищаемых от коррозии, включая элементы насыщения, м2; В — коэффициент, учитывающий степень балластировки, % (для балластных цистерн равен 50, для других — 30); I — проектная плотность тока, мА/ма (для балластных цистерн равна 80, для остальных — 90); L — срок годности протектора, годы; С — эффективная электрическая емкость протектора, А-ч/кг (для цинковых протекторов она равна 780, алюминиевых — 2300, магниевых — 1320).
Фретинг-коррозией называется механическое разрушение при периодических микроскопических смещениях (порядка 10"* мм) плотно прижатых друг к другу поверхностей. Продукты разрушения и их окислы (более прочные, чем основной металл) из мест разрушения не удаляются — это значительно интенсифицирует разрушение со временем.
Питтинговая коррозия — разрушение металла под действием химических процессов в электролите. Поверхности металла делятся на анодные и катодные участки: множество мельчайших анодов располагается на поле одного большого катода. Анод разрушается, образуя отдельные лунки или точки углубления.
Основными способами защиты металлов от коррозии являются добавка в металл компонентов, стойких против коррозии, а также применение ингибиторов, металлических и неметаллических покрытий (цинком, никелем, хромом, лакокрасочными смазочными маслами, жирами др.), пассивирование металлов (поверхностное
а £ u a> ф « 5* /-■ * s °
иЛ(5
сл
Vгл
п.
-Hodg ввхэнниэй)]
чНэуу
5 я
* %
* 2
о* 2
« *
* &
«Й
о а
к и
«
С* ~
СЧ СЧ СЯ Ю
't'tio
I ЮЮЮ
«
CS
—«
СЧ СЧ <N
Ю
^
Tj* I CO in Ю
Ю
СЧ
« СЧ СЧ CO I
CO CO "«t* ч*
So
а
а >»» S3
5!
S
с
х о
4>
О
S L.
2«
3
^
si
в
&я
cd
ш
u
a
*55
й1г
a«
*
Л •" «1
«
* as
2
fo!
а:
в
1
^
<11 * «HS
.
X
<У м S’
ft «
й> • в Я
-а*
ai
*
s
I
« я
*-«
CO
—■* 1П
I
CO <o <o со
со со со to
<o
со
*"*
со
со со со со со CO
CO CO CO CO
11
n£
a?*
о
a.
,
°
я
I
tsU
' со
П H <■ C/D
О
<1
*
a
Таблшца
7.6. Показатель увеличения коррозии для
контактных пар металлов в морской воде
8§
I1
Я
«о
•-«
СЧ СЧ СЧ
«NWNN I » СО CO CO in in Ю
• CO I CO
to to to to to to to to to«-и со I (OOCD ' to ^to <o <o со со to CO
i I <o in in CO CO CO CO со CO CO CO CO
4j? s
33
a s 2 v
S я
с a
TP
7
<N
s о ■& 8| & & S CO ю s; о
Sf 05 x g
J CO
• о
а: а
п
3 to CO
X X CO 0 о a« s
S It
EC S * 4 S о
■JQ
§
в
к
<0
н
о
? S -
о
а :
e
4)
*s
s с Я M 3
lmO
* CO
. s S
in
Im -U x PJ b* >-» f
CO £ e S >, 0,>
SEfCCiTX
o. a. c( a> о —
СО О ID Q< CX,
:ȣSS*(Q
<
Я1ГВ1Э Вв1ЛМЭвеЖ<1 -ЭН ВВЯЭ1/ЭНИНОН
-odx кешинэхэЛу
(О % >1-50 Ч If В10 BBlDHHOdX
Я1Г61Э эян -HBeodHjairoMGHH
BCHodp
XBiSKaoliHejdsw
JWV Heeiruo
эпеэннинонгу
чнЛхви ввносЬу;
Пэнияэ
BXjXh
oaoiro
|
|
|
л |
|
ч |
м |
со |
S X |
н и |
о г |
к |
о о, |
я |
X |
W |
|
0) |
|
о |
|
со |
<0 |
|
X |
а, |
|
|
X |
|
S |
Stf |
0> |
к ^ |
н |
S S |
1 «Д
УО
fc ч
г * о «МО *«g B£S
a«s
Счй
окисление металла с помощью хиййчеошй или злектрохимяче- ской обработки в соответствующем растворе).
10
го 30 4050 70 100 200 300400
dB
н.мм
3,0
Рис.
7.10. Зависимость допусти- 2
5 мой
скорости потока морской воды от
внутреннего диаметра 2,0
труб
при скорости язвенной коррозии
внутренней поверхности 1,5
тройников
0,10 мм/год.
10
1,
2, 3
— соответственно медь МЗр, ’ сплав
МНЖ5-1 и сплав л <-
МНАЖМцб-1,6-1-1.
0
добавляют окисленные нефтепродукты, нитрованные масла, сульфонаты, амины, нитриты и другие антикоррозионные присадки.
Материал протекторов — сплавы на основе магния (МП1), алюминия (АП2, АПЗ, АП4) и цинка (ЦП1, ДП2), обладающие высокими и в то же время стабильными электрохимическими показателями (табл. 7.7). Защитный потенциал всех судостроительных материалов находится в интервале от —200 до —1000 мВ и может быть обеспечен путем выбора соответствующего материала протектора.
Для металлов, имеющих защитный потенциал в интервале от —200 до —400 мВ, целесообразны протекторы из сплава АП2.
Таблица 7.7. Электрохимические характеристики протекторных сплавов
|
п X и |
Рабочий |
Токоотдача, А-ч/кг |
Выход по току (коэф |
|
Применимость в ци |
|||
Марка сплава |
Плотность [ сплава, г/ | |
потен циал, мВ |
теорети ческая |
фактиче ская |
фициент полезного использова ния), % |
|
стернах, относящихся к категории взрывопожароопасных |
||
МП1 |
1,8 |
—1200 |
2200 |
1430 |
65 |
|
Не. применяют Применяют, если |
||
АП2 |
2,7 |
—600 |
2960 |
2070 |
70 |
|
энергия удара при |
||
АПЗ |
2,8 |
—700 |
2880 |
2450 |
85 |
|
падении протек |
||
АП4 |
2,8 |
—800 |
2880 |
2450 |
85 |
|
тора не больше 28 кгс-м |
||
ЦП1, ЦП2 |
7,1 |
—730 |
820 |
780 |
95 |
|
Применяют без ограничения |
Конструкции из аЛю$5ЙЙ*ев21зР"сплгШов ” имеют защитный потенциал, не превышающий —1000 мВ (как правило, от —700 до —800 мВ). В связи с этим для подавления коррозии рекомендуются применять сплавы МП1 и АП4. Для низколегированных сталей корпусных конструкций оптимальный защитный потенциал от —550 до —650 мВ достигается использованием сплава АПЗ. Необходимо отметить, что при прочих равных условиях предпочтение должно быть отдано протекторным сплавам на основе алюминия.
Значительно повысить надежность трубопроводных элементов (например, тройников) можно, ограничив среднерасходные скорости потока некоторыми предельно допустимыми значениями (рис. 7.10, табл. 7.8).
Т
а б л и ц а 7.8. Глубина и скорость коррозия
внутренней поверхности тройников в
потоке морской воды
Материал труб |
Размер труб, мы |
Скорость потока морской воды, м/о |
Глубина коррозии, мм |
Скорость коррозии внутренней поверхности труб в потоке морской воды, мм/год |
|
24X3,0 |
( 1,5 1 з |
0,09 0,18 0,17 |
0,57 1,02 1,80 |
Медь МЗр |
55X2,5 |
( 1,5 1 з |
' |
0,41 0,76 0,99 |
|
85X2,5 |
{ U 1 3 |
— |
0,29 0,55 0,82 |
|
25X2,0 |
{ з 4,5 1 6 |
0,06 0,11 0,08 |
0,41 1,08 1,49 |
Сплав МНЖ5-1 |
55X2,5 |
( з 4,5 1 6 |
0,18 |
0,32 0,79 1,14 |
|
85X2,5 |
f 3 4,5 1 6 |
• — |
0,21 0,64 0,99 |
|
25Х 1,5 |
1 з 4,5 1 6 |
0,13 0,11 |
0,23 0,68 0,55 |
Сплав МН АЖМцб-1,5-1 -1 |
55X2,5 |
I 3,2 I 4,5 1 6 |
0,04 0,05 |
0,20 0,43 0,49 |
* |
80X4,0 |
( з 4,5 1 6 |
— |
0,22 0,40 0,48 |