Нормативное обеспечение неразрушающего контроля и мониторинга

ТЕМА 1. ВВОДНАЯ ЧАСТЬ. РАЗРУШАЮЩИЕ И НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.

Нормативное обеспечение неразрушающего контроля и мониторинга

технического состояния.

Постановление Госгортехнадзора РФ от 23.01.2002 N 3 «Об утверждении Правил аттестации персонала в области неразрушающего контроля».

Постановление Госгортехнадзора РФ от 11.06.2003 N 92 «Об утверждении «Инструкции по визуальному и измерительному контролю».

26. РТМ 23.4.407-79 «Неразрушающий контроль качества сварных соединений. Ультразвуковая дефектоскопия».

27. СТО СРО-С 60542960 00059 -2016 «Стандарт организации. Объекты использования атомной энергии. Технические требования к неразрушающему и разрушающему контролю, применяемому при строительном контроле».

28. ОП N501 ЦД-75 «Основные положения по ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений котлоагрегатов и трубопроводов тепловых электростанций».

29. ОСТ 108.004.108-80 «Соединения сварные и наплавки оборудования атомных электростанций. Методы ультразвукового контроля».

30. EN 970:1997 «Неразрушающий контроль сварных швов, выполненных плавлением. Визуальный контроль».

Радиографическая дефектоскопия

• ГОСТ 29074-91 - Аппаратура контроля радиационной обстановки
• ГОСТ 26114-84 - Контроль неразрушающий. Дефектоскопы на базе ускорителей заряженных частиц. Основные параметры и общие технические требования
• ГОСТ 29025-91 - Дефектоскопы рентгенотелевизионные с рентгеновскими электронно-оптическими преобразователями и электрорентгенографические. Общие технические требования
• ГОСТ 8.452-82 - Государственная система обеспечения единства измерений. Приборы рентгенорадиометрические. Методы и средства поверки
• ГОСТ 7512-82 - Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод
• ГОСТ 27947-88 - Контроль неразрушающий. Рентгенотелевизионный метод. Общие требования
• ГОСТ 25113-86 - Контроль неразрушающий. Аппараты рентгеновские для промышленной дефектоскопии. Общие технические условия
• ГОСТ 24034-80 - Контроль неразрушающий радиационный. Термины и определения
• ГЩСТ 23764-79 - Гамма-дефектоскопы. Общие технические условия
• ГОСТ 22091.9-86 - Приборы рентгеновские. Методы измерения размеров эффективного фокусного пятна
• ГОСТ 22091.5-86 - Приборы рентгеновские. Методы измерения тока рентгеновской трубки
• ГОСТ 15843-79 - Принадлежности для промышленной радиографии. Основные размеры
• ГОСТ 20337-74 - Приборы рентгеновские. Термины и определения
• ГОСТ 17064-71 - Основные функциональные узлы, принадлежности и вспомогательные устройства гамма-аппаратов. Термины и определения
• ГОСТ 16950-81 - Техника радиационно-защитная. Термины и определения
• ГОСТ 22091.14-86 - Приборы рентгеновские. Методы измерения напряжения рентгеновской трубки
• ГОСТ 23055-78 - Контроль неразрушающий. Сварка металлов плавлением. Классификация сварных соединений по результатам радиографического контроля
• ГОСТ 20426-82 - Контроль неразрушающий. Методы дефектоскопии радиационные. Область применения
• ГОСТ 15484-81 - Излучения ионизирующие и их измерения. Термины и определения
• ГОСТ 23480-79 - Контроль неразрушающий. Методы радиоволнового вида. Общие требования (с Изменениями N 1, 2)

Капиллярная дефектоскопия

• ГОСТ 24522-80 Контроль неразрушающий капиллярный. Термины и определения
• ГОСТ 28369-89 Контроль неразрушающий. УФ-облучатели. Общие технологические требования.
• ГОСТ 18442-80* Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования
• ГОСТ 23349–84 Контроль неразрушающий. Дефектоскопы капиллярные. Общие технологические требования.

Контроль твердости

• ГОСТ 9013-59 Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу
• ГОСТ 8.426-81 Приборы для измерения твердости металлов методом упругого отскока бойка (по Шору)
• ГОСТ 2999-75 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу
• ГОСТ 263-75 Резина. Метод определения твердости по Шору A.
• ГОСТ 9031-75 Меры твердости образцовые. Технические условия
• ГОСТ 23273-78 Металлы и сплавы. Измерение твердости методом упругого отскока бойка (по Шору)
• ГОСТ 22690-88 БЕТОНЫ. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля
• ГОСТ 8.062-85 Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений твердости по шкалам Бринелля

Метод проникающих сред.

В резервуарах, газгольдерах, трубопроводах и других аналогичных конструкциях, требующих обеспечения не только прочности, но и плотно­сти соединений, контроль осуществляют с помощью проникающих сред.

Метод течеискания используется для контроля непроницаемости, герметичности стенок или качества сварных соединений конструкций замкнутого типа (резервуаров, трубопроводов и т.д.). Величину сквозного дефекта условно оценивают потоком пробного вещества протекающего через дефект в единицу времени.

Компресионные методы основаны на создании в испытываемом изделии избыточного давления пробного вещества и регистрации на наружной поверхности изделия мест течи пробного вещества. Обычно создается давление 1,1-1,5 раза больше рабочего давления. Этим методом можно выявить трещины до 10^-3 мм.

Вакуумный метод. Проверка вакуумом требует доступа к конструкции лишь с одной ее стороны, что является существенным преимуществом данного метода. К шву приставляется металлическая кассета в виде плоской коробки без дна с прозрачным верхом, через который виден проверяемый шов. Вакуум-насосом со шлангом, присоединенным к кассете, в которой создается небольшое разрежение, внешним воздушным давлением стенки кассеты, снабженные по их нижнему пери метру мягкой резиновой прокладкой, прижимаются при этом к конструкции. Исследуемый шов предварительно должен быть смочен мыльным раствором. В местах нарушений плотности швa воздух, проникая сквозь эти неплотности, образует в мыльной пене отчетливо видные стойкие пузыри.

Испытания водой. Проверяемые емкости заполняются водой до отметки обычно несколько выше эксплуатационной. В закрытых сосудах давление жидкости повышается дополнительным нагнетанием воды или воздуха.

Гидростатическим давлением проверяются как плотность, так и прочность соединений и всего сооружения в целом. Контроль швов и соединений заливкой воды совмещается, таким образом, со статическим испытанием исследуемой емкости.

Отдельные швы металлоконструкций могут проверяться сильной струёй воды из брандспойта, направленной под давлением примерно 1 атм нормально к поверхности шва. При наличии дефектов вода просачивается сквозь неплотности проверяемого соединения.

Проба керосином. Благодаря своей малой вязкости и незначитель­ному, по сравнению с водой, поверхностному натяжению керосин легко проникает через самые малые поры и выступает на противоположной по­верхности. При опробовании поверхность шва с одной стороны обильно смачивается или опрыскивается керосином. Для облегчения наблюдений шов заранее подбеливается водным раствором мела. На этом подсохшем светлом фоне отчетливо выявляются затем ржавые пятна и полосы, возни­кающие при просачивании керосина.

Более совершенным является применение ультразвуковых "течеискателей", принцип работы которых основан на регистрации ультразвуко­вых колебаний, возникающих в местах нарушения сплошности, под дейст­вием вытекающей здесь под давлением струи газа (воздуха).

При сварке сосудов высокого давления и других особо ответственных, требующих полной герметичности, конструкций для увеличения на­дежности контроля применяется проверка плотности соединений химиче­скими реагентами, например, воздушно-аммиачной смесью или другими газообразными соединениями, обладающими высокой проникающей способностью. Химические методы проверки плотности соединений обладают большой чувствительностью и дают возможность очень четко определят, места нахождения дефектов, чем и обусловливается в наиболее серьезных случаях целесообразность применения этих более сложных приемов.

Акустический метод.

Акустические методы основаны на возбуждении упругих механи­ческих колебаний. По параметрам этих колебаний и условиям их распро­странения судят о физико-механических характеристиках и состоянии ис­следуемого материала.

Подразделение волн:

1. Инфразвуковые (с частотой до 20 Гц)

2. Звуковые (от 20 Гц до 20 кГц)

3. Ультразвуковые (от 20 кГц до 1000 МГц)

4. Гиперзвуковые (свыше 1000 МГц).

Поскольку воздушные прослойки препятствуют передаче и приему ультразвуковых колебаний, между преобразователями и исследуемым ма­териалом наносят контактирующую среду. Для металла применяют обыч­но минеральное масло, для бетона и других материалов с неровной поверхностью необходимы смазки более густой консистенции - солидол, техниче­ский вазелин, эпоксидные смолы и т.д.

Условия прохождения ультразвуковых волн. Ультразвуковые колебания могут быть введены в исследуемую среду узким направленным пучком - «лучом» с малым углом расхождения. Колебания частиц происходят при этом лишь в локализованном объеме материала, ограниченном контурами пучка, а исследуемый же элемент в целом остается неподвижным. Эта возможность прозвучивания материала в заданных направлениях является весьма существенной при проведении исследований.

Ультразвуковые волны, переходя из одной среды в другую, преломляются, а также отражаются от граней, разделяющих эти среды, что используется для определения их распространения при данном методе контроля. В воздушных прослойках ультразвуковые колебания затухают почти полностью, что позволяет выявлять и исследовать скрытые внутренние дефекты: трещины, расслоения, пустоты и т.д.

Различают продольные и поперечные волны. В первом случае частицы материала колеблются по направлению ультразвукового луча, а во втором - перпендикулярно к нему. Используют также поверхностные волны, как продольные, так и поперечные, распространяющиеся лишь в поверхностном слое материала и позволяющие, например в металле, обнаруживать самые мелкие поверхностные повреждения. Скорость распространения волн (своя для каждого из указанных видов материалов) является одним из основных показателей при оценке физико-механических характери­стик и состояний бетона, древесины и других материалов с переменными плотностью и влажностью.

При испытаниях бетона применяют частоту 20 кГц, для металла 30кГц-30МГц.

Способы прозвучивания. По направлению ультразвуковых волн различают два основных приема прозвучивания.

Сквозное - когда излучатель, возбуждающий колебания, и при­емник, воспринимающий их, расположены с противоположных сторон ис­следуемого объекта (рис.A, а, б). Направление ультразвукового луча по отношению к поверхности материала может при этом быть как нормаль­ным, так и наклонным, а также с использованием отражения или «эхо-метода», когда излучатель и приемник располагаются на одной и той же стороне (рис.A, в), что особенно существенно при возможности лишь од­ностороннего доступа к объекту. Кроме того, эхо-метод удобен при исполь­зовании не двух, а одного приемо-передающего преобразователя, который последовательно посылает упругие волны и сам же принимает их отраже­ния.

Рис.A. Способы прозвучивания:

а - сквозное прозвучивание нормально к поверхности элемента; б - диагональное прозвучивание: в - эхо-метод;

1 — прозвучиваемый элемент; 2 — излучающая пьезоэлектрическая пластинка; 3 - пьезопластинка, воспринимающая колебания; 4 - призма из оргстекла; 5 - направление прозвучивания; 6 - выявляемый дефект; 7 - теневая зона

По характеру излучения необходимо различать:

1) метод непрерывного излучения с подачей к излучателю колеба­ний переменного тока постоянной частоты;

2) импульсный метод, получивший сейчас самое широкое приме­нение как наиболее эффективный при исследованиях бетона, при дефекто­скопии сварных швов металлоконструкций и др. В этом случае к преобра­зователю через определенные достаточно малые промежутки времени, на­пример, 25 или 50 раз в I сек, подаются короткие серии («пакеты») колеба­ний высокой частоты.

Регистрация ультразвуковых колебании производится с помощью специальной аппаратуры. Наиболее распространенной является передача электрических колебаний от приемного преобразователя через усилитель на экран электроннолучевой трубки катодного осциллографа. С большой точностью при этом могут быть определены скорость прохождения ультра­звуковых колебаний через исследуемый материал, интенсивность их зату­хания, а также другие показатели, используемые при оценке результатов измерений

Область применения ультразвуковых методов

• Определение динамического модуля упругости;
• Определение толщины элемента при одностороннем доступе;
• Определение глубины трещин в бетоне;

В бетонных и железобетонных конструкциях производится:

• определение прочности бетона;
• контроль однородности бетона в сооружениях;
• выявление и исследование дефектов в бетоне;

В металлических конструкциях:

• импульсная дефектоскопия швов сварных соединений в стальных и алюминиевых конструкциях;
• дефектоскопия основного материала;
• толщинометрия.

Определение толщины элемента при одностороннем доступе.

В серийно выпускаемых для этой цели толщиномерах используется непрерывное излучение продольных ультразвуковых волн регулируемой частоты. Здесь показан график распространения колебаний (условно направленных не вдоль, а поперек направления луча) по толщине стенки. Дойдя до противоположной ее грани, волна отражается и идет в обратном направлении. Если проверяемый размер h точно равен длине полуволны (или кратен этой величине), а противоположная грань соприкасается с менее плотной средой, то прямые и отраженные волны совпадают. Амплитуды колебаний самой пьезопластинки при этом резко возрастают (явление резонанca), что сопровождается соответствующим увеличением разности потенциалов на ее поверхностях.

Схема измерения толщины резонансным методом:

1 - исследуемая деталь; 2 - пьезоэлемент; 3 - совпадающие амплитуды прямой и обратной «стоячей» волны; h - толщина детали

Замерив соответствующую резонансную частоту f и зная скорость распространения волн по длине 2h (суммарный ход прямого и отраженного пути), находим проверяемую толщину по формуле:

h = V/2f

Для стали скорость продольных ультразвуковых волн практически постоянна (=5,7*10⁵ см/сек), что дает возможность, меняя частоту в пределах от 20 до 100 тыс. Гц, надежно измерять толщину стенок от долей миллиметра до нескольких сантиметров.

Определение глубины трещин в бетоне

Излучающий и приемный преобразователи А и В располагаются симметрично относительно краев трещины на расстоянии а друг от друга. Колебания, возбужденные в точке А, попадут в точку В по кратчайшему пути:

где а - глубина трещины.

При скорости V на это потребуется время

определяемое экспериментально.

Глубину трещины находим из соотношения

где скорость V определяется обычно на неповрежденных участках поверхности.

По указанному методу могут быть исследованы трещины глубиной до нескольких метров.

Следует, однако, иметь в виду следующее:

1) значения V на поверхности и в глубине массива могут несколько отличаться;

2) длина пути АСВ немного возрастет в случае невертикальности трещины и, наоборот, может существенно уменьшиться при наличии в трещине воды, являющейся хорошим проводником ультразвуковых волн.

В ответственных случаях возможно получить данные для глубоких трещин. Отметим также другие практически наиболее важные области применения ультразвуковых методов.

2. Ударный (ударно-акустический) метод.

При использовании ударно-акустического метода определяют скорость распространения ударной волны в бетоне на заданном участке в пределах акустической базы.

Данный метод основан на изменении скорости распространения единичных импульсов, возбуждаемых ударом легкого молотка или специальными приспособлениями, например электрического действия, для нанесения небольших ударов заданной силы. Для приема и регистрации сигналов может быть использована та же аппаратура, что и при ультразвуковом импульсном методе.

Ударный метод применяют при обследовании массивных конструкций: гидротехнических сооружений, дорожных и аэродромных покрытий и т.д.

Принцип действия ударного метода заключается в следующем: по обследуемой конструкции производится удар. Ударная волна воспринимается пусковым звукоприемником, включающим микросекундомер. При прохождении волны через выключающий звукоприемник – микросекундомер выключается.

1. пусковой звукоприемник;
2. выключающий звукоприемник;
3. усилитель;
4. генератор счетных импульсов;
5. пусковая система;
6. микросекундомер.

- скорость звуковой волны;

L – база прозвучивания;

t – время распространения импульса, мкс.

Прочность бетона определяется по градуировочной зависимости.

Магнитный метод.

Сущность метода заключается в том, что магнитный поток, прохо­дящий в металле и пересекающий трещину или иной дефект, встречает большое магнитное сопротивление в виде прослойки воздуха или неферро­магнитного включения, а силовые линии, искривляясь, выходят на поверх­ность, что обусловливает возникновение местных потоков рассеяния.

На рис.1 а показано такое искажение потока, выходящее за кон­тур исследуемого элемента. Рассеивание будет тем значительнее, чем больше вызывающий его дефект. В одинаковых условиях наибольшим яв­ляется влияние дефекта, расположенного перпендикулярно к направлению силовых линий (рис.1 б).

Рис.1. Выявление дефектов по рассеиванию магнитного потока: а - образование местного магнитного потока рассеивания у трещины:

б - влияние ориентировки дефекта;

1 - исследуемый элемент; 2 - трещина; 3 - силовые линии магнитного поля; 4 - местный магнитный поток рассеивания; 5 - дефект, ориентированный перпен­дикулярно магнитным силовым линиям; 6 - то же, параллельно им

Намагничивание производится с помощью электромагнитов с ис­пользованием индукционных токов, циркулярным намагничиванием (т.е. с пропуском тока непосредственно через исследуемый элемент) и т.д. Необ­ходимость намагничивания в двух взаимно перпендикулярных направлени­ях для выявления различным образом ориентированных дефектов отпадает при применении комбинированного метода - с одновременным воздейст­вием как постоянного поля электромагнита, так и циркулярного поля пере­менного тока, что обусловливает переменное направление намагничивания. Выявление дефектов производится различными методами. Наиболее распространенные методы: магнитопорошковый, индукционный, ионизирующих лучей, магнитографический метод.

Магнитопорошковый.

Является самым простым и наиболее доступ­ным. В нем применяют мелкоразмолотые ферромагнитные порошки - же­лезный сурик, окалину и т. п., выбирая цвет порошка контрастным по от­ношению к цвету предварительно зачищенной проверяемой поверхности. Порошок наносится или сухим способом (напылением) либо в виде водной суспензии, что предпочтительнее при контроле строительных конструкций, или керосино-масляной (этот прием целесообразен при контроле смазан­ных маслом деталей механизмов).

Над местами расположения дефектов порошок оседает в виде хо­рошо заметных скоплений. Четче всего выявляются поверхностные дефек­ты. Неровности сварных швов не мешают выявлению поверхностных дефектов, но затрудняют исследование расположенных в глубине.

Магнитометрический метод.

Применяется для определения защитного слой бетона и диаметра арматуры.

1. центральный магнит;
2. арматура
3. расстояние h при смещении магнита от нейтральной оси при наличии арматуры;
4. постоянный магнит.

Прибор состоит из двух постоянных магни­тов, в центральной части магнитного поля расположен на оси небольшой магнит, соединенный со стрелкой-указателем. При приближении к арматуре напряженность магнитного поля в средней точке изменяется, что обусловливает возникновение магнитного момента, пово­рачивающего магнитик со стрелкой. Экстремум отклонения указателя со­ответствует расположению прибора на поверхности контролируемого изде­лия над осями арматурных стержней, а отклонение стрелки указывает на толщину защитного слоя бетона.

Магнитные толщиномеры

С помощью магнитных и электромагнитных приборов толщина элементов из ферромагнитных металлов определяется с точностью до не­скольких процентов, требуя доступа лишь с одной стороны. При этом ис­пользуется существующая зависимость между регистрируемой величиной магнитного потока и толщиной исследуемого материала. Приборы такого типа просты и надежны в работе.

При доступе с двух сторон магнитными и электромагнитными ме­тодами могут быть определены толщины и неферромагнитных материалов, что и используется для управления технологическим процессом на поточ­ной линии. В качестве примера приведена схема магнитного толщиномера, где пара феррозондов 4 смонтирована вместе с постоянным магнитом 3 в "щупе" 2. С другой стороны элемента к нему прижат аналогичный магнит. Положение магнита в щупе регулируется так, чтобы при заданной толщине стенки ток от обоих феррозондов был равен нулю. Шка­ла измерительного прибора 5 отградуирована на отклонения от заданной толщины.

Схема магнитного толщиномера для немагнитных материалов:

1 - проверяемый элемент; 2 - "щуп"; 3 - постоянные магниты; 4 - феррозонды; 5 - регистрирующий прибор

Магнитными и электромагнитными методами с большой точностью могут быть измерены также толщины защитных покрытий на металлических элементах.

Приборы магнитно-индукционного типа

Для выявления положения и глубины залегания арматуры предло­жены магнитометрические приборы, состоящие из двух постоянных магни­тов, в центральной части магнитного поля, которых расположен на оси небольшой магнит, соединенный со стрелкой-указателем. При приближении к арматуре напряженность магнитного поля в средней точке изменяется, что обусловливает возникновение магнитного момента, поворачивающего магнитик со стрелкой. Экстремум отклонения указателя со­ответствует расположению прибора на поверхности контролируемого изде­лия над осями арматурных стержней, а отклонение стрелки указывает на толщину защитного слоя бетона.

Индуктивный преобразователь 1 передвигается по поверхности исследуемой железобетонной конструкции или детали. Отдельно от него в корпусе прибора помещен аналогичный преобразователь с ферромагнитным смещаемым элементом 3, предназначенным для изменения индуктив­ного сопротивления при балансировке схемы. По мере приближения преобразователя 1 к арматурному стержню разбаланс, зависящий от толщины защитного слоя, диаметра стержня и ориентировки преобразователя по от­ношению к его направлению, будет уменьшаться.

Шкала отсчетного устройства прибора проградуирована в миллиметрах защитного слоя для арматурных стержней разного диаметра.

Индукционный прибор для проверки положенияи диаметра арматуры и толщины защитного слоя:

1 - выносной индуктивный преобразователь; 2 - преобразователь в корпусе прибо­ра: 3 - стержень для регулирования индуктивного сопротивления; 4 - проводка к источнику переменного тока; 5 - проводка к отсчетному устройству; 6 - железобе­тонный элемент; 7 - арматурный стержень

Установив расположение стержней, передвигают преобразователь вдоль контролируемого стержня до положения, соответствующего минимальному отсчету, следя за тем, чтобы преобразователь находился между пересечениями арматуры. Записав толщины защитного слоя по шкалам всех диаметров, повторяют отсчет, поместив между бетоном и преобразователем про кладку, толщиной, например, 10 мм из оргстекла, дерева или другого диамагнетика. Диаметр арматуры будет соответствовать той из шкал, разность отсчетов по которой окажется равной именно 10мм.

Радиационные испытания

Неразрушающий контроль с помощью ионизирующих излучений эффективно используют во всех областях народного хозяйства.

В настоящее время в строительстве широко применяют контроль рентгеновскими и гамма-излучениями для оценки физико-механических характеристик материалов и качества конструкций. При определении влажности материала оказывается целесообразным использование потока нейтронов.

Преимуществом применения ионизирующих излучений является возможность быстрого и четкого получения определяемых характеристик. Работа с соответствующей аппаратурой хотя и не сложна, но требует нали­чия подготовленного для этой цели персонала. Необходимо также тщатель­ное соблюдение требований техники безопасности во избежание вредного влияния ионизирующих излучений на организм человека.

Метод ионизирующих излучений.

Применяется для определения защитного слоя бетона, плотности и влажности материала и для дефектоскопии конструкций.

Преимуществом применения ионизирующих излучений является возможность быстрого и четкого получения определяемых характеристик.

Необходимо также тщатель­ное соблюдение требований техники безопасности во избежание вредного влияния ионизирующих излучений на организм человека.

Дефектоскопия сварных соединений. На рис.3.14 схематически показано просвечивание сварного шва. Наличие и положение дефекта выявляется на получаемом фотоснимке по более затемненному участку, воспро­изводящему очертания отмечаемого дефекта.

Рис.3.14. Выявление дефекта в сварном шве:

а - схема просвечивания; б - эталон чувствительности (дефектомстр); 1 - ионизирующий поток; 2 - наваренный металл шва; 3 - основной металл; 4 — дефект; 5 — фотопленка; 6 — эталон чувствительности.

О величине его в направлении просвечивания судят сравнивая ин­тенсивность вызванного им затемнения с затемнением, соответствующим пропилам разной глубины на эталоне чувствительности (рис.3.14, б) из аналогичного материала, проецируемым на тот же снимок.

Глубина расположения дефекта выявляется смещением источника излучения параллельно фотопластинке.

При этом расстояние х от дефекта до поверхности снимка определяется из соотношения

где с, с 'и F - размеры, показанные на рис.

При дефектах одинакового размера и формы интенсивность потемнения будет наибольшей при совпадении направления дефекта с направлением просвечивания.

При расположении дефекта под некоторым углом излучения будут пересекать его по меньшему протяжению. Минимальная длина до пересечения, а следовательно, и наименьшая интенсивность потемнения, соответствует ориентировке дефекта перпендикулярно на­правлению просвечивания.

Определение глубины расположения дефекта:

1 - просвечиваемый элемент; 2 - дефект; 3 - фотопленка; 4 и 4' - источник излу­чения в двух позициях; 5 и 5' - затемненные участки фотопленки; с – смещение источника излучения; с' - смещение центра заснятого изображения; F - фокусное расстояние; х - расстояние от фотопленки до горизонтальной оси дефекта.

К влиянию ориентации дефекта:

1 - просвечиваемый элемент; 2,2',2" - различные ориентации дефекта; 3 - источники излучения; 4 - направления просвечивания

Дефекты незначительной толщины могут при этом остаться и не­обнаруженными. Отсюда следует важный вывод, что при применении ионизирующих излучений могут быть пропущены серьезные дефекты, но с малым раскрытием в направлении просвечивания (например, расслоение металла). Во избежание этого просвечивание следует производить по двум несовпадающим направлениям.

В то же время именно перпендикулярные к заданному направлению дефекты наиболее четко устанавливаются ультразвуковыми методами, по­скольку даже самые незначительные воздушные прослойки почти полностью гасят волны ультразвуковых колебаний. Оба метода контроля - ультразвуковой и с помощью ионизирующих излучений - таким образом, дополняют друг друга.

Определение напряженного состояния металла. Зная длину волны монохроматического рентгеновского излучения и угол падения его лучей на поверхность проверяемой детали, можно на основании замеров на соответствующих рентгенограммах вычислить основной параметр кристал­лической структуры исследуемого материала - расстояние между центрами атомов в его кристаллической решетке. Сопоставляя полученное значение с величиной того же параметра в ненапряженном состоянии, можно опреде­лить упругую деформацию материала.

Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) – один из современных спектроскопических методов исследования веществ с целью получения его элементного состава, то есть его элементного анализа. С помощью него могут анализироваться различные элементы от берилия (Ве) до урана (U). Метод РФА основан на сборе и последующем анализе спектра, полученного путем воздействия на исследуемый материал рентгеновским излучением. При облучении атом переходит в возбужденное состояние, сопровождающееся переходом электронов на более высокие квантовые уровни.

В возбужденном состоянии атом пребывает крайне малое время, порядка одной микросекунды, после чего возвращается в спокойное положение (основное состояние). При этом электроны с внешних оболочек либо заполняют образовавшиеся вакантные места, а излишек энергии испускается в виде фотона, либо энергия передается другому электрону из внешних оболочек (оже-электрон). При этом каждый атом испускает фотоэлектрон с энергией строго определенного значения, например железо при облучении рентгеновскими лучами испускает фотоны Кα = 6,4 кэВ. Далее соответственно по энергии и количеству квантов судят о строении вещества.

После попадания на детектор фотоэлектрон преобразовывается в импульс напряжения, который в свою очередь подсчитывается счетной электроникой и наконец передается на компьютер. По пикам полученного спектра можно качественно определить какие элементы присутствуют в образце. Для получения точного количественного содержания необходимо обработать полученный спектр с помощью специальной программы калибровки (количественной градуировки прибора). Калибровочная программа должна быть предварительно создана с использованием стандартных образцов, чей элементный состав точно известен. Упрощенно, при количественном анализе спектр неизвестного вещества сравнивается со спектрами полученными при облучении стандартных образцов, таким образом получается информация о количественном составе вещества.

Зданий и сооружений

Мониторинг - система визуальных и инструментальных наблюдений за сохранностью существующих зданий и сооружений, за воздействиями строительных работ на окружающую застройку и территорию, а также за состоянием конструкций объекта строительства или реконструкции, направленная на оперативное определение возможных негативных воздействий и на их устранение

Мониторинг состоит из двух этапов – подготовительного (установочного цикла) и рабочего этапа (циклов).

Состав работ установочного цикла:

- анализ исходной информации по результатам обследования зданий (сооружений);

- определяются фоновые параметры колебания конструкций зданий от имеющихся воздействий (вибродиагностика);

- устанавливаются датчики деформаций (НДС);

- устанавливаются маяки и датчики раскрытия трещин (для мониторинга трещин рекомендуется устанавливать дублирующие друг друга маяки – гипсовые и трехосные щелемеры);

- определяются крены стен зданий, неравномерность осадок;

- устанавливаются геодезические марки на цоколе с привязкой к городской реперной сети;

- устанавливаются пьезометры (режимные скважины) для контроля за уровнем подземных вод;

- уточняются проектные критерии по допустимым воздействиям.

Состав работ рабочего этапа (циклов):

- контроль состояния маяков и датчиков на трещинах (фиксация ширины раскрытия/закрытия трещины);

- геодезические измерения деформаций зданий, в том числе измерения осадок в абсолютных отметках;

- наблюдения за параметрами колебаний (вибродиагностика);

- наблюдения за параметрами напряженно-деформированного состояния;

- фиксация уровня подземных вод по пьезометрам.

Виды мониторинга:

1. Визуальный контроль технического состояния конструкций соседней застройки. Контроль состояния маяков и датчиков на трещинах.

2. Геодезические измерения деформаций сохраняемых конструкций и соседней застройки (осадок, кренов, горизонтальных смещений).

3. Контроль параметров колебаний грунта и окружающей застройки (геотехнический мониторинг и вибродиагностика).

4. Контроль параметров напряженно-деформированного состояния (НДС).

4. Фиксация уровня грунтовых вод по пьезометрам.

5. Контроль за соблюдением технологического регламента работ нулевого цикла.

6. Геологический контроль забоя скважин при устройстве буровых свай.

7. Технический контроль за состоянием возведенных конструкций нулевого цикла.

На каждой стадии мониторинга технического состояния конструкций зданий (сооружений) и грунта проводят следующие работы:

- определяют текущие динамические параметры объекта и сравнивают их с параметрами, измеренными на предыдущем этапе (вибродиагностика);

- фиксируют степень изменения ранее выявленных дефектов и повреждений конструкций объекта и выявляют вновь появившиеся дефекты и повреждения;

- проводят повторные измерения деформаций, кренов, прогибов и т. п. и сравнивают их со значениями аналогичных величин, полученными на предыдущем цикле;

- анализируют полученную на данном этапе мониторинга информацию и делают заключение о текущем техническом состоянии объекта; анализ деформаций объекта может выполняться в рамках напряженно-деформированной модели здания и грунтов основания.

Мониторинг технического состояния зданий и сооружений проводятся специализированными организациями, оснащенными современной приборной базой и имеющими в своем составе высококвалифицированных и опытных специалистов. Требования к специализированным организ