Розмикання ланцюга корозії
Яхта була справді гарна, вона пройшла десять тисяч миль за останній рік без жодних проблем і повернулася на свою стоянку, що осихала в відлив, на західному узбережжі, власник хотів підняти човен для перевірки та ремонту. Рухаючись навколо яхти, що стоїть на осушенні та досліджуючи ділянки підводного борту, він раптово з тривогою помітив, що захисні цинкові аноди руйнуються дуже швидко. Це вимагало негайного дослідження, оскільки правильно побудована із сталі 11-метрова яхта потребує заміни цинкових протекторів раз на 4-5 років. Швидкість руйнування анодів, що раптово виросла, показувала, що щось явно не в порядку.
Це не можна назвати випадковим явищем, або властивим лише човнам із металу. Ось інший випадок – на новій яхті зі склопластику, піднятої на верфі з води, як виявилося, повністю знищена корозією алюмінієва "нога" рушія типу "Сейлдрайв". Від затоплення човен утримав лише внутрішній захисний гумовий сальник. Зруйновані корозією вузли були замінені, встановлений новий анодний захист, проте через три дні після спуску на воду анод зруйнувався так сильно, що в дірках містився палець.
Жахливі історії, подібні до цієї, стають занадто звичними і зі збільшенням електроніки на борту відбуваються все частіше.
Такі події додають містики загальноприйнятому погляду на гальванічну та електролітичну корозію. Морська індустрія в свою чергу не зацікавлена в простій і легко розуміється неспеціалістом теорії цих процесів, і віддає перевагу складним рішенням, оскільки вони коштують дорожче для клієнта і створюють ореол значущості морським інженерам, як механікам, так і електрикам, які, крім того, часто конфліктують між собою. Часто ці рішення лише погіршують ситуацію та обходяться власнику яхти у значну суму.
Головне, що потрібно зрозуміти – джерело як гальванічної, так і електролітичної корозії – ПОТІК ЕЛЕКТРИЧНОСТІ.
Для того, щоб цей потік електрики міг існувати, потрібний ЗАМКНУТИЙ ЛАНЦЮГ.
Спроби згадати наші шкільні дні і те, що ми вивчали у вищій школі, нагадають нам, що електричний струм з'являється, якщо опустити два різні метали в електропровідну рідину і з'єднати їх. Це найпростіша батарея. Один із металів руйнуватиметься, інший залишається практично незмінним. Цей процес називається гальванічною корозією.
Інша форма корозії відбувається, коли два металеві електроди опущені в електроліт і підключені до джерела струму. Це може бути батарея або електрична мережа, метал електродів може бути тим самим або різнитися. Корозія залежить від величини електричного струму та його напряму. Це – електролітична корозія.
Виходить, що тут є різні правила, необхідні для виникнення корозії.
Для гальванічної корозії метали мають бути різними. Чим далі один від одного знаходяться метали в електрохімічному ряду, тим більший електричний струм буде текти по ланцюгу і швидше йтиме метал з анода.
Друге, метали повинні бути занурені в електроліт - електропровідну рідину. Нас цікавить випадок, коли електролітом є морська вода, яка добре проводить електрику.
Третє - ЕЛЕКТРИЧНИЙ ЛАНЦЮГ МАЄ БУТИ ЗАМКНУТИ. Подібно до будь-якого іншого електричного ланцюга, якщо метали, або полюси батареї, або електроди анод і катод, залежно від термінології, що застосовується, не мають електричного з'єднання - СТРУМ НЕ ПОТЕЧЕ.
Таке електричне з'єднання може виникнути або в результаті торкання електропровідних частин, таких якелектричні кабелі з пошкодженою ізоляцією, або через відчинений інтер'єр яхти.
З цього можна зробити висновок, що якщо ми зможемо ізолювати різні метали, які ми використовуємо нижче за ватерлінію, один від одного, електричний ланцюг буде розірваний. Ми зупинимо потік електрики і таким чином зупинимо корозію, або втрату металу – аноду.
Висновок простий - у разі прояву електролітичної або гальванічної корозії потрібно ПОБАЧИТИ ЕЛЕКТРИЧНИЙ ЛАНЦЮГ І РОЗМІКНУТИ ЇЇ.
У практиці існують певні місця, де практично неможливо ізолювати металеві деталі. Наприклад, ми зазвичай використовуємо гребні вали з нержавіючої сталі з гребними гвинтами з бронзи, також дуже часто керма, зроблені зі звичайної сталі, мають приварені нержавіючі осьові бобишки. У цих випадках потрібно намагатися вибирати метали якомога ближче в електрохімічному ряді металів, щоб різниця потенціалів, а отже, і рівень корозії була мінімальною.
Електричний ланцюг, що виникає в обох цих випадках - через метали, що стикаються, через воду і назад в метал.
Щоб ще зменшити гальванічну руйнацію, яка неминуче навіть у разі металів, що стоять поряд в електрохімічному ряді, використовують протектори – "жертовні аноди". Для протектора використовують більш активний метал, який буде грати роль анода по відношенню до всіх вузлів, що захищаються. Зазвичай це алюміній чи цинк.
Інший випадок, коли може бути важко ізолювати металеві частини – корпус із деревини. Ланцюг замикається через бронзовий кінгстон, воду, інший кінгстон або свинцевий (чавунний) фальшкіль та вологу деревину корпусу до першого кінгстона.
Звичайна практика полягає у поєднанні більшості або всіх металевих вузлів дерев'яного човна мідною шиною.Мідна шина (заземлення) з'єднується у свою чергу із групою цинкових протекторів. Протектори доведеться регулярно міняти. Проте в результаті виготовлення такої "батарейки" з'являється нова проблема - виникнення лужного середовища в деревині навколо кінгстонів, що захищаються. Деякі сорти деревини швидко руйнуватимуться внаслідок цього, тому при монтажі заново такої системи на дерев'яній яхті потрібна консультація фахівця.
На ранніх корпусах зі склопластику всі бортові фітинги часто поєднувалися заземленням, як на дерев'яних човнах, але зараз зазвичай залишають їх ізольованими. Корпус зі склопластику є гарним ізолятором, і якщо металеві кінгстони не змочені постійно лляльними водами, то замкнутої електричної мережі не буде. На багатьох сучасних склопластикових корпусах анодний протектор має бути встановлений лише на гребний вал, тому що всі інші металеві вузли добре ізольовані один від одного і ланцюг не виникає.
На металевих корпусах можна використовувати різні методи мінімізації гальванічних ушкоджень. Останнім часом часто використовують пластмасові кінгстони, що повністю закривають проблему.
При використанні бронзових кінгстонів їх електрично ізолюють від корпусу пластиковими шайбами, прокладками та втулками, щоб метали не стикалися, розмикаючи тим самим ланцюг.
Дейдвудну трубу роблять зі сталі і приварюють до сталевого корпусу, як корпус підшипника Гудрича вибирають пластмасовий (а не бронзовий) варіант, дейдвудний сальник кріплять до дейдвудної труби через армовану гумову трубу, гребний вал ізолюють від редуктора пластикової проставкою та гребний вал від корпусу.
Це деякі з багатьох шляхів, якимиланцюги корозії, що виникають під водою, можуть бути перервані. Коли човен піднято з води, опір між фітингами корпусу може бути виміряний дешевим мультиметром, як і лампочкою з шматком дроту і батарейкою. Контакту між фітингами не повинно бути.
Часто роблять помилку, подібним чином намагаючись виміряти опір між металевими частинами човна, коли він на воді. У цьому випадку сам вимірювальний прилад замикає ланцюг, створюючи потік електрики та сигналізуючи про проблему, яка може бути і не існує.
Альтернатива гальванічної корозії - електролітична корозія, де вже наявний електричний струм прикладається до металевих частин човна, що знаходяться в морській воді. У великих судах в такий спосіб часто управляють процесом корозії, використовуючи спеціальні аноди, якими пропускають струм певної величини. Таким чином, суднові інженери тримають електроліз під прямим контролем.
На маленьких човнах та яхтах наведений електричний струм зазвичай виникає випадково. Електричний провід з пошкодженою ізоляцією або роз'єм, на який потрапила морська вода приводять до витоку електрики у воду через кінгстон або інше підводне обладнання, зазвичай викликаючи сильну корозію, що швидко протікає.
На щастя, більшість корозійних проблем пов'язані таки з гальванічною корозією, оскільки знайти джерело електролітичної корозії буває досить важко. Типовий приклад - частина електричного струму, що проходить через працюючий прилад, іде від "плюсу" акумуляторної батареї через прилад або радіостанцію до кільового болта або корпусу для створення "землі" для антени, потім через воду до корпусу двигуна, який товстим кабелем з'єднаний до "мінуса" батареї. Цей невеликий витік,знайшла звивистий шлях для замикання електричного ланцюга, проте здатна створити різницю потенціалів на елементах обладнання яхти, що знаходяться під водою. А це все, що потрібне для розвитку елетролітичної корозії. (Чверті вольта цілком достатньо. Прим. пров.)
Фактично на багатьох човнах "мінусовий" провід з'єднаний з водою, полегшуючи струмам витоку шлях. Це може бути замикання через корпус двигуна (стартер), через його контрольні кабелі і через "заземлення" антен УКХ та інших радіоприладів.
Часто упускають ще один поширений шлях струму витоку: - Корпус радіоприймача з'єднаний з "мінусом" батареї, обплетення коаксіального антенного кабелю - теж. Інший кінець коаксіалу підведений до антени, де обплетення має електричне з'єднання з алюмінієвою щоглою. Багато яхт мають захист від удару блискавки - щогла або стоячий такелаж електрично з'єднані з фальшкилем або кінгстонами. Це другий "мінус" у воді, крім того, що пройшов через двигун, що знову відкриває дорогу струмам витоку.
Як видно, пошук таких ланцюгів може бути скрутним. Крім того, ланцюг завжди може виникнути просто "випадково". Встановлено новий прилад, або прикручено нову полицю, а шуруп пошкодив провід.
До речі про жахіття, описані на початку статті.
За кілька тижнів до того, як він виявив з'їдену корозією аноди, власник яхти перевіряв болти, що кріпили бронзову дейдвудну трубу і "трохи перетягнув" їх. Це викликало пошкодження ізоляції між бронзою та сталевим корпусом, утворивши електричний ланцюг. Ізоляцію було відремонтовано і проблему усунено.
На склопластикову яхту з ногою рушійної установки, що схуднела, незадовго перед цим встановили новий погодний факс. Радіоінженер з'єднав багато з суднового обладнанняелектрично, щоб створити хорошу "землю" для нового приладу. Алюмінієва "нога" двигуна та бронзові кінгстони створили потужну гальванічну пару, що коштувало власнику ремонту на тисячі фунтів стерлінгів.
Більшість гальванічних та електролітичних проблем мають досить прості рішення. Для нас, власників та інженерів яхтового флоту немає потреби в глибокому розумінні наукових теорій, складу "морських" металів. Це може бути цікаво фахівцям, які конструюють морське обладнання. Для нас головне - основне поняття, що для запобігання цим корозійним проблемам НЕ ПОВИННО БУТИ ЗАМКНУТОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО ЛАНЦЮГУ.