Анализ металлоконструкций в строительстве
Использование РФА для контроля качества мталлоконструкций в строительстве
Человечество начало осваивать металлургию четыре тысячи лет назад, а в 10-8 веках до н.э. люди уже обрабатывали железо и выплавляли сталь. С тех давних пор металлы стали надёжным материалом для строительства судов, транспорта, зданий и сооружений. Даже в то далёкое время люди уже умели защищать металл от коррозии, используя для этого покрытия из смолы, гипса, битума.
В настоящее время получили развитие специальные отрасли машиностроения и приборостроения, которые стали предъявлять жесткие требования к качеству металла: показателям его прочности, пластичности, газосодержания, анизотропии механических свойств. Сейчас каждый новый вид металлопродукции должен пройти обязательную проверку на соответствие межгосударственным стандартам. Только после этого металлоизделие получает по соответствующему ГОСТ наименование, например: сортовой и фасонный металлопрокат. Из цветных металлов и стали при помощи специальной обработки ( проката, волочения, литья, прессования) получают профилированный материал. Основными профилями металлов являются: листы, прокат, трубы, проволока, стержни разных сечений.
Современный рынок металлопроката наводнён большим количеством торгующих организаций и посреднических структур. Это приводит к тому, что конечному потребителю металлопродукции все чаще приходится сталкиваться с проблемой несоответствия металла заявленному сертификату. В связи с тем, что у потребителя, как правило, отсутствуют надёжные средства контроля, которые могут подтвердить марку металла, такое несоответствие может выявиться только в процессе эксплуатации готовой продукции. Это может приводить к значительным финансовым потерям и снижению качества производимой продукции. аварийным ситуациям некачественных металлоконструкций.
Необходимо, чтобы составы всех используемых материалов точно соответствовали нормативам и соответствующим ГОСТам. Для проведения быстрого и точного (несколько секунд) элементного контроля металлоизделий из сталей и любых типов сплавов на соответствие нормативным документам отлично подходят современные портативные и удобные в использовании Рентгенофлюоресцентные анализаторы Elvax.
Это лёгкие ручные спектрометры компактных размеров. Они могут автономно работать от аккумулятора, заряда которого хватает на 8 часов непрерывной работы, что позволяет использовать их в любых зданиях и сооружениях, цехах и открытых производственных площадках, даже зимой. Ручные анализаторы Elvax не требует тщательной подготовки поверхности, нет ограничений по форме и размерам анализируемых металлических изделий — это могут быть массивные детали, проволока, готовые изделия, сварные швы и пр. Анализ не оставляет никаких следов на исследуемом материале, что особенно важно для контроля ответственных изделий. Чтобы работать со спектрометром, оператору высокая квалификация не требуется.
Ручные спектрометры хорошо подходят для входного контроля металлов и сплавов на соответствие ГОСТам, для контроля качества сварных швов, для мониторинга состояния металлоконструкций в старых и новых зданиях и сооружениях (особенно в труднодоступных местах), для выявления корррозии на ранней стадии и т.д..
Основных групп металлов и их сплавов две: черные (железо и его сплавы) и цветные (все другие металлы и сплавы на их основе). Преобладающими в обработке, среди черных металлов, являются чугун и сталь. В строительстве чаще используется сталь — сплав железа и углерода (до 2%) а так же других элементов, включая марганец, кремний, фосфор и серу. Как и цветные металлы и неметаллические материалы, сталь при помощи особой обработки ( проката, литья, волочения, прессования) трансформируют в профилированный материал. Основные профили металлов следующие: листы, прокат, трубы, проволока и стержни разных сечений
Контроль качества сварных швов.
Качество сварного шва влияет на общую прочность сварных металлоконструкций. Наиболее важным свойством сварного шва является его химический состав, так как он значительно отличается от химического состава основного металла, а также от состава используемого электрода. В области сваривания происходит перемешивание основного и электродного металлов, различных присадок, используемых при сварке. Кроме того, на процесс сварки влияют реакции взаимодействия жидкой фазы с атмосферными газами. Спектрометры рентгенофлюоресцентного анализа выполняют широкий спектр диагностических процедур, направленных на контроль качеств сварных металлоконструкций, от которых зависит безопасность различных объектов—промышленного оборудования, труб, рельсов, зданий и сооружений.
Мониторинг металлоконструкций с целью своевременного обнаружения их коррозии.
Коррозионные потери металлических конструкций приводят к большому экономическому ущербу. Один из главных факторов, приводящих к аварийному состоянию конструкций — это коррозионное разрушение элементов стальных конструкций и арматуры. Скорость коррозии может изменяться в широких пределах от 0,05 до 1,6 мм в год. На неё влияют различные факторы: коррозионная стойкости металла, параметры агрессивной среды, а также состояние антикоррозионной обработки, конструктивные решения и прочие факторы.
Контроль технического состояния эксплуатируемых стальных конструкций, выявление коррозионного износа — необходим для предотвращения аварий (отказов и обрушений).
В современных нормативах по обследованию, технической литературе вопрос коррозионного износа раскрыт не полностью. Часто обычный мониторинг таких сооружений затруднен в связи с большой трудоемкостью и длительностью его проведения во времени.
В решении этой проблемы может помочь применение удобных в использовании портативных ручных РФА спектрографов, которые быстро и точно определят наличие и состав коррозии. Особому контролю следует подвергать общественные здания, предназначенные для пребывания большого количества людей.
Аварии нетиповых конструкций зданий
23 февраля 2006г., практически одновременно по всей площади, рухнула крыша Бауманского (Басманного) рынка в г.Москве.
По периметру круглого здания шли V-образные опоры, на опорах лежало монолитное железобетонное кольцо, которое с внешней стороны образовывало карниз. Внутри помещения на уровне нескольких метров вдоль стен проходила галерея, отгороженная перилами.
На этой галерее сплошь стояли разборные палатки. Одна из вертикальных V-образных балок могла проржаветь (одна из версий). А так как проверяющим неудобно заглядывать за палатки, то процесс коррозии мог быть неконтролируемым. В результате проржавевшая стойка подломилась, крыша накренилась и рухнула. Также могли проржаветь тросы, которые удерживали малое кольцо. Один из них мог лопнуть, а оставшиеся — не выдержать тяжести, в результате чего крыша села практически вертикально.
Обрушение кровли в аквапарке “Трансвааль-парк”
14 февраля 2004 г в московском аквапарке “Трансвааль-парк” обрушился железобетонный купол — 5 тысяч квадратных метров бетонных и стеклянных конструкций рухнули почти мгновенно. Причин обрушения Трансвааль-парка по разным версиям было несколько. Прокуратура утверждает, что реализация такого небезопасного проекта стала возможной в результате небрежного отношения к своим обязанностям контролирующих органов.
Один из ведущих в России специалистов по строительству аквапарков Валерий Горегляд считает, что причиной обрушения кровли в "Трансвааль-парке" стали "температурные колебания. Конструкции подобного рода в металлическом исполнении не подходят по физическим причинам. Во-первых, в условиях аквапарка очень быстро развивается коррозия — электрическая, как в наших автомобилях, и химическая — под воздействием хлора. Остановить ее невозможно, как бы металлическая конструкция ни была защищена.
"Эти факторы значительно влияют на скорость развития в металле усталостных явлений, вызывающих потерю им своих прочностных свойств. В подкупольном пространстве аквапарка образуется температура около 30 градусов Цельсия, а снаружи 14 февраля было почти минус 20. То есть создалась разница температур 50 градусов — а это критическая величина для металлических конструкций на нашей широте".
Часто обычный мониторинг таких сооружений затруднен в связи с большой трудоемкостью и длительностью его проведения во времени. Объединение новейших достижений в технологии контроля с использованием портативных рентгенофлюоресцентных спектрометров позволяет с минимальными затратами труда и времени осуществлять мониторинг состояния металлоконструкций, выявляя наличие коррозионныых изменений уже в начальной стадии.
