Разрушение металла — процесс, с которым необходимо считаться при проектировании строительных конструкций. Главные причины разрушения — трещины и коррозия.
Виды разрушения:
- Вязкое — поражает металлы и сплавы с высокой пластичностью. Возникает при больших нагрузках на сжатие и растяжение. Характерные признаки: обширное распространение и низкая скорость появления трещин, которая компенсируется пластической деформацией.
- Хрупкое — свойственно металлам и сплавам с низкой пластичностью. Характерные признаки: малая зона и высокая скорость деформации. Трещина появляется внезапно и быстро расширяется, имеет металлический блеск и ровные края.
- Усталостное — развивается при повторяющихся нагрузках и поражает в первую очередь дефектные месты. В зонах пониженной прочности появляются трещины, которые могут углубляться в течение нескольких лет и привести к быстрому и масштабному разрушению изделия.
- Коррозийное — окисление металла или сплава под действием химических факторов. Сопровождается появлением рыхлых очагов, которые со временем развиваются в трещины.
Снизить риск разрушений позволяет выбор металла или сплава в соответствии с проектной нагрузкой. Учитываются такие характеристики как пластичность и хрупкость, коррозионная стойкость, устойчивость к конкретным видам нагрузок — на сжатие, изгиб, разрыв. Выбор материалов и технологий обработки частично регламентирован ГОСТами. Так, несущие строительные конструкции изготавливают из конструкционной стали как наиболее прочной, авиаконструкции — из алюминиевых сплавов, лёгких и не подверженных коррозии.
Причины разрушения и способы их предотвращения
Основные причины разрушения металла:
- Недостаточная прочность из-за нарушений при производстве.
- Повышенные нагрузки или эксплуатация не по назначению, вызывающие деформацию или разрушение детали (изгиб, отлом).
- Влияние внешних факторов (сырость, агрессивная среда), вызывающих постепенные структурные изменения.
Таким образом, различают естественный износ, заложенный в проект, и преждевременные разрушения из-за несоответствия прочности нагрузкам. Естественный износ предотвращается защитными мерами.
Защиту от естественного разрушения обеспечивает антикоррозийная обработка. Защиту от разрушения под нагрузкой обеспечивает расчёт нагрузок при проектировании и контроль на производстве. Производственные дефекты предотвращают, соблюдая технологию обработки и проводя контроль качества.
Выявление и устранение дефектов
Производство и эксплуатация металлоизделий сопровождается появлением внутренних и внешних дефектов: пустот, трещин, очагов коррозии. Дефекты снижают прочность изделия и уменьшают срок службы.
Выявление дефектов выполняется в ходе технического контроля. Техконтролю подвергают готовые металлоизделия и их элементы (сварные швы, кромки), материалы (сырье) и готовые конструкции: строительные каркасы, трубопроводы. Техконтроль — обязательный этап производственного процесса.
Дефекты, выявленные в ходе контроля, делятся на исправимые и окончательные. Детали с исправимыми дефектами возвращают на обработку, после чего снова проверяют и направляют на реализацию или бракуют по результатам проверки. Детали с неисправимыми дефектами отправляют на переработку или в отходы.
Для выявления дефектов применяется неразрушающий контроль (дефектоскопия). Основные методы дефектоскопии:
- визуальное или слуховое испытание;
- магнитный контроль;
- ультразвуковой;
- рентгенография.
Дефектоскопия выявляет наружные и внутренние дефекты изделий: трещины, пустоты, нарушения химического состава, очаги пониженной прочности или коррозии. Проводится на новых и уже эксплуатируемых конструкциях с установленной периодичностью.
Своевременный и правильный контроль изделий позволяет избежать поставок дефектных деталей и вовремя выявить механические и коррозионные разрушения готовых конструкций.
