Дефекты стальных конструкций

Дефекты и повреждения стальных конструкций могут стать причиной аварий и материальными потерями. Выявление подобных нарушений на ранней стадии развития патологического процесса, позволяет избежать многих неприятностей. Важно уметь правильно определять наличие повреждений стальных изделий. Для этой цели могут применяться эффективные методы инструментального и визуального контроля.

Что относится к стальным конструкциям

Сооружения из металла называются металлоконструкциями. Изделия этого типа, изготовленные исключительно из стали, относятся к категории стальных конструкций. Они имеют:

• высокие прочностные характеристики;
• длительный срок службы;
• устойчивость к неблагоприятным факторам;
• возможность монтажа при минимальных временных издержках.

Классификация дефектов и повреждений стальных конструкций

При повреждениях стальных конструкций возможно полное разрушение объектов из стали даже при стандартных условиях эксплуатации.

Справиться с негативными изменениями в стальных конструкциях, а также принять правильное решение о необходимости ремонта объектов, можно только на основании полученных данных о типе повреждений. Технические недостатки могут проявляться в течение определенного промежутка времени, кроме того, подобные изменения могут быть спровоцированы различными воздействиями. Возможны также повреждения, которые вызваны неправильным подбором материала при проектировании сооружения.

Классификация дефектов:

• По времени появления. Повреждения стальных конструкций могут возникать на стадии проектирования, изготовления, при транспортировке, при неправильном монтаже и в процессе эксплуатации.

• По причине возникновения. Причинами появления повреждений могут стать механические, температурные, химические и другие воздействия на конструкцию.
• По конструктивным признакам. Такие особенности, как качество стали и соединительных элементов, не соответствие размеров и формы, заложенные в проекте, имеют большое значение в поддержании стальных конструкций в рабочем состоянии.

Способы выявления дефектов также могут быть различными. Возможность использования той или иной методики зависит от вида объекта и физической возможности применения специального оборудования.

Виды дефектов и повреждений

Наиболее характерными проявлениями дефектов стальных сооружений являются:

• Трещины – могут появляться при чрезмерных механических нагрузках, воздействии коррозии и частых замораживаний и оттаиваний материала. На силовых элементах конструкции трещины могут возникать по причине усталости металла. В этом случае повреждения могут появляться как по всей поверхности материала, так и в особенно подверженных разрушению местах (сварных соединениях, заклепочных и резьбовых соединениях).
• Искривления и погнутости – возникают при механических нагрузках в результате воздействия внешней силы или неправильного расчета устойчивости конструкции на стадии проектирования сооружений.
• Коррозия – разрушение металлоконструкций в результате окисления материала – это естественный процесс, которому подвержены многие марки стали. Чтобы предотвратить разрушение сооружений по этой причине, применяются нержавеющие виды стали, а также антикоррозийная защита материала. Различают точечные явления, которые представляют собой небольшие язвы, а также общее равномерное ржавление по всей поверхности.

Повреждения стальных конструкций могут быть также дифференцированы по типу воздействия. Различают следующие категории:

• повреждения от внешних силовых воздействий;
• изменения, появившиеся в результате воздействия механических нагрузок;
• электрохимическое и физико-химическое воздействие.

Некачественная сборка стальных конструкций также является одной из причин преждевременного выхода из строя металлических объектов. Дефекты сварных швов конструкций, применение заклепок, которые не рассчитаны на определенную нагрузку, а также завинчивание резьбовых соединением с недостаточным усилием, могут являться причиной полного разрушения сооружений.

Оценка влияния дефектов на работоспособность стальных конструкций

Если дефект стальной конструкции будет вовремя обнаружен, то своевременные реставрационные работы позволят, во многих случаях, сохранить возможность дальнейшего использования объектов. Прежде всего, при выявлении повреждений следует учитывать следующие особенности использования сооружений из стали:

• условия эксплуатации;
• срок службы;
• наличие агрессивной среды;
• возможность приложения к объекту постоянных и временных нагрузок.

При обследовании стальных конструкций большое внимание уделяется следующим элементам:

• колоннам;
• стропильным и подстропильным фермам;
• вертикальным и горизонтальным связям;
• балкам.

Если для соединения отдельных элементов используются сварные соединения, то следует проверить все термически обработанные места. Механическая прочность сварных соединений зависит от длины и высоты шва и качества металла. Сварной шов должен быть хорошо проварен по всей длине, а качество металла в таких местах не должно быть ниже, чем на других участках стальной конструкции.

Контроль качества сварных соединений должен быть в полной мере осуществлен на следующих элементах:

• В местах воздействия наибольших динамических нагрузок.
• На крайних участках угловых швов.
• В местах пересечения сварных швов.

На сварных швах стальных конструкций должны отсутствовать трещины, коррозионные участки, отслоение краски, а также некачественное окончание шва и поджог металла вдоль линии соприкосновения соединяемых элементов.

Одними из самых опасных дефектов при соединении металлов сваркой, являются глубокие непровары узкой формы. В таких местах появляются значительные напряжения, которые часто становятся причиной разрушения стальных конструкций.

Форма дефектов имеет большое значение при определении степени повреждения элементов. Вытянутые трещины, имеющие острые очертания, также представляют угрозу целостности конструкций из стали.

Методы обследования

Большая часть повреждений сварных швов обнаруживается при визуальном контроле. Чтобы определить внутренние повреждения материала могут применяться следующие методы:

• рентгеновские лучи;
• ультразвуковые волны;
• магнитные поля.

Также успешно используются с целью определения некачественно проваренных швов метод засверливания с последующим травлением металла.

Проверка заклепочных и болтовых соединений также позволяет своевременно выявить дефекты в стальных конструкциях. Наиболее эффективным способом выявления подобных нарушений является простукивание тяжелым молотком с обратной стороны пальца. Таким образом осуществляется проверка заклепочных соединений. Резьбовые соединения проверяются визуально по отклонению болтов от перпендикулярного положения по отношению к плоскости отверстия. Болты и гайки могут также подвергаться коррозии. При наличии глубоких поражений ржавчиной элементы этого типа подлежат замене.

Если на стальные конструкции отсутствует сертификат, то может появиться необходимость в проведении экспертизы, позволяющей оценить качество металла. Работа по установлению соответствия стальных сооружений заявленным параметрам прочности, осуществляется по действующим стандартам СНиП. Дополнительные проверки проводятся при обнаружении в металле трещин или иных повреждений металлических элементов.

При проведении испытаний образцы металлических конструкций подвергаются механическому воздействию с целью выявления предела текучести, временного сопротивления и относительного удлинения. Проводятся также работы, направленные на определение ударной вязкости и химического состава стали.

Заключение

Своевременное проведение работ по выявлению дефектов стальных конструкций позволит избежать человеческих жертв и значительных финансовых потерь. Правильно выполнить дефектоскопию может только опытный специалист, который применяет оборудование, позволяющее без разрушения металла определить техническое состояние сооружений.