Диагностирование металлоконструкций ПТСДМ

Дефекты и повреждения металлических конструкций кранов являются следствием следующей совокупности причин:

- низкого качества металла и несоответствия его свойств техни­ческим требованиям;

- неудовлетворительного конструктивного решения;

- неудовлетворительного качества изготовления и монтажа от­дельных элементов;

- агрессивности окружающей среды;

- эксплуатации кранов в непредусмотренном режиме, при плохом уходе и ремонте.

Основным технологическим процессом для изготовления металлических конструкций ПТСДМ является сварка. Поэтому дефекты сварочного процесса будут являться и основными дефектами для металлоконструкций машин.

Различают дефекты подготовки и сборки узлов и элементов конструкции под сварку и собственно сварочные дефекты. Сле­дует иметь в виду, что дефекты подготовки и сборки часто приво­дят к появлению собственно сварочных дефектов. Наиболее характерные дефекты подготовки и сборки: неправильный угол скоса кромок в швах при сварке плавлением с V-, U- и Х-образ­ной разделкой; неравномерное притупление по длине кромок или непостоянство зазора между ними; несовпадение стыкуемых плос­костей; расслоение и загрязнения на кромках и т.п.

Сварочные дефекты (несплошности) различают по их типам и видам. Кроме несплошностей в сварных соединениях могут иметь место макро- и микронеоднородности и другие несовершенства структуры. Наличие тех или иных дефектов в сварных соединениях еще не определяет потерю работоспособности этих соединений. Опас­ность дефектов наряду с влиянием технологии производства и соб­ственных характеристик несплошностей (типы, виды, размеры и т. п.) зависит от большого числа конструктивных и эксплуата­ционных факторов.

К конструктивным факторам можно отнести свойства материалов и конструкцию соединений. Со свойствами материалов связаны: пластичность или хрупкость шва, склонность к образованию и развитию трещин. Конструкция сое­динения определяет геометрию и нагруженность шва, разностен­ность, вырезы и другие концентраторы напряжений, а также оста­точные напряжения.

Эксплуатационными факторами считают характеристики на­гружения соединений: статику, динамику, многoцикловую или малоцикловую усталость, наличие перегрузок, температуру, агрес­сивную среду и т.п. Причем одни и те же факторы по-разному влияют на несущую способность сварных соединений в зависи­мости от характеристики материала, характеристики нагрузки, наличия концентраторов напряжений, остаточных сварочных на­пряжений.

С учетом всех перечисленных конструктивно-эксплуатацион­ных факторов для оценки опасности сварочных дефектов их раз­деляют на две группы: объемные и трещиноподобные. Объемные дефекты не оказывают особого влияния на работоспособность соединения. Эти дефекты (поры, шлаки, включения, непровары без надреза) можно нормировать по размерам или площади ослабле­ния ими сечения шва. Трещиноподобные дефекты, в том числе трещины, весьма опасны для эксплуатации соединений. Трещины и трещиноподобные дефек­ты, как правило, считают недопустимыми независимо от их раз­меров. Объемные дефекты допускают до определенных размеров и количества. Нормы допустимости дефектов по их видам, типам, размерам и количеству оговаривают в соответствующих нормативно-технических документах. Основанием к назначению норм служат, с одной стороны, прочностные (эксплуатационные) требования к соединению, а с другой - технологические возможности выпол­нения сварки.

Наибольшая вероятность появления дефектов наблюдается в периоды интенсивной эксплуатации машин, в зимние периоды, если работы конструкции в это время ведутся при отрицательной температуре. Поэтому, диагностирование металлических конструкций ПТСДМ должно предшествовать периодам эксплуа­тации, описанным выше. Статистика разрушений указывает на рациональность проведения диагностирования в октябре-ноябре и апреле-мае.

Визуальный осмотр металлоконструкций включает выявление дефектов, представляющих явную опасность возможного хрупко­го разрушения и замер общих деформаций металлоконструкций. Невооруженным глазом должны быть осмотрены все видимые поверхности сварных швов. При выявлении трещин поверхности металла, сварных швов и околошовной зоны должны быть зачи­щены от грязи. Те места, где имеются трещины в краске и потеки ржавчины из них, очищают до металла и осматривают через лупу. При очередной окраске металлоконструкций сварные швы и околошовные зоны в местах наиболее вероятного появления трещин очищаются от старой краски независимо от ее состояния и тщательно осматриваются через лупу с 6 - 8 -кратным увеличением. Чтобы убедиться в наличии трудно различимых трещин, снимают острым зубилом тонкую стружку металла по направлению пред­полагаемой трещины. Раздвоение стружки подтверждает наличие трещины в данном месте. При срубании стружки не допускаются резкие и глубокие зарубки металла. Наличие дефектов на торце стыковых швов уточняют путем зачистки шва и протравливания зачищенной поверхности 15 – 20- процентным водным раствором азотной кислоты. Полученный таким образом макрошлиф рассматри­вают через лупу. Если в очищенном от краски металле не обнаружено дефектов, то сразу же после осмотра его следует загрунто­вать, а затем окрасить.

В тех случаях, когда изготовление приспособлений для осмотра недоступных элементов затруднено, можно использо­вать оптические средства: призменные бинокли не менее шести­кратного увеличения, телескопы или зрительные трубы.

Если трещина не просматривается через лупу с шестрикратным увеличением, то применяют один из методов неразрушающего контроля. В условиях производства более простыми являются капиллярные методы - методы керосиновой или цветной пробы. Керосиновая проба заключается в следующем. Место предпола­гаемой трещины зачищают до блеска, смачивают его керосином и вытирают насухо. Затем поверхность покрывают слоем мела. Трещина проявляется при обстукивании поверхности молотком. В цветной пробе используют смесь керосина (70 %) с трансфор­маторным маслом (30 %) и добавкой яркого красителя, из расчета 10 г на 1 л смеси.

Ослабление заклёпок обнаруживают постукиванием молотка. Заклёпки с де­фектом при ударе издают глухой дребезжащий звук. Дефектами заклепочного соединения являются ржавые потеки, выступающие из-под заклёпок, неплотное прилегание элементов, шелушение краски.

В клёпаных и сварных конструкциях можно наблюдать тре­щины в срединном слое металла вдоль прокатки (расслоение ме­талла). Расслоение – опасный вид дефекта, который характеризуется выпучиванием поверхности при сварке и появлением волосяных трещин на поверхности.

Контроль дефектов металлоконструкций и сварных соединений в виде трещин предусматривает применение неразрушающих мето­дов контроля с высокой разрешающей способностью при обнару­жении дефектов. Сравнительная эффективность ме­тодов контроля по разрешающей способности, производительности контроля и степени выявляемости дефектов, приведена в таблице 11.

Таблица 11 – Сравнительная эффективность методов диагностики

^* S – толщина изделия, ^** - выявляемость при совпадении оси пучка с плоскостью трещины.

Радиографическим контролем выявляют внутренние скрытые дефекты: крупные трещины, непровары, поры, металлические и не­металлические включения. Метод не чувствителен к классу чистоты поверхности контролируемых объектов. Поверхностные трещины радиационными методами выявлять не рекомендуется, так как их чувствительность ниже разрешающей способности визуальных методов. Для выявления внутренних скрытых трещин необходимо, чтобы лучи совпадали с плоскостью трещины или составляли с ней угол не более 10 – 15°.

Применение ультразвуковых методов рекомендуется в полустационарных условиях для выявления скрытых внутренних дефектов в сварных швах: трещин, непроваров, включений, расслоений. При контроле сварных швов металлоконструкций метод явля­ется дополнительным к радиографическому. Применение портативных ультразвуковых толщиномеров обес­печивает измерение толщины с дискретностью 0,1 – 0,01 мм при одностороннем доступе, непосредственно на машине, на высоте, без демонтажа конструкции. Рекомендуется применять их для из­мерения коррозионного износа металлоконструкций, особенно в закрытых полостях коробчатого и трубчатого сечения.

Применение магнитопорошковых мето­дов рекомендуется для выявления поверхностных и подповерхност­ных дефектов: усталостных трещин в сварных швах и околошовной зоне; закалочных, литейных и сварочных трещин; волосовин; расслоений; непроваров стыковых сварных соединений. Электромагнитными методами рекомендуется выявлять поверхностные и подповерхностные дефекты: усталостные и технологи­ческие трещины, раковины, неметаллические включения, волосови­ны, пористость, очаги коррозионного поражения, качество термообработки. Методы обладают портативностью и автономностью аппаратуры, высокой чувствительностью и производительностью. Для контроля деталей сложной формы целесообразно применять дефектоскопы со сменными датчиками разной конструкции. При выборе датчика из числа входящих в комплект дефектоскопа необходимо учитывать как форму и размеры зоны контроля, так и её доступность.

Визуально-оптический контроль предназначен для обнаруже­ния поверхностных дефектов: трещин, коррозионных и эрозионных повреждений, разрывов, остаточных деформаций. Капиллярные методы предназначены для обнаружения поверх­ностных и сквозных дефектов в объектах контроля, определения их расположения, протяженности и ориентации по поверхности.