Научная статья на тему 'Газоразрядная неразрушающая диагностика микротрещин и коррозии в мостовых металлоконструкциях'

Газоразрядная неразрушающая диагностика микротрещин и коррозии в мостовых металлоконструкциях Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
203
36
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Бойченко А. П., Староверов А. И.

На примере металлических образцов с микротрещиной (шириной раскрытия

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Бойченко А. П., Староверов А. И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

GAS-DISCHARGE NONINVASIVE DIAGNOSTICS OF MICROCRACKS AND CORROSION IN BRIDGE METAL CONSTRUCTIONS

By the example of metal samples with microcrack (width of opening

Текст научной работы на тему «Газоразрядная неразрушающая диагностика микротрещин и коррозии в мостовых металлоконструкциях»

Технические науки

УДК 624.21.014.2:620.19

ГАЗОРАЗРЯДНАЯ НЕРАЗРУШАЮЩАЯ ДИАГНОСТИКА МИКРОТРЕЩИН И КОРРОЗИИ В МОСТОВЫХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЯХ

А.П.Бойченко, А.И.Староверов

Кубанский госуниверситет, г. Краснодар E-mail: bojchenco@yandex.ru

На примере металлических образцов с микротрещиной (шириной раскрытия <1 мм) и химической коррозии, переходящей в раковины диаметром от 1до 0,3 мм и глубиной до 0,5 мм, и находящихся под слоями грунтового и лакокрасочного покрытий общей толщиной -350 мкм, исследована возможность их газоразрядной дефектоскопии, основанной на методе Кирлиан. Установлено, что приданной толщине покрытия возможна газоразрядная диагностика таких дефектов с минимальной шириной их раскрытия или диаметра до 0,3 мм.

Выявление различных дефектов (раковины, трещины, коррозия и пр.) в металлических элементах мостов связано с определенными трудностями. Лакокрасочные и фунтовые покрытия, под которыми находятся такие дефекты, требуют механического удаления, что занимает много времени при техническом осмотре этих сооружений. Еще бьльшую трудность представляет выявление микротрещин (шириной раскрытия < 1 мм) и очагов точечной коррозии (диаметром <1 мм), как правило, ведущих к образованию новых, более обширных дефектов, в итоге снижающих прочность всей мостовой металлоконструкции. Существующие ультразвуковые и рентгеновские методы диагностики, призванные решать такую задачу, не всегда справляется с ней, так как их надежность в выявлении указанных дефектов с такими размерами, резко падает. Поэтому актуальной является задача поиска новых методов, дополняющих известные.

В нашей предыдущей работе [1] была показана возможность газоразрядной дефектоскопии мостовых металлоконструкций, основанной на методе Кирлиан [2, 3]. В настоящей работе ставилась задача выявления с помощью данного метода микротрещин и химической коррозии под слоями лакокрасочных и грунтовых покрытий в металлических элементах мостов.

Для исследований изготавливался модельный образец из дюралюминия с "трещиной" шириной раскрытия 1 мм, а также использовались образцы металла с дефектами, извлеченные из стальных элементов мостовых металлоконструкций. Этими дефектами являлись: трещина длиной 50 мм, возникшая от механической нагрузки (ширина раскрытия в центральной части —0,7 мм и протяженностью 15 мм, в остальных частях ширина раскрытия

Рис. 1. Схема конструкции газоразрядной установки. Обозначения даны в тексте

-0,3...0,4 мм), точечная химическая коррозия, переходящая в раковины диаметром от 0,3 до 1 мм и глубиной до 0,5 мм, и сплошная коррозия. В последнем случае часть коррозии площадью 10x15 мм2 удалялась до чистого металла, на котором оставляли отдельные коррозионные раковины вышеуказанного диаметра и глубины. Согласно действующих

Рис. 2. Газоразрядная дефектоскопия образцов с дефектами

Известия Томского политехнического университета. 2003. Т. 306, № 5

нормативов [4] каждый такой дефект зашпаклевывался, а затем все образцы покрывались двумя слоями нитрокраски (НЦ-232). Общая толщина грун-тово-лакокрасочного покрытия над дефектами составила -350 мкм.

Затем образцы помещали в газоразрядную установку и получали их лавинные газоразрядные изображения на галогенсеребряной фотопленке ФН-64, обработанной по стандартной технологии [5]. Схема используемой установки представлена на рис. 1. Здесь 1 - электрод Роговского; 2 - фотопленка;

3 - газоразрядный промежуток, толщиной -50 мкм;

4 - исследуемый образец, являющийся вторым электродом; 5 - высоковольтный импульсный генератор, технические характеристики которого даны нами в [6].

Результаты газоразрядной дефектоскопии образцов с дефектами представлены на рис. 2, а-в. На рис. 2, а изображено газоразрядное изображение образца с модельной "трещиной". На снимке видны четкие границы ее расположения в образце, а также характер прилегания грунтового покрытия (шпатлевки) к металлу и нитрокраски к шпатлевке. Последняя представлена на газоразрядных изображениях в виде сплошного серого фона, на котором отчетливо отобразились светлые зигзагообразные линии, характерные для высохшей нитрокраски, давшей небольшую усадку.

Рис. 2, б иллюстрирует трещину в металле в несколько "размытых" очертаниях, что указывает на ее естественное происхождение, тем самым достоверно выявляя разницу между искусственными и естественными дефектами. При этом центральная часть трещины с шириной раскрытия -0,7 мм видна более отчетливее, а части трещины с шириной раскрытия -0,3...0,4 мм - менее, что, вероятно, говорит о приближении к пределу разрешающей способности газоразрядной дефектоскопии при соче-

тании размеров данных видов дефектов и грунто-во-лакокрасочных покрытий, картина прилегания которых друг к другу также выявляется на снимке.

Газоразрядные изображения точечной и сплошной коррозии и чистого металла с отдельными коррозионными раковинами представлены на рис. 2, в. На снимке хорошо видна светлая граница, разделяющая его на две части. Левая часть соответствует чистой металлической поверхности, на светло-сером фоне которого (в верхней части) отчетливо видны темные пятна, соответствующие точечной коррозии, перешедшей в коррозионные раковины вышеуказанных размеров и глубины. Правая часть снимка отображает сплошную химическую коррозию (сплошной темный фон) на поверхности металла, а также отдельные светлые пятна, указывающие на неплотное прилегание грунтового и лакокрасочного покрытия на этом участке.

Выводы

Газоразрядная дефектоскопия обеспечивает четкое выявление микротрещин минимальной шириной раскрытия до 0,3 мм, точечной химической коррозии, переходящей в раковины диаметром до 0,3 мм и глубиной до 0,5 мм, и сплошной коррозии под слоями грунтового и лакокрасочного покрытий общей толщиной -350 мкм. Однако покрывающий слой может быть неоднородным, и в этом случае метод также позволяет обнаруживать эти неоднородности.

Метод позволяет различать дефекты искусственного и естественного происхождения.

Газоразрядная дефектоскопия мостовых металлоконструкций может производится как в лабораторных условиях, так и непосредственно на месте (с аппаратурой, конструктивно выполненной для этих целей, согласно [1]), а также использоваться при диагностике других металлоконструкций.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Староверов А.И., Бойченко А.П. Газоразрядно-теле-визионная дефектоскопия мостовых металлоконструкций //Автомобильные дороги. -1995.-№ 10-11. -С. 20-21.

2. А. с. 106401 СССР. НКИ 57Ь, 12а. Способ получения фотографических снимков различного рода объектов /С.Д. Кирлиан//Открытия. Изобретения. - 1957. -№6.-С. 115.

3. Кирлиан С.Д., Кирлиан В.Х. Фотографирование и визуальное наблюдение при посредстве токов высо-

кой частоты //Ж. науч. и прикл. фото- и кинематогр.

- 1961. - Т. 6, вып. 6. - С. 397-403.

4. СНиП 20503-84. Офиц. изд. - М.: Госком СССР по делам строительства, 1984. - 25 с.

5. Журба Ю.И. Краткий справочник по фотографическим процессам и материалам. - М.: Искусство, 1991.

- 352 с.

6. Бойченко А.П. Об электрической прозрачности диэлектриков в газовом разряде // Дефектоскопия. -1995. - № 6. - С. 63-66.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.