Техническая диагностика ставит задачей установление и изучение признаков, характеризующих наличие дефектов строительной конструкции здания или сооружения, для определения возможных отклонений и предотвращения нормального режима эксплуатации. Задача эта выполнима только при наличии современных, эффективных методов контроля искомых дефектов. Одним из таких методов является так называемый ультразвуковой контроль.
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Техническая диагностика – установление и изучение признаков, характеризующих наличие дефектов для предсказания возможных отклонений в режимах их работы.
Ультразвук – упругие звуковые колебания высокой частоты.
Сварка – процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общего нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого. Обычно применяются для соединения металлов, их сплавов или термопластов, а также в медицине.
Радиография – метод исследования различных объектов, использующий воздействие на слой фотоэмульсии прошедшего через вещество излучения радионуклидов. Нуклиды могут вводиться непосредственно в исследуемый объект. Радиографию используют, например, для контроля качества сварки, литья и прочее.
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ. СУЩНОСТЬ МЕТОДА
Ультразвуковой контроль относится к категории неразрушающего контроля. Следовательно, не требует выведения объекта из работы, является безопасным для человека. Дает возможность установить надежность бетонных конструкций, качество швов, мест коррозий, внутренних расслоений в металлах и материалах. В общем виде заключается в установлении свойств исследуемого предмета при помощи ультразвука. Включает в себя несколько разделов, из которых особое внимание стоит уделить дефектоскопии.
Ультразвуковая дефектоскопия — совокупность неразрушающих методов контроля материалов, использующихся для обнаружения нарушений однородности макроструктуры, отклонений химического состава и т.п. Различают ультразвуковую, инфракрасную, люминесцентную капиллярную дефектоскопии, а также рентгено-, гамма-, термодефектоскопии. Принцип работы метода заключается в отражении акустических волн от раздела сред с различными акустическими сопротивлениями. Например, включения в металле часто содержат воздух, имеющий отличное акустическое сопротивление, нежели сам металл. Применение ультразвука обосновано длиной используемой звуковой волны. Так при размере препятствия меньше четверти длины волны, волна от него практически не отражается. С другой стороны, при повышении частоты колебаний быстро растёт их затухание, что ограничивает доступную глубину контроля.
Работа По математическим методам и моделям : «Внедрение новой ...
... «Стройгазконсалтинг» на основе рассмотренных математических методов, предложенных в первой главе данной курсовой работы Просчитать целесообразность дальнейшего внедрения системы «Точно-в-срок» на предприятии ООО «Стройгазконсалтинг». 1.1. ... прибыльность фирмы за счет снижения затрат на закупки материалов, их хранение. Отдел закупок в организации должен уделять большое внимание следующим факторам: ...
Самым распространенным прибором, демонстрирующим ультразвуковую дефектоскопию в действии, является дефектоскоп. Дефектоскоп – это ультразвуковой детектор неоднородностей исследуемого материала, сооружения, конструкции. Если в объекте исследования имеются дефекты (трещины, пустоты, раковины), то согласно принципу, описанному выше, ультразвук отразится от них, изменяясь, по сравнению с отражениями, полученными от однородных материалов.
Также применяются ультразвуковые толщинометры. Ультразвуковой толщинометр – прибор, позволяющий измерить толщину сооружения или отдельной конструкции, например точную толщину нанесенного покрытия. При этом доступ к противоположной стороне объекта не требуется. Данный метод может применяться как для обследования металлических конструкций, швов сварных, так и для конструкций из иных материалов, например, бетона. Ниже рассмотрены соответствующие случаи.
ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ
Сварные соединения
При обследовании зданий и сооружений, следует уделять особое внимание не только состоянию элементов строительных конструкций, но и качеству и способу их соединения. В частности для металлических конструкций это сварка. Являясь основным технологическим процессом на этапе изготовления, сварка становится важным параметром, от которого зависят качество и надежность конструкции в целом.
Несмотря на прогресс в развитии сварочной техники и технологии, в сварных соединениях по ряду причин возникают дефекты различного вида и размеров, приводящие к снижению работоспособности и долговечности конструкций, а иногда к аварийным ситуациям. Для того чтобы исключить выход из эксплуатации сварных соединений с недопустимыми дефектами, необходимо применять эффективные методы неразрушающего контроля на этапе обследования. Таких, как ультразвуковая дефектоскопия.
До появления ультразвуковой дефектоскопии основными методами контроля сварных соединений металлических конструкций были радиография и магнитография, а соединений железобетонных конструкций — механические испытания и внешний осмотр. Широко распространенный в некоторых отраслях промышленности радиографический контроль достаточно эффективен, но неприемлем для контроля сварных соединений арматуры железобетонных конструкций и малоэффективен при контроле сварных швов металлических конструкций большой толщины.
Сложный профиль арматурных соединений практически не позволяет обнаруживать трещины и несплавления и затрудняет выявление объемных дефектов (вероятность выявления 50 %).
В стыковых соединениях металлических конструкций этим методом уверенно обнаруживаются лишь объемные дефекты (поры и шлаковые включения), а трещиноподобные дефекты, по данным многочисленных исследований, обнаруживаются с вероятностью 35… 40%. Из-за низкой оперативности радиографического контроля невозможно своевременно предупредить брак. Кроме того, радиографический метод не лишен субъективности в оценке результатов контроля. Отмечается, что из 5600 заключений, выданных радиографами, в отличии от ультразвуковой дефектоскопии, верная оценка дана только в 3696 случаях (66 %), а при оценке качества сварных стыков газопроводов в пяти из девяти случаев ни один опытный радиограф не обнаружил трещины, которые были подтверждены металлографическим анализом. Вследствие этого в лабораториях разрабатывались другие методы неразрушающего контроля, одним из них и является ультразвуковая дефектоскопия.
Сварные конструкции
... заготовок они бывают литосварными, кованосварными, штампосварными и листовыми конструкциями. Есть ещё один вид классификации сварных конструкций - по целевому назначению. Так, например, бывают ... на изготовление сварной конструкции Сварная конструкция - это любая металлическая конструкция части которой соединены при помощи сварки, клёпки либо других способов соединения. Конструкция должна быть ...
Ультразвуковой контроль сварных соединений проводится по ГОСТ 14782-86 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые»
При ультразвуковом контроле сварных соединений применяются эхо-импульсный, теневой или эхо-теневой методы УЗК. Ниже приведены схемы ультразвукового контроля качества стыковых, тавровых и нахлесточных сварных соединений. При ультразвуковом контроле сварного соединения сканирование выполняют продольным и поперечным перемещением излучателя при постоянном или изменяющемся угле ввода луча. Способ ультразвукового контроля сварного соединения устанавливается в технической документации. Ниже приведены схемы ультразвукового контроля качества стыковых, тавровых и нахлесточных сварных соединений. При ультразвуковом контроле сварного соединения сканирование выполняют продольным и поперечным перемещением излучателя при постоянном или изменяющемся угле ввода луча. Способ ультразвукового контроля сварного соединения устанавливается в технической документации. Рис. 1. Схемы ультразвукового контроля качества сварных соединений.
Определение прочности бетона
Аналогично, ультразвуковой контроль может применяться и для определения прочности бетона конструкций. Метод основан на связи между скоростью распространения ультразвуковых колебаний в бетоне и его прочностью. Прочность бетона в конструкциях определяют по экспериментально установленным градуировочным зависимостям «скорость распространения ультразвука – прочность бетона» в зависимости от способа прозвучивания. В лаборатории испытываются образцы, вырезанные из обследуемой конструкции на объекте.
Ультразвуковые измерения в бетоне проводят способами сквозного или поверхностного прозвучивания. Сборные линейные конструкции (балки, ригели, колонны и др) испытывают, как правило, способом сквозного прозвучивания в поперечном направлении. Изделия, конструктивные особенности которых затрудняют осуществление сквозного прозвучивания, а также плоские конструкции (плоские, ребристые и многопустотные панели перекрытия, стеновые панели и т.д.) испытывают способом поверхностного прозвучивания. При этом база прозвучивания при измерениях на конструкциях должна быть такой же, как на образцах при установлении градуировочной зависимости.
Между бетоном и рабочими поверхностями ультразвуковых преобразователей должен быть обеспечен надежный акустический контакт, для чего применяют вязкие контактные материалы.
Для испытания бетона ультразвуковым импульсным методом применяют ультразвуковой прибор, в корпусе которого смонтированы генератор импульсов, усилитель и индикатор, щуп-излучатель механических колебаний (волн) ультразвуковой частоты и щуп-приемник соединяются с корпусом гибкими кабелями. После установки щупов с двух сторон на испытуемое изделие и включения прибора генератор посылает импульсы в механические ультразвуковые волны. Пройдя через бетон, волны попадают в приемник, где снова преобразуются в электрические импульсы, и направляются через усилитель в индикатор, в котором измеряется время прохождения волн. Индикатор снабжен автоматическим устройством, передающим на экран прибора цифровую информацию в микросекундах.
Неразрушающий и разрушающий контроль прочности бетона
... между прочностью бетона и косвенной характеристикой. Градуировочную зависимость устанавливают для бетонов одного проектного возраста и приготовленных из одинаковых материалов по результатам испытаний на прочность образцов-кубов. Итак, все методы неразрушающего контроля прочности бетона требуют ...
Работа прибора основана на измерении времени прохождения ультразвукового импульса в материале изделия от излучателя к приемнику. Скорость ультразвука вычисляется деление расстояния между излучателем и приемником на измеренное время. Для повышения достоверности в каждом измерительном цикле автоматически выполняется 6 измерений и результат формируется путем их статистической обработки с отбраковкой выбросов.
Возможны варианты прозвучивания со смазкой и сухим контактом (протекторы, конусные насадки), см. рис. 1.
Рис. 2. Варианты прозвучивания
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализ описанных методов, а также предложенные способы их применения указывают на ряд достоинств и недостатков.
Так, к недостаткам метода ультразвуковой дефектоскопии при обследовании сварочных соединений можно отнести требование подготовки поверхности для ввода ультразвука, в частности создания шероховатой поверхности. Малейший воздушный зазор может стать непреодолимой преградой. Для устранения воздушного зазора, на контролируемый участок изделия предварительно наносят контактные жидкости, такие как вода, масло, клейстер. При контроле вертикальных или сильно наклоненных поверхностей необходимо применять густые контактные жидкости с целью предотвращения их быстрого стекания.
Практически невозможно производить достоверный ультразвуковой контроль металлов с крупнозернистой структурой, таких как чугун (толщиной свыше 60 мм) из-за большого рассеяния и сильного затухания ультразвука. Кроме того, затруднителен контроль малых деталей или деталей со сложной формой.
Как правило, ультразвуковая дефектоскопия не может дать ответ на вопрос о реальных размерах дефекта, лишь о его отражательной способности в направлении приёмника. Эти величины коррелируют, но не для всех типов дефектов. Кроме того, некоторые дефекты практически невозможно выявить ультразвуковым методом в силу их характера, формы или расположения в объекте контроля.
Тем не менее, успешный опыт применения ультразвуковой дефектоскопии в некоторых других отраслях промышленности показал, что она может также эффективно использоваться для контроля практически всех типов сварных соединений строительных конструкций, имеющих толщину основного материала более 4 мм. Кроме того, в таких случаях, как, например, при контроле сварных швов большой толщины, выполненных электрошлаковой сваркой, сварных соединений арматуры железобетонных конструкций ультразвуковая дефектоскопия является единственно приемлемым методом контроля.
Что касается метода определения прочности бетона, здесь основной сложностью является проблема нахождения градуировочных зависимостей, потому что без этих зависимостей все данные, полученные ультразвуковым методом, не являются наглядными и доказательными. Для нахождения градуировочных зависимостей, в свою очередь, необходимо учитывать значительное число факторов, что также мы относим к недостаткам ввиду аналитической сложности метода.
Современные возможности получения бетонов высокой прочности
... материал, состоящий из цемента, воды и заполнителя. Важнейшими характеристиками бетона являются прочность на сжатие, прочность на растяжение и модуль упругости Е. Эти характеристики должны ... приобретая в значении. Цемент От применяемых цементов напрямую зависят важнейшие характеристики бетона - прочность, удобоукладываемость при низких В/Ц отношениях, усадка или деформация под длительной нагрузкой. ...
Ультразвуковым методом также контролировать прочность крупных массивных изделий и конструкций толщиной свыше 5 м и длиной свыше 10 м.
Однако сама сущность метода (неразрушающий контроль) относится к достоинству. Поскольку нормативной величиной прочности бетона является его класс, а значение класса бетона определяется средней прочностью бетона конструкций и коэффициентом вариации прочности бетона, средняя прочность бетона монолитных конструкций всегда будет отличаться от прочности бетона, определенной по результатам испытаний контрольных образцов, изготовленных на строительной площадке из той же бетонной смеси (различие в технологии укладки бетона, различие в твердении бетона, особенно в зимних условиях при электропрогреве конструкций и пр.).
Выходом из этого положения является контроль прочности бетона непосредственно в конструкциях неразрушающими методами. Также неразрушающие методы применяются при обследовании здании и сооружении. Они значительно сокращают сроки проведения лабораторных исследований, а также дают возможность более полно оценить состояние той или иной конструкции.
Данный метод позволяет достаточно быстро определять и контролировать прочностные свойства бетона, качество соединения элементов сваркой, но пока что он является слишком трудоёмким, что является его основным недостатком. Для малого количества конструкций и по указанным выше прочим причинам применение его просто не целесообразно.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/ultrazvukovoy-metod-kontrolya/
