Главная / Блог / Прочие виды проката и металлических изделий

Дефекты и повреждения металлоконструкций

Автор: Волков Семён

Дата публикации: 05 Мая 2024

Содержание:

Строительство активно использует металлические конструкции, изготовленные с помощью сварочных и/или резьбовых соединений. Применение таких элементов позволяет значительно упростить и ускорить процесс построения несущих структур зданий, монтажа кровель и фасадов, строительства мостов, а также создания объектов малой архитектуры.

Металлические конструкции подразделяются на изготовленные из стали, которые предназначены для переноса существенных нагрузок, и легкие, выполненные из алюминиевых сплавов, используемые в ограждающих деталях и отделочных работах. Стандарты качества и установки стальных нагрузочных металлических конструкций определены ГОСТами, ОСТами, СНиПами, СП.

Неудовлетворение требованиям проектирования и нарушение принципов изготовления и установки металлических конструкций приводят к отступлениям от исходных геометрических свойств и установленных параметров качества. Такие недоработки, задающие начальное состояние структуры, именуют дефектами.

В ходе использования металлических конструкций возможны повреждения. Они могут возникать из-за дефектов при производстве и установке, нарушений установленных правил использования или вследствие сочетания этих обстоятельств. Деградация происходит постепенно, скорость чего определяется начальным состоянием конструкции, периодом ее использования и характером и силой внешних факторов.

Экспертиза, управляемая правилами, изложенными в СП 13-102-2003, даёт возможность обнаружить дефекты и ущерб в металлических конструкциях.

Условно можно разделить дефекты и повреждения металлоконструкций на следующие типы:

  • Пропущенный сегмент поперечного разреза, предписанный проектным планом, или его ухудшение из-за замены в процессе создания, установки, эксплуатации конструкции. Поперечный разрез также ослабевает из-за абразивного износа и коррозии. Критерием слабости поперечного разреза служит соотношение реальной площади сечения к проектируемой.
  • Деформация компонента по его размерам. Отношение деформации к размеру элемента является одним из атрибутов этого недостатка.
  • В металлических конструкциях, сварных соединениях и прилегающих к ним областях могут образовываться трещины. Продольные трещины характеризуются своей длиной, в то время как поперечные выражаются через соотношение подверженной деформации области к той, что была задумана в проекте, или посредством соотношения длины трещины к ширине повреждённого конструкционного элемента.
  • Плохое качество сварных стыков. К таким недостаткам относятся отсутствующие или недостаточно глубокие стыки, а также те, которые были изготовлены с нарушением технических требований.
  • Измеряется длина или площадь участка, где произошло местное искажение или образовалась впадина.
  • Недостаток или снижение прочности крепёжных элементов, будь то резьбовые детали или заклепки. Этот дефект выражается в пропорции между ослабленным или отсутствующим крепежом и его совокупным количеством.
  • Отклонение положения металлической конструкции от заложенного в проекте. Определяется по степени отклонения.
  • Изменение положения частей структуры в отношении друг друга. Оценивается путем определения степени обоюдного перемещения.
  • В проекте отсутствуют учтенные расстояния в точках соединения компонентов. Ошибка характеризуется размером этого промежутка.
  • Проблемы и ущерб, которые нанесены лакокрасочному защитному слою металлических конструкций. Они описываются размерами участка, на котором повреждено антикоррозийное покрытие.
  • Разрушение элементов металлических конструкций и наплавленного металла под воздействием коррозии. Оценивается по толщине слоя, пострадавшего от коррозии.

Дефекты и повреждения металлических конструкций, которые в настоящее время используются, можно классифицировать по их природе и причинам возникновения на несколько категорий.

Конструктивные

Дефекты могут появиться из-за недостатков в планировании, когда не учитываются все потенциальные нагрузки, вероятность их изменения по величине, типу и/или направлению в течение эксплуатации, возможность колебания температуры и воздействие разрушающих веществ. Работоспособность металлических конструкций негативно сказывается на использование материалов с низкой прочностью и защитными свойствами, предусмотренных в проектной оценке затрат.

Производственно-строительные

Процесс создания металлических конструкций может проходить либо на производственных мощностях, либо непосредственно на месте строительства. В случае с производственными мощностями, качество подготовительных и сварочных действий, а также нанесения антикоррозийных слоев, признано существенно лучше.

Факторы, которые могут привести к дефектам и повреждениям в процессе производства и сборки металлических конструкций, включают использование материалов недостаточного качества, невыполнение установленных проектных параметров во время монтажа, а также нарушение технологических норм при выполнении сварочных работ.

Недостатки в процессе производства и строительства металлических конструкций могут быть обусловлены плохим состоянием антикоррозийного слоя. Как правило, самые распространенные проблемы связаны с повреждениями слоя лакокрасочного покрытия.

  • Отверстия небольшого размера на окрашенном слое получают название "кратеры". Это явление может быть вызвано недостаточной подготовкой поверхности к окрашиванию, использованием несовместимых типов краски и растворителя, чересчур толстым слоем краски или наличием в составе лакокрасочного материала частиц и масел.
  • Обычный дефект брака, в результате которого поверхность становится похожей на кору апельсина. Данный недостаток возникает из-за несоблюдения технологических процедур при окрашивании металлических конструкций.
  • Проблема появляется вследствие недостаточной подготовки поверхности и лакокрасочного продукта, а также из-за загрязнения сжатого воздуха в процессе пневматического распыления.
  • Ошибки в выборе вязкости лакокрасочного материала и растворителя, а также нарушение технологических процессов нанесения и сушки покрытия могут привести к его появлению.
  • Проблемы могут возникать на вертикальных и наклонных участках из-за недостаточно грамотной подготовки поверхности, несоответствующей вязкости красящего вещества, ошибочно установленного давления воздуха при использовании пневматического распылителя или недостаточного расстояния между распылителем и поверхностью.

Эксплуатационные

Существуют различные причины, вызывающие операционные повреждения, включая:

  • При эксплуатации возникают изменения, связанные с условиями окружающей среды. Конструкция становится менее целостной и долговечной под влиянием длительного или периодического контакта с высокотемпературными средами (например, вода, пар), а также агрессивными кислотными или щелочными веществами.
  • Из-за несвоевременного проведения антикоррозионных действий происходят интенсивные процессы коррозии.
  • Применение нагрузок, которые не учтены в проекте и вызывают искажения и потерю стабильности металлических конструкций.

Группы, на которые подразделяются факторы, вызывающие образование повреждений, следующие:

Силовые (механические)

При неправильном расчете предполагаемых внешних нагрузок и внутренних усилий на этапе проектирования могут появиться повреждения, вызванные силовыми воздействиями. Также к ошибкам может привести некомпетентное проектирование конструктивных элементов. Свидетельствами дефектов металлических конструкций, вызванных такими промахами, могут быть трещины в самом элементе или на сварных швах, ослабление соединений на резьбе или крепежных элементах, искажения, локальные прогибы, износ от соприкосновения и, как результата, потеря стабильности металлической конструкции.

Механические дефекты могут произойти из-за отклонений от проектных данных, таких как сечения составляющих, размеры сварных швов, количество и/или вид крепежных деталей. Их появление также связано с эксплуатационными нагрузками, превосходящими проектированные параметры, нарушением взаимного расположения металлических конструкций при монтаже, а также резкими и сильными ударами. Механические дефекты могут быть вызваны также вырезкой отверстий, не предусмотренных проектной документацией, и удалением проектных соединительных элементов.

Структуры, подверженные динамическим нагрузкам, как подкрановые балки или балки рабочих зон, сталкиваются с проблемами износа. Они часто страдают от появления трещин в основной металлической части, в сварочных швах и в областях вокруг швов, а также от ослабления или полного разрушения заклепочных и резьбовых связей.

Температурные

Экспозиция высоких температур вызывает искривление элементов и уничтожение защитных антикоррозийных слоёв, в то время как низкие температуры способствуют образованию хрупких трещин.

Часто в металлических конструкциях, используемых в условиях высоких температур, например, в горячих цехах, происходят повреждения. В большинстве таких конструкций предусмотрены подвижные соединения, способные двигаться при изменении температурных условий. Однако, если не предусмотрены соответствующие подвижные соединения, в результе можут появиться дополнительные периодические напряжения. Это может вызвать образование трещин и деформации отдельных элементов конструкции. Антикоррозийные покрытия начинают разрушаться при температурах лишь +100°C, а при достижении +300…+400°C наблюдается искажение элементов малого и среднего калибра.

Обычно, ущерб, связанный с низкими температурами, происходит в стальных структурах, которые используются на улице или в помещениях без отопления. Особое внимание стоит уделить резкому перепаду температур. Хрупкие трещины, образующиеся при низких температурах, часто наблюдаются в металлических конструкциях, произведенных из сталей, подверженных варке.

Процессы, связанные с химией и электрохимией.

Из-за химических и электрохимических процессов сталь подвергается коррозионному повреждению, а антикоррозийные слои испытывают негативные эффекты. Стальные элементы, применяемые в промышленных сооружениях, специфичны своим склонением к электрохимической коррозии.

Можно разделить ущерб от коррозии на следующие категории:

  • Распределены по всей поверхности структуры, равномерные и неравномерные. Они снижают толщину компонентов и увеличивают внутренние стрессовые нагрузки.
  • Проявляются в форме язв, разрушительных углублений и проникающих отверстий. Они существенно увеличивают уровни внутреннего напряжения, что может вызвать хрупкое разрушение металлических структур при интенсивных механических воздействиях и низких температурах.

Возможным решением вопроса появления и прогрессирования дефектов металлических изделий становится их укрепление через увеличение площади сечения составляющих частей, применение дополнительных соединений или модификацией конструктивных планов.

Волков Семён

Автор: Волков Семён

Эксперт в области металлопроката и металловедения