Дефектоскопія будівельних конструкцій. Акустичні методи.

План лекції:

1. Характерні дефекти будівельних конструкцій, методи їх визначення- . акустичні методи, рентгенівські методи. радіометричні методи. електромагнітні методи.

Характерні дефекти

Найбільш часто зустрічаються наступні дефекти:

§ у залізобетонних конструкціях - вихідні на поверхню і внутрішні тріщини і раковини, неправильне розташування арматурних стержнів, їх кількість і діаметр, недодержання проектної товщини захисного шару бетону;

§ у металевих конструкцій – найпоширено дефекти у зварних швах. Зовнішні дефекти у виді підрізів, неповних швів, наплавлення на крайках можуть бути виявлені візуально та обмірювані за допомогою шаблонів. Внутрішні дефекти - температурні тріщини, непровари, жужільні і газові включення виявляються тільки методами дефектоскопії;

§ у дерев'яних конструкцій найпоширено дефекти природних пороків - сучки, тріщини, косослої, а також наявність непроклію, повітряних включень, тріщин, розшаровування товщини клейового шва в клеєних дерев'яних конструкціях;

§ у склопластикових елементах зовнішні дефекти проявляються у вигляді тріщин і раковин, які мало впливають на несучу здатність, однак їх необхідно знайти, щоб запобігти поступовій корозії поверхневого шару і поширення руйнування в глибину матеріалу; внутрішні дефекти - зміна масового співвідношення смоли і скловолокна, повітряні і сторонні включення, розшарування і тріщини, це змінює фізико-механічні властивості склопластику, тому їх необхідно знайти і враховувати при оцінці працездатності конструкцій.

Акустичні методи

Акустичні методи дефектоскопії засновані на використанні законів відображення і переломлення ультразвукових хвиль при переході з одного середовища в інше. Як результат - можливість виявлення різних включень, щільність яких відрізняється від щільності основного матеріалу.

Використовуються чотири основних способи прозвучування (рис.1): ехо-імпульсний, ехотіньовий, наскрізне прозвучування і тіньовий.

При прозвучуванні по ехо-методу (рис.1, а) щуп-перетворювач 5 випромінює ультразвуковий імпульс у досліджуваний елемент 4. Одночасно включається осцилограф 1 і на екрані з'являється хвильовий сигнал 2. Після закінчення посилки імпульсу перетворювач 5 переключається на прийом віддзеркалюваних ультразвукових хвиль. Якщо в межах товщини елемента немає дефекту, посланий імпульс відіб'ється від протилежної грані елементу і на екрані з'явиться прийнятий «глибинний» сигнал 3. Якщо на шляху імпульсу мається дефект, то частина ультразвукових хвиль відіб'ється від границі дефекту (рис.1, б) і на екрані з'явиться сигнал від дефекту 6. По відстані між сигналами 2 і 3 чи 2 і 6, визначеній швидкості поширення ультразвуку в матеріалі можна визначити товщину елемента і глибину розташування дефекту.

Ультразвукова дефектоскопія широко застосовується для контролю якості зварних швів металевих конструкцій (рис.1 а, б). Метод наскрізного прозвучування (рис.1, в) полягає в тім, що в елемент від перетворювача 5 посилається безупинний потік ультразвукових хвиль у вигляді вузького пучку. Якщо на його шляху немає дефекту, то на щуп-приймач попадає неослаблений потік ультразвуку, який реєструється відхиленням стрілки індикатора. При наявності дефекту (рис.1, г) частина ультразвуку відображається від нього і за дефектом утвориться ділянка акустичної тіні. Амплітуда прийнятого сигналу на шкалі індикатора зменшується.

Як індикатор може використовуватися вольтметр. Переміщаючи приймач і випромінювач уздовж досліджуваного елемента, можна установити контури дефекту, а в комплексі з ехо-методом - глибину його залягання і товщину, рис.2.

За допомогою тіньового методу досліджується нижня зона шва, а за допомогою ехо-методу - верхня зона.

Для визначення глибини тріщин у бетоні випромінювач і приймач розташовують симетрично відносно країв тріщини (рис.3) на визначеній відстані l друг від друга.

де h - глибина тріщини. Виміривши по лічильнику час t, за яке ультразвукова хвиля проходить шлях АВС, при відомій швидкості поширення ультразвуку в бетоні, глибину тріщини визначають по формулі:

Таким способом можна вимірювати тріщини глибиною до декількох міліметрів.

Рентгенівські методи

Рентгенівські методи використовуються переважно для дефектоскопії зварних швів металевих конструкцій і для визначення положення та діаметру арматури в залізобетонних елементах.

Використання рентгенівських апаратів типу РУП дозволяє здійснювати дефектоскопію в лабораторних умовах та на будівельному майданчику. Гранична товщина просвічуваного шару стали 100 мм, бетону 350 мм, пластмас 560 мм.

Дефектоскопія зварних з'єднань.

Про наявність дефектів судять по ступені ослаблення випромінювання на різних ділянках шва. При реєстрації, на фотоплівці дефекти виглядають у виді темних смуг і плям. Для оцінки розміру дефекту в напрямку просвічування застосовуються еталони чутливості, які представляють собою пластинку з канавками різної глибини (рис.1), виготовлену з того ж матеріалу, що і контрольована конструкція. Еталон укладається на конструкцію з боку джерела випромінювання поруч з досліджуваним швом. Порівнюючи на фотоплівці ступінь затемнення канавок і дефектів, судять про величину дефектів.

Дефектоскопія залізобетонних конструкцій.

Просвічуючи рентгенівськими променями залізобетонні конструкції, можна визначити положення арматурних стержнів, їхній діаметр, товщину захисного шару і виявити наявність дефектів. Просторове розташування дефекту, його розміри, товщину захисного шару бетону і діаметр арматури можна установити, якщо зробити два знімки на одній і тій же плівці, зміщаючи джерело випромінювання (рис.2).

Радіометричні методи

Гамма-випромінювання використовується для дефектоскопії зварних з'єднань, визначення положення та діаметра арматури, виміру товщини елементів. Дефектоскопи дозволяють просвічувати сталь товщиною до 120 мм, бетон - до 300 мм, пластмаси - до 600 мм.

Дефектоскопія зварних з'єднань принципово не відрізняється від дефектоскопії рентгенівськими променями.

Дефектоскопія конструкцій проводиться одним із двох способів. При наявності двостороннього доступу застосовується наскрізне прозвучування (рис.3, а). При однобічному доступі реєструється інтенсивність розсіяного матеріалом гамма-випромінювання (рис.3, б). Другим способом можна виявити дефекти в композитних, шаруватих матеріалах, що мають різну щільність шарів, наприклад, за обшиваннями й облицюваннями.

Електромагнітні методи

Електромагнітні методи дозволяють вимірити товщину елементів, виявляти дефекти у феромагнітних матеріалах, контролювати положення арматури і товщину захисного шару бетону, вимірювати товщину антикорозійних покрить на сталевих конструкціях, визначати міцність сталі, оцінювати рівень діючих у металевих елементах механічних напруг.

Товщинометрія.

За допомогою магнітних і електромагнітних приладів товщина елементів з феромагнітних матеріалів визначається з точністю до декількох відсотків. У приладах використовується залежність між товщиною елемента і величиною ослаблення магнітного потоку.

При доступі з двох сторін можна вимірювати товщину елементів і з неферомагнітних матеріалів. На рис.4 приведена схема магнітного товщиноміру. У щуп 2 приладу разом з постійним магнітом 3 вмонтовано два феррозонда 4. Магніт 3 вільно переміщується в щупі. Такий же виносний магніт 3 притискається до елемента з протилежної сторони. Між магнітами і феррозондами виникають магнітні полюси, інтенсивність яких залежить від відстані b. На вимірювальному приладі 5 у момент виміру товщини елемента 1 фіксується положення стрілки. Потім постійний магніт переміщається в щупі, поки не установиться рівність магнітних полів, і струм в обох феррозондах стане рівним нулю. У цей момент фіксується друге положення стрілки вимірювального приладу. Різниця відліків дає товщину елементів у міліметрах.

Вимір товщини захисних покрить.

У приладах цього виду використовується зміна радіоактивного опору котушки індуктивності при зміні її відстані від металевої поверхні. У товщиноміру голівка-щуп являє собою сердечник з однією обмоткою (рис.5). Вимірювання проводиться таким чином. Спочатку пошукуючю голівку встановлюють на незахищену поверхню металу, стрілку приладу виводять на нуль (рис.2.19, а). Потім голівку встановлюють на досліджуваний елемент із захисним покриттям і фіксують положення стрілки _max (рис.2.19, б).

Після цього між незахищеною поверхнею металу і голівкою приладу по черзі поміщають еталонні неметалічні пластинки різної товщини, доти, поки стрілка не досягне положення _max. Товщина захисного покриття дорівнює товщині еталонної пластинки. Прилад забезпечує точність виміру 1-2 мкм.

Визначення положення, діаметра арматури і товщини захисного шару бетону.

Принцип дії одного з найбільш розповсюджених приладів індукційного типу схематично показаний на рис.6. Кожний із двох П-образних магнітів 1і 2 має первинну обмотку, яка запитується від одного генератора, і вторинну, включену в мостову схему 3. Один з магнітів 2 встановлений у приладі і є постійним щупом, а другий магніт 1 служить пошуковим щупом. У комплект приладу входять арматурні зразки (еталони) різного діаметра 4 і прокладки з немагнітного матеріалу різної товщини, за допомогою яких можна визначити відстань між еталонними стержнями і пошуковим щупом. Прилад установлюють на поверхню конструкції і за допомогою щупу 1, еталонів арматури з прокладками домагаються балансування моста. Идикатор-амперметр у цей час показує нульове значення струму у вимірювальній діагоналі. З допомогою цього методу визначають діаметр арматури і товщину захисного шару.

Дефектоскопія сталевих конструкцій.

Визначення дефектів у виді пор, тріщин і сторонніх включень засновано на виявленні магнітних полів розсіювання, що виникають над дефектом (рис.7). Поля розсіювання фіксуються за допомогою магнітного порошку, феромагнітних стрічок, магнітних зондів. У першому випадку на поверхню досліджуваного елемента наносять тонкий шар металевих часток. При переміщенні електромагніта порошок утворить візерунок, що повторює форму дефекту. У випадку використання феромагнітної стрічки разом з електромагнітом по поверхні елемента переміщається магнітофонна голівка і на стрічці відтворюється запис дефектів. Розшифровка запису й аналіз дефектів проводиться на спеціальних магнітографах.

Оцінка напружених станів конструкцій, що експлуатуються, ґрунтується на тому, що під дією пружних механічних напружень у матеріалі відбувається зміна його магнітної проникненості на ділянці намагнічування. На цьому принципі влаштовані різні прилади, схема яких показана на рис.8.

На поверхню елемента встановлюється П-образный електромагніт 2 з первинною обмоткою, що запитується від генератора 4, і з вторинною обмоткою, підключеної до вимірювального приладу 5, наприклад до мікроамперметра. При розтяганні чи стиску елемента в металі з'являються пружні напруження, що змінюють магнітний опір у мікропроводі і силу струму у вторинній обмотці, що фіксується стрілкою приладу. Шкала індикатора 5 проградуйована таким чином, щоб відразу вимірювались напруження в матеріалі.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|	Деформації зсуву

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.019 сек.