Диагностирование технического состояния металлоконструкций Текст научной статьи по специальности «Физика»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10/2015 ISSN 2410-700Х_

3. Ельшин А.М., Ижорин М.Н., Жолудов В.С., Овчаренко Е.Г. Дымовые трубы; Под редакцией С.В. Сатьянова- М., 2001-296с.

4.Горицкий В.М. Диагностика металлов. М.: Металлургиздат, 2004-408с.

© В.Н. Выдрин, О.В. Зубко, 2015

УДК 69.05

Выдрин Владимир Николаевич

Эксперт по промышленной безопасности, директор ООО «ВВЗ» г. Тула

Зубко Ольга Викторовна

Эксперт по промышленной безопасности, производственно-коммерческий директор ООО «ВВЗ»

г. Тула wwztula@mail. т

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ.

Аннотация

В статье рассмотрен общий подход при диагностировании технического сос-тояния металлоконструкций при экспертизе промышленной безопасности.

Ключевые слова

Техническое диагностирование, металлоконструкции, экспертиза промышленной безопасности.

Экспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений, проводится с целью определения соответствия объекта экспертизы предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности [2] на основании требований статьи 13 Федерального закона РФ от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [1].

Проведение экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений регламентируется ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследо-вания и мониторинга технического состояния» [3].

Техническое состояние объекта не постоянно, оно может меняться за время экс-плуатации под действием климатических условий, параметров рабочей среды, статических и динамических нагрузок, деградации свойств материалов со вре-менем. Основное назначение технического диагностирования является поддер-жание уровня надежности, обеспечение требований безопасности и эффектив-ности. Процессы обнаружения и поиска дефектов являются процессами опреде-ления технического состояния объекта, обеспечения и поддержания надежнос-ти технических объектов. При техническом диагностировании объекта реша-ются задачи о его состоянии - работоспособное техническое состояние, ограни-ченно - работоспособное техническое состояние то есть объект требует ремон-та, возможна эксплуатация при пониженных рабочих условиях, нагрузках , эксплуатация невозможна .

Техническое состояние металлических конструкций оценивается по результа-там анализа технической документации, экспертного технического обследова-ния элементов металлоконструкций. Достоверное техническое диагностирова-ние состояния и остаточного ресурса металлоконструкций (определение с зада-нной вероятностью интервала времени, в течении которого сохранится работоспособное- техническое состояние) возможно:

- при надежных методах и средствах диагностического выявления и контроля коррозионных повреждений (язв, щелей и т.д.), трещин и иных дефектов в эле-ментах металлоконструкций;

- диагностирование напряженно-деформированного состояния в наиболее опасных его зонах;

- диагностического определения степени деградации механических свойств металла под воздействием эксплуатационных факторов.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10/2015 ISSN 2410-700Х_

Основные виды разрушения металлов.

Можно выделить несколько основных видов разрушения конструктивных мате-риалов: вязкое или пластическое, хрупкое, усталостное, ползучесть, коррозион-ное, эрозионное. Первые четыре вида разрушения металлов возникают, как правило, под действием механических и (или) термических нагрузок. Степень повреждаемости материала и возможности его разрушения предполагает учет стадийности, вид, условия и среду нагружения. В виду того, что на всех стадиях разрушения велика роль пластических деформаций, необходимо при диагнос-тировании материала учитывать связь характеристик его структуры с особенно-стями пластической деформации при зарождении и распространении трещин. При однократном нагружении в зависимости от величины пластической дефор-мации у вершины трещины различают хрупкое и вязкое разрушение. Хрупким называют такой вид разрушения твердого тела (элемента или всей конструк-ции), при распространении трещины в котором размер зоны пластической де-формации пренебрежительно мал по сравнению с размером трещины или попе-речником твердого тела (элемента конструкции), вязким - когда размер зоны пластической деформации у вершины распространяющейся трещины сравним с величиной трещины или поперечным размером твердого тела [4]. К числу часто встречающихся режимов нагружения следует отнести переменное (повторное) приложение нагрузок, диагностирование усталостного повреждения элементов конструкций является сложной технической задачей. С повышением тем-пературы эксплуатации металлических конструкций происходят структурные изменения. В этих условиях наиболее частой причиной появления дефектов и повреждений является ползучесть.

Смена вязкого вида разрушения хрупким - является сутью хладоломкости мате-риалов. При эксплуатации оборудования и конструкций разного назначения имеют дело с разного рода дефектами и концентраторами, способными вызвать разрушение материала при напряжениях существенно меньших предела текуче-сти. Склонность материалов к хрупкому разрушению проводят на образцах с надрезом по ГОСТ 9454-78 [5], а также другими методами.

В общем случае работа зарождения вязкой трещины связана с предварительной пластической деформацией образца. Зарождение вязких трещин происходит по механизму сдвига вдоль полос скольжения в пределах пластической зоны у вер-шины трещины. Действие сдвигового механизма разрушения проявляется в раз-ных условиях нагружения и структурной неоднородности.

Хрупкое разрушение - один из самых опасных видов разрушения. По причине хрупкого разрушения возникают обрушения цехов, разрушение кожухов доме-нных печей и воздухонагревателей и других конструкций. До 1970-х годов бо-льшинство металлоконструкций производственных зданий в металлургической, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности было изго-товлено из низкоуглеродистой кипящей стали, которая обладает повышенной склонностью к хрупкому разрушению. Захолаживание металлоконструкций по-крытия из кипящей стали может вызвать обрушение при снижении температу-ры наружного воздуха. Хрупкое разрушение стали происходит при номиналь-ных растягивающих напряжениях меньше предела текучести в форме самопро-извольного распространения трещины под действием запасенной упругой энер-гии накопленной конструкцией. Оно не прогнозируется при традиционных расчетах на прочность конструкций по пределам текучести и временному сопротивлению. При возникновении хрупкой трещины по металлу сварного шва, она может распространиться непосредственно на конструктивный эле-мент.Появлению хрупкого разрушения способствуют следующие факторы:- низкая температура, объемно-напряженное состояние, возникшее у концент-раторов напряжения, неудачные конструктивные решения, охрупчивание стали.

Усталостное разрушение происходит в результате многократного (циклическо-кого) приложения нагрузки. Особенностью разрушения усталостного разруше-ния -возможность разрушения элемента конструкции при амплитудах напря-жений существенно меньше предела текучести. Под циклом нагружения пони-мают последовательность изменения нагрузки, которая заканчивается первона-чальным состоянием и затем повторяется. Для усталостного разрушения свой -ственно информативность макростроения усталостных изломов. Поверхность усталостного разрушения, как правило, ориентируется перпендикулярно глав-ному растягивающему напряжению. Обычно поверхность излома имеет глад-кую

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10/2015 ISSN 2410-700Х_

поверхность, без признаков развития пластической деформации. Очаги разрушения находятся, как правило, у поверхности или под поверхностью в местах концентрации напряжений. Наличие концентратов напряжения, скоп-ление неметаллических включений в металле конструкций способствуют очагу зарождения трещины в этих местах.

Разрушение в условиях ползучести. Ползучестью называют явление накопле-ния в материале деформации по времени, при действии постоянной нагрузки в определенном для каждого материале диапазоне температур испытания. В низ-коуглеродистой стали проявление ползучести наблюдается при повышенных температурах. Пластический материал при кратковременном испытании, в ус-ловиях ползучести, продолжающейся несколько тысяч часов, может разруши-ться при удлинении всего в несколько процентов. Разрушение образца или эле-мента конструкции в условиях ползучести может происходить как с образова-нием шейки (вязкое разрушение), так и без нее (хрупкое разрушение). Для явления ползучести свойственна выраженная тенденция: с увеличением длите-льности пребывания металла в области повышенных температур вследствие постепенного ослабления границ зерен происходит переход от вязкого разру-шения к хрупкому. Это явление получило название охрупчивание материала. Список использованной литературы:

1.Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». Принят Государственной Думой 20 июня 1997 года №116-ФЗ.

2.Федеральные нормы и правила в области «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013года №538.

3. ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».

4.Горицкий В.М. / Диагностика металлов. 2004г. - М.: Металлургиздат, с. 402.

5. ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при понижен-ных, комнатных и повышенных температурах.

© В.Н. Выдрин, О.В. Зубко, 2015

УДК 538.915

Еремина Виктория Владимировна,

канд. физ.-мат. наук, доцент Аристов Александр Юрьевич,

магистрант, второй год обучения г. Благовещенск E-mail: Shyran28@mail.ru

ВИЗУАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ МОЛЕКУЛЯРНЫХ АССОЦИАТОВ ВОДЫ

Аннотация

Как известно, для воды характерной особенностью является способность к самоорганизации, имеющей место вследствие образования водородных связей, при этом каждая молекула Н2О способна образовывать водородные связи с четырьмя соседними молекулами из-за наличия двух неподеленных электронных пар у атома кислорода и двух атомов водорода.

Ключевые слова

Визуальные модели молекулярных ассоциатов воды. Систематизация математических моделей упругих видов поляризации воды. Моделирование электронно-атомной структуры конденсированных диэлектриков. Моделирование молекул воды. Конгломераты воды.