Обследование металлических конструкций
Задачами обследования металлических конструкций являются:
- определение технического состояния конструкций по внешним признакам;
- оценка коррозионных повреждений стальных конструкций;
- обследование сварных, заклепочных и болтовых соединений;
- определение качества стали конструкций.
Определение технического состояния конструкций по внешним признакам
Дефекты и повреждения стальных конструкций в зависимости от причин, их вызывающих, можно систематизировать на следующие группы:
1. Повреждения от силовых воздействий (статических и динамических) - разрывы, потеря устойчивости, трещины, ослабление соединений и т.п.
2. Повреждения от механических воздействий - вмятины, прогибы, искривления, истирание и др.
3. Повреждения от температурных воздействий - коробление и разрушение при высоких температурах, хрупкие трещины при отрицательных температурах.
4. Повреждения (коррозия) от химической агрессии электрохимических и физико-химических воздействий.
Оценка технического состояния конструкций по внешним признакам производится на основе определения следующих факторов:
- геометрических размеров конструкций и их сечений; наличия разрывов элементов конструкций; наличия искривлений элементов;
- состояния антикоррозионных защитных покрытий; дефектов и механических повреждений;
- состояния сварных, болтовых и заклепочных соединений; степени и характер коррозии элементов и соединений;
- отклонения элементов от проектного положения (расстояния между осями ферм, прогонов, отметок опорных узлов и ригелей и т.п.);
- прогибов и деформаций.
Определение геометрических параметров конструкций и их сечений производится путем непосредственных измерений по рекомендациям п. 3.1. При этом фиксируются все отклонения от их проектного положения.
Признаками наличия трещин могут быть потеки ржавчины, выходящие на поверхность металла, и шелушение краски.
Для выявления трещин можно пользоваться керосином. Для этого очищенная поверхность смачивается керосином, который проявляет очертание трещины.
Основными дефектами и повреждениями стальных конструкций, которые выявляются при визуальных натурных обследованиях, являются:
- в конструкциях - прогибы отдельных элементов и всей конструкции, винтообразность элементов, выпучивания, местные прогибы, погнутость узловых фасонок, коррозия основного металла и металла соединений, трещины;
- в сварных швах - дефекты формы шва (неполномерность, резкие переходы от основного металла к наплавленному, наплывы, неравномерная ширина шва, кратеры, перерывы) и дефекты структуры шва (трещины в швах или околошовной зоне, подрезы основного металла, непровары по кромкам и по сечению шва, шлаковые или газовые включения или поры);
- в заклепочных соединениях - зарубки, смещение с оси стержней и маломерность головок, избыток или недостаток по высоте потайных заклепок, косая заклепка, трещиноватость или рябина заклепки, зарубки металла отжимкой, неплотные заполнения отверстий телом заклепки, овальность отверстий, смещение осей заклепок от проектного положения, подвижность заклепок, отрыв головок, отсутствие заклепок, неплотное соединение пакета.
Помимо указанного в конструкциях из алюминиевых сплавов выявляются места их контакта с коррозионно-активным материалом.
Оценка коррозионных повреждений стальных конструкций
При оценке технического состояния стальных конструкций, пораженных коррозией, прежде всего необходимо определить вид коррозии и ее качественную и количественную характеристики.
Различают следующие основные виды коррозии стальных конструкций:
- сплошная - характеризуется относительно равномерным распределением коррозии по всей поверхности;
- пятнами - характеризуется небольшой глубиной проникновения коррозии по сравнению с поперечными размерами поражений;
- язвенная - характеризуется появлениями на поверхности металла отдельных или множественных повреждений, глубина и поперечные размеры которых (от долей миллиметра до нескольких миллиметров) соизмеримы;
- точечная (питтинговая) - представляет собой разрушение в виде отдельных мелких (не более 1-2 мм в диаметре) и глубоких (глубина больше поперечных размеров) язвочек;
- межкристаллическая - характеризуется относительно равномерным распределением множественных трещин на больших участках элементов (глубина трещин обычно меньше, чем их размеры на поверхности).
К качественным характеристикам коррозии относятся плотность, структура и химический состав продуктов коррозии. Качественные характеристики определяют путем лабораторных исследований продуктов коррозии.
К количественным показателям коррозионных поражений относятся их площадь, глубина коррозионных язв, величина потери сечения, скорость коррозии.
Для оценки состояния лакокрасочных покрытий необходимо обращать внимание на изменение цвета, размягчение, наличие признаков шелушения, отслаивание, образование сыпи и пузырей, наличие или отсутствие продуктов коррозии на поверхности покрытия или под ним.
Обследование сварных, заклепочных и болтовых соединений
Обследование сварных соединений является наиболее ответственной операцией, так как сварной шов и околошовная зона могут быть наиболее вероятными очагами возникновения коррозии и трещин.
Обследование сварных швов включает следующие операции:
- внешний осмотр с целью обнаружения повреждений после очистки от грязи;
- определение размеров катетов швов. Для этого применяются: универсальные шаблоны, а также скобы для измерения толщины швов, снятые слепки и измерение с помощью угловой линейки. Длина сплошных и прерывистых швов измеряется линейкой.
Скрытые дефекты швов обнаруживаются с помощью простукивания шва молотком весом 0,5 кг, при этом доброкачественный шов издает такой же звук, как и основной металл; глухой звук указывает на наличие дефекта.
На участке шва с предполагаемым скрытым дефектом производятся контрольное высверливание и травление отверстий 10-12%-ным водным раствором двойной соли хлорной меди и алюминия.
Наплавленный металл при этом темнеет, и на темном фоне просматриваются дефекты (непровар, шлаковые включения и т.п.). Диаметр сверла принимается на 2-3 мм больше ширины шва. Эта операция производится при необходимости выявления глубины непровара и внутренних повреждений швов.
При необходимости более тщательного исследования внутренних повреждений сварных швов и внутренних трещин элементов металлоконструкций следует применять инструментальные методы контроля: ультразвуковой, рентгеновский, электромагнитный и др.
Неплотность соединений, подвижность заклепок обнаруживаются при отстукивании заклепок молотком.
Ослабление заклепки обнаруживается также по ржавым подтекам из-под головки и по венчикам пыли вокруг нее. Неплотности прилегания головки к пакету и неплотности элементов в пакете контролируются с помощью набора щупов толщиной от 0,2 до 0,5 мм.
Контроль узловых соединений, выполненных на высокопрочных болтах, производится в соответствии со следующими требованиями:
- разболчивание соединений не допускается; в затянутых на проектное усилие болтах концы их должны быть заподлицо с поверхностью гаек или выступать за нее;
- контроль натяжения болтов может осуществляться закручиванием. В случае нанесения рисок при монтаже на металле и на гайке контроль может осуществляться визуально по положению рисок;
- контроль натяжения по моменту закручивания производится тарировочным ключом, с помощью которого к гайке или головке болта прикладывается крутящий момент, необходимый для того, чтобы повернуть гайку или головку болта на 5° в направлении затяжки;
- тарировочным ключом проверяется 10% болтов общего количества их в узле, но не менее двух;
- при контроле затяжки болта крутящий момент должен превышать момент, обеспечивающий минимальное осевое натяжение, не менее чем на 5% и не более чем на 10% установленного расчетом болтовых соединений;
- если при приложении контрольного крутящего момента не наблюдается поворота гайки или болта, значит, болты соединения имеют достаточное осевое натяжение;
- если при приложении контрольного момента гайка или болт проворачивается раньше его достижения, то следует осуществить контроль всех высокопрочных болтов данного соединения.
Определение качества стали конструкций
При натурных обследованиях важным является определение качества стали конструкций, проводимое путем механических испытаний образцов, химического и металлографического их анализа.
Испытание материалов стальных конструкций производится:
- при отсутствии сертификатов или недостаточности имеющихся в них данных;
- при обнаружении в элементах конструкций повреждений, особенно в виде трещин;
- если установленная по сертификатам и чертежам марка стали не соответствует требованиям современных норм.
При лабораторных испытаниях, как правило, определяют следующие показатели: механические свойства, пределы пропорциональности, упругости, текучести, временное сопротивление, истинное сопротивление разрыву, относительное удлинение и относительное сужение после разрыва.
Плотные материалы (металлы, изверженные каменные породы и т.д.) взаимодействуют со средой только своей внешней очень небольшой поверхностью и, если разрушаются, то, как правило, с поверхности. Пористые материалы (известняки, бетоны разных видов, кирпич и др.) могут подвергаться воздействию агрессивной среды не только снаружи, но и изнутри, т. е. на поверхностях во много раз больших, чем наружные.
Вместе с этим необходимо отметить, что металлы и сплавы резко отличаются по своим свойствам, составу и строению от неметаллических материалов и поэтому процесс коррозии строительных конструкций и сооружений, изготовленных из неметаллических материалов, будет отличаться от коррозии металлических конструкций и оборудования.
Коррозия металлических конструкций и аппаратуры всегда начинается с поверхности металла и постепенно проникает в более глубокие слои.
В результате коррозии на металлической поверхности образуются химические соединения, которые либо остаются на поверхности металла в виде пленок солей, окислов и т.п., либо переходят во внешнюю среду (омывающий раствор).
Желто-коричневая ржавчина на стали, зеленые пятна на медных изделиях и белый налет на алюминии - все это продукты разрушения этих металлов агрессивной средой.
Если продукты коррозии удалить с поверхности металла, можно обнаружить равномерно разрушенную поверхность металла или изъеденные места в виде пятен, раковин и точек. В результате коррозии толщина металла уменьшается и, если не принять мер к его защите, металлическая конструкция или оборудование очень скоро могут полностью разрушиться.
АКТ №1234