CC BY
29
ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ В ЦЕЛЯХ ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ
ЭКСПЕРТИЗЫ
Г.А. Сикорова, заместитель начальника кафедры, Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России,
г. Санкт-Петербург
Исследование металлоконструкций и предметов после пожара может дать существенную информацию для решения пожарно-технической экспертизой одного из двух главных вопросов - об установлении места возникновения (очага) пожара. Формирование признаков на окружающих очаг конструкциях и предметах, как известно, происходит вследствие проявления теплофизических, физико-химических, газодинамических закономерностей процесса горения. Существующие в настоящее время инструментальные методы позволяют количественно оценивать степень термического поражения различных конструкций и предметов на месте пожара, а также определять ориентировочную температуру и длительность теплового воздействия на конструкции в различных зонах пожара. Это значительно облегчает поиски очага, повышает достоверность и доказательность выводов эксперта.
Стальные конструкции и изделия очень распространены в промышленности и в быту, их почти всегда можно отыскать на месте пожара. Если говорить о подобных происшествиях на транспорте, то после резвившегося пожара стальные каркасы и габаритные изделия, такие как крышки капота, двери и т.д., остаются практически единственным источником информации о развитии горения при установлении очага.
Степень термического поражения любого материала определяется двумя основными параметрами - температурой и длительностью нагрева, причем влияние температуры более существенно, нежели длительности.
Основной сложностью исследования таких объектов, как крупногабаритные стальные элементы является этап пробоотбора. Поэтому для них необходимо подбирать методы полевые, позволяющие проводить исследования непосредственно на месте пожара. Среди них в настоящее время уже хорошо зарекомендовали себя изучение с помощью коэрцитиметра магнитных свойств стальных изделий и вихретоковый анализ.
Применение этих методов основано на тех физических и химических процессах, которые происходят в стали при нагреве. При температурах выше 700 0С в стали могут наблюдаться переходы перлита в аустенит, а интенсивный рост зерен аустенита начинается в низкоуглеродистых сталях начиная примерно с температур 850-900 0С. Такие температуры характерны для резвившегося пожара. Зафиксировать последствия этого процесса, после пожара и оценить температуру нагрева можно с помощью коэрцитиметра, поскольку магнитные свойства зависят от структуры металла. Сложность данного метода состоит в том, что для его применения необходимо проводить зачистку поверхности изделия, поскольку на
результат оказывает огромное влияние морфология мета контакта датчика прибора с металлической поверхностью. Не достаточно обработанная поверхность может полностью исказить полученный результат. Также для сравнительного анализа требуется, чтобы исследуемые объекты были изготовлены из одного материала и имели сходные геометрические характеристики, например, нельзя сравнивать результаты исследования метизов разного типа и размера.
В этой связи большой интерес представляют современные ультразвуковые дефектоскопы, которые обладают высокой чувствительностью и позволяют проводить исследование в материале на различной глубине, что позволяет снизить зависимость от характеристик поверхности. Целью нашего исследования стало изучение возможности современного ультразвукового дефектоскопа А1212 MASTER при исследовании изменений, происходящих в стали при нагреве. Дефектоскоп предназначен для поиска, определения координат и оценки размеров различных нарушений оплошности и однородности материала в изделиях из металлов и пластмасс и обеспечивает контроль изделий эхо-методом, эхо-зеркальным, зеркально-теневым и теневым методами.
Были изучены образцы двутавров, подвергнутые нагреву до температур от 200 до 1050 0С, при этом исследовались образцы остывавшие в естественных условиях и подвергнутые принудительному охлаждению водой. В качестве параметра измерения был выбрана скорость прохождения продольной ультразвуковой волны по толщине образца. Проведенные исследования показали, что наблюдается незначительный рост скорости УЗВ от температуры воздействия, при этом рассчитанные по результатам аппроксимирующие уравнения носят линейный характер. Величины коэффициентов детерминации аппроксимирующих функций составляли не более 0,93. Полученные уравнения, описывающие изменения скорость прохождения продольной ультразвуковой волны по толщине образца, позволят приблизительно оценить температуру его нагрева.
Используемые в настоящее время полевые методы позволяют получать информацию о режиме нагрева стальных конструкций, при этом каждый из них имеет границу информативности, кроме того, нет методик оценки достоверности получаемых результатов. Решить данные проблемы можно только при комплексном использование полевых методов. Такой подход позволит на основе всей совокупности информации получить объективную картину изменений, произошедших в материале при нагреве. В этой связи исследования возможностей различных полевых методов является весьма актуальным и направлено на разработку комплексных методик, основанных на сочетании оптимального набора аналитических методов.
Список использованной литературы
1. Технические основы расследования пожаров: Чешко И.Д. Метод. пособие. - М: ВНИИПО, 2002. - 330 с.
2. Осмотр места пожара. Чешко И.Д. Метод. пособие СПб, 2003 - 258 с.
3. Пожарно-техническая экспертиза: Учебник/ Галишев М.А., Бельшина Ю.Н., Дементьев Ф.А., Сикорова Г.А. - СПб.: Санкт-Петербургский ун-т ГПС МЧС России, 2014. - 453 с.
