способ защиты конструкции от обрастания морскими организмами путем обдува

Формула изобретения

Способ защиты конструкции от обрастания морскими организмами путем обдува преимущественно сжатым газообразным азотом, отличающийся том, что обдув производят непрерывно со скоростью подачи азота 0,010-0,011 м³/ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к прикладной гидробиологии и касается защиты конструкций, эксплуатирующихся в морской воде, от биологического обрастания.

Известен способ защиты подводной части судна от обрастания путем обдува преимущественно сжатым газообразным азотом (см. а. с. N 413664, СССР, В 63 В 59/04, 1974 г.). Недостатками этого способа являются его неэкономичность, т. к. энергоемкость установок для получения озона из воздуха велика; высокая токсичность и агрессивность образуемой среды, активирующей коррозионные процессы, а также опасность накопления в воде взрывоопасной смеси водорода с кислородом гремучего газа.

Целью изобретения является снижение себестоимости защиты, исключение токсикологического эффекта, а также увеличение срока эксплуатации металлических конструкций путем снижения скорости обрастания и коррозии.

Поставленная цель достигается тем, что обдув производят непрерывно со скоростью подачи азота, равной 0,010 0,011 м³/час.

Способ реализуется следующим образом.

Если защищаемая конструкция представляет собой корпус судна, то газообразный азот подается по трубопроводам через отверстия, выполненные на участках обшивки подводной части судна.

Испытание способа проводили на береговой насосной станции Севастопольской ТЭЦ. Сжатый газообразный азот подавали на защищаемую поверхность из баллона через редуктор по резиновому шлангу диаметром 5 мм и длиной 4 5 м. Распыление газа осуществляется через керамические барботеры диаметром 20 мм.

Одновременно на другую испытуемую поверхность в таком же режиме подавали вместо азота воздух (контроль на действие аэрозольного эффекта).

В качестве защищаемой поверхности служили стеклянные и металлические пластины размером 40 х 100 х 3 (мм) и 100 х 100 х 3 (мм). Пластины располагали вертикально и крепились к металлическому каркасу. В каждой рамке находились 4 стеклянные и 2 металлические пластины. Керамические барботеры монтировались в нижней части рамки, чтобы входящие в них пузырьки азота и воздуха создавали вокруг защищаемой поверхности в пристеночном слое дисперсную аэрозольную среду. Контрольная рамка оставалась без обдува.

Расстояние между контрольными и испытуемыми рамками не превышало 2 м, глубина погружения в море 1 м от уреза воды, т. е. в зоне максимальной локализации личинок обрастателей.

Примеры реализации способа.

Пример 1.

Испытания проводили по описанной выше методике с 14 по 19 мая 1990 г. при температуре морской воды +14 15^oC. В течение 4 суток израсходовано 3 баллона сжатого газа, что составляет 0,18 м³. За это время по техническим причинам произошло два незапланированных перерыва по 7 часов каждый.

Пример 2.

Эксперимент проводили с 15 до 22 июня при температуре морской воды +18 - 20^oC. За 7 суток было израсходовано 4 баллона сжатого газа или 0,24 м³. Перерыв в подаче азота в данном случае зарегистрирован один, продолжительность составила 48 часов.

Пример 3.

Проводили с 17 июня по 4 июля 1990 г. в течение 7 суток при температуре воды +20 22^oC. В течение эксперимента израсходовано 4 баллона азота, с одним перерывом продолжительностью 24 часа.

Пример 4.

Проводили с 16 по 18 июля при температуре морской воды +23,2^oC. Израсходовано 7 баллонов сжатого газа, т. е. 0,42 м³ азота с двумя перерывами в подаче азота 10 и 5 часов.

В каждом примере наблюдали за давлением газа в баллоне, регистрируя показания манометров на входе и выходе из редуктора.

Использовали поверенные манометры со шкалой от 0 до 250 кгс/см² и от 0 до 1,6 кгс/см². На основании этих данных рассчитывали скорость подачи газа. Для оценки влияния азота и воздуха на состояние морской воды в непосредственной близости от испытуемых образцов отбирали аликвоты морской воды, в которой определили следующие гидрохимические параметры: уровень pН, содержание кислорода, аммония, органических форм азота (НПВ), растворенных углеродов, неорганического фосфора, суммарное органическое вещество (РОВ).

Весовым методом (г) определяли общее количество продуктов коррозии, образовавшихся на металлических пластинах за время испытаний.

Количество обрастателей оценивали под бинокуляром на стеклянных пластинах. Подсчет численности (экз. колон.) микрообрастателей проводили методом прямого счета на всей поверхности пластины площадью 40 см², учет микрообрастателей в 10 полях зрения с последующим пересчетом на всю площадь.

Численность гетеротрофных аэробных и анаэробных микроорганизмов в морской воде и экспериментальной среде определяли методом посева на питательную среду в чашки Петри и методом разведений.

Полученные результаты сведены в таблицы.

Табл. 1. Биологические и коррозионные характеристики экспонируемых в море поверхностей при обдуве их газообразным азотом и воздухом.

Табл. 2. Изменение состояния морской воды, численность обрастателей и веса металлических пластин при обдуве газообразным азотом и воздухом.

Табл. 3. Изменение состояния морской воды, численности обрастателей и количества продуктов коррозии на металлических пластинах при обдуве газообразным азотом и воздухом.

Табл. 4. Изменение содержания кислорода, численности обрастателей и скорости коррозии при обдуве экспериментальных пластин азотом и воздухом.

Табл. 5. Сводная таблица наиболее важных характеристик, полученных за период испытаний.

Табл. 6. Алгоритм подачи азота в 4 сериях натурного эксперимента.

Табл. 7. Влияние различной скорости подачи азота на уровень защиты от обрастания и коррозии.

Табличные данные (например, табл. 2, 3) убеждают в том, что азот не влияет на состояние окружающей среды, так как гидрохимические показатели морской воды в экспериментальных условиях очень мало отличаются от контрольных.

Из таблицы 5 следует, что защита от обрастания при температуре морской воды 14 15^oC практически обеспечивается при скорости подачи азота 0,003 м³/час. С увеличением температуры морской воды для достижения защитного эффекта количество азота возрастает до 0,011 м³/час. Распыление воздуха с такой же скоростью приводит к увеличению интенсивности обрастания. Следует отметить, что подача азота с меньшей скоростью способствует активации обрастания.

На основании полученных данных составлены алгоритмы подачи азота (табл. 6) и рассчитаны уравнения зависимости интенсивности развития обрастания и скорости коррозии от скорости подачи газообразного азота и воздуха. Интенсивность возможного обрастания при заданной скорости барботирования азота рассчитывается по формуле:

Y 2,1810^-6X^-2,766,

при этих условиях уменьшение скорости коррозии определяется по формуле:

К 20,72X^-0,266,

где Х скорость подачи азота, м³/час;

Y интенсивность обрастания,

К скорость коррозии,

При обдуве воздухом эти уравнения зависимости выглядят иначе:

Y₁ 42,23X^-0,252; К₁ 219,96X^0,0143.

Рассчитанные по этим уравнениям величины (табл. 7) показывают, что при скорости подачи азота 0,010 м³/час (даже с перерывами, как это указано в табл. 6) на защищаемой поверхности обрастание практически не развивается при замедлении коррозионных процессов на 30% Поддержание режима непрерывной подачи азота увеличивает эффективность защитных мероприятий.

Использование предлагаемого способа защиты конструкций от морского обрастания обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

1. Исключается токсикологический эффект благодаря репеллентному действию азота, что обеспечивает сохранность генофонда обитателей воды.

2. Увеличивается период эксплуатации металлических конструкций за счет снижения скорости образования продуктов коррозии.

3. Исключается возможность нарушения экологического равновесия: азот получают из воздуха, химический инертный газ не накапливается в воде и возвращается в воздух.

4. Снижается стоимость защиты, поскольку сырье располагается в непосредственной близости от защищаемого объекта, исключается транспортные расходы, сырье доступно, получение его не представляет технических трудностей и экономически целесообразно. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3