CC BY
47
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.
