Modeliranje i optimiranje sustava katodne zaštite broda u uvjetima promjenjivog saliniteta vode u Venecijanskoj laguni

diplomski rad

• Naslov (engleski): Modelling and optimization of cathodic protection system of ship in conditions of variable water salinity in Lagoon of Venice
• Autor: Mirna Markusi
• Mentor: Helena Otmačić Ćurković (mentor)
• Član povjerenstva: Helena Otmačić Ćurković (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Marijana Kraljić Roković (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Ante Jukić (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije; Zagreb
• Datum i država obrane: 2015-07-17, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Kemijsko inženjerstvo; Analiza, sinteza i vođenje kemijskih procesa

Sažetak

Od kada je sustav katodne zaštite prvi put primijenjen, inženjeri pokušavaju optimizirati rad sustava katodne zaštite kako bi spriječili koroziju. Iskustvo je pokazalo da je najučinkovitiji i ekonomski najisplativiji način sprečavanja korozije podvodnog trupa broda kombinacija ICCP sustava i zaštite premazima. Točan položaj anoda i jakost narinute struje predmet je vitalne važnosti za rad ICCP sustava u cjelini, pogotovo za brodove koji plove kroz različite okolišne uvjete poput onih u Venecijanskoj laguni. U Venecijanskoj laguni susrećemo slatku, bočatu i slanu vodu čije različite električne vodljivosti utječu na djelotvornost sustava katodne zaštite. Cilj ovog rada je dobiti sliku o djelotvornosti ICCP sustava u međusobnoj ovisnosti o tri parametra: salinitetu, hidrodinamičkim uvjetima te broju i položaju anoda. Dodatni cilj je ispitati mogućnost upotrebe samo jedne anode, što do sada nije bio konvencionalan pristup. U tu svrhu izgrađen je brod od niskougljičnog čelika na kojeg je nanesen dvokomponentni epoksi-premaz zajedno s premazom protiv obraštanja. Kako bi se ispitala djelotvornost ICCP sustava napravljena su umjetno izazvana oštećenje u izolaciji. Metal-metalni oksid (MMO) anode su instalirane na dva položaja: na stranama broda bliže krmi i ispod broda. Ispitivanja su provedena u 0,0%, 0,2% i 3,2 % otopini NaCl-a uz različite hidrodinamičke uvjete. Katodna zaštita se provodila potenciostatskom metodom, dakle održavanjem stalnog zaštitnog potencijala koji iznosi -0,05 V vs. Zn-morska voda referentnoj elektrodi. Rezultati ispitivanja pokazuju da se porastom saliniteta dobiva jednolikija i bolja raspodjela potencijala jer se povećanjem vodljivosti elektrolita povećava i domet zaštite čime se povećava i djelotvornost ICCP sustava. Nekonvencionalan pristup upotrebe ICCP sustava s jednom anodom dao je jednako dobre rezultate (raspodjelu potencijala) kao i ICCP sustav s dvije anode, jer je uspio polarizirati sve oštećenje u izolaciji na potencijale unutar intervala zaštite. Uvođenjem hidrodinamike –uključivanjem propelera, potencijali na oštećenjima pokazuju trend pomaka u anodnom smjeru, no taj trend je s aspekta zaštite od korozije zanemariv. Izlazni napon transformatorsko-ispravljačke jedinice za ICCP sustav s jednom anodom je veći nego za ICCP sustav s dvije anode. Uvođenjem hidrodinamičkih uvjeta izlazni napon i izlazna struja rastu u oba slučaja. Za ICCP sustav s jednom anodom, kao i pri hidrodinamičkim uvjetima biti će potrebna veća snaga transformatorsko-ispravljačke jedinice.

Sažetak (engleski)

Since the cathodic protection systems were first applied, engineers were aiming to optimize their design based on experience and intensive monitoring. The experience has shown that the most effective and the most cost-effective way of preventing corrosion of the underwater ship hulls is combination ICCP system and protection coatings. The correct position and current of the anodes is a subject of vital importance to the performance of the ICCP system as a whole, especially for ships that sail through the different environmental conditions such as those in Venice lagoon. In Venice lagoon we meet fresh, brackish and salt water whose electrical conductivity influence the effectiveness of the cathodic protection. The aim of this paper is to get a picture of the effectiveness of the ICCP system with mutual dependence on three parameters: salinity, hydrodynamic conditions and the number and position of the anode. An additional objective was to examine the possibility of using a single anode, which has not been the conventional approach. For this purpose, the ship was made of low carbon steel on which is applied two-component epoxy coating and anti-fouling coating. To test the effectiveness of the ICCP system we induced damage to the insulation. MMO anodes have been installed at two positions: on the sides of the ship closer to the stern and under the boat. Tests were performed in 0.0%, 0.2% and 3.2% solution of NaCl, and with and without hydrodynamic conditions. Cathodic protection is carried out with potentiostatic method, therefore by maintaining a constant protection potential equal to -0.05 V vs. Zn-sea water reference electrode. The results show that with the increase in salinity distribution of potential gets more uniform and better because the increase in conductivity of the electrolyte increases the range of protection which then increases the effectiveness of the ICCP system. An unconventional approach, to the use of the ICCP system with one anode has given equally good results (distribution of potential) as well as ICCP system with two anodes, because it managed to polarize all defects in the insulation to the potentials within the interval protection. The introduction of hydrodynamic conditions caused potential shifts in the anodic direction, but this did not influence much on corrosion protection level. Output voltage of rectifier units for ICCP system with one anode was higher than for the ICCP system with two anodes. By introducing hydrodynamic conditions the output voltage and output current increased in both cases. For ICCP system with one anode and at hydrodynamic conditions it will be required higher power of transformer-rectifier units.

• Ključne riječi: katodna zaštita brodova; premazi; Venecijanska laguna; salinitet; hidrodinamički uvjeti; broj i položaj MMO anoda
• Ključne riječi (engleski): cathodic protection of ships; coatings; Venice lagoon; salinity; hydrodynamic conditions; the number and position of MMO anode
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:298785
• Studijski program: Naziv: Primijenjena kemija; smjerovi: Kemija u zaštiti okoliša i izvori energije, Specifični materijali i napredne tehnologije, Primijenjena organska kemija; Smjer: Specifični materijali i napredne tehnologije; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra primijenjene kemije (mag. appl. chem.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2017-03-06 10:22:29