Классификация дефектов: коррозия металла, погнутости, сварка, болтовые и заклепочные соединения

При эксплуатации мостов сталкиваются со следующими их недостатками:

§ дефектами, являющимися следствием низкого качества возведения сооружения, а точнее брака;

§ повреждениями, возникающими в элементах в результате развития коррозионных процессов, а также механических ударов и воздействий (результаты физического старения).

Дефекты и повреждения могут быть связаны между собой. Так низкое качество бетона, его малая плотность, являющаяся скрытым браком при изготовлении, со временем могут проявить себя в виде морозных разрушений или коррозии. Однако, принятие мер при эксплуатации по защите дефектных конструкций от увлажнения можно исключить эти негативные последствия.

Значительную группу недостатков, которые не могут быть отнесены к дефектам и повреждениям, составляют результаты морального старения - то есть неудовлетворение некоторых заложенных в проекте показателей современным нормативным документам (величина габаритов, проектная грузоподъемность, требования к ограждениям, многие расчетные критерии, требования и др.).

Дефектные заклепки или болты соединений, разрушение заклепки или болта возникают вследствие некачественного исполнения, коррозии заклепок, недостаточного или излишнего затягивания болтов. Последствием этого может явиться ослабление элементов конструкции моста. Выявляют данные дефекты посредством визуального осмотра, простукивания креплений.

Рисунок 3 - Дефекты заклепочных и сварных соединений:

1 - неплотная головка; 2 - трещиноватая головка; 3 - не прижатая головка; 4 - венчик; 5 - маломерная головка; 6 - сбитая головка; 7 - косая головка; 8 - зарубленная головка; 9 - зарубленный металл; 10 - побитая головка; 11 - неплотная заклепка; 12 - косая дыра; 13 - чернота; 14 - овальная дыра; 15 - не проваренный шов: 16 - внутренняя трещина шва; 17 - наружная трещина шва; 18 - надрез металла; 19 - трещины в основном металле

Трещины в швах (рис. 3, 16) и около шовной зоне поясов (рис. 3, 17). Наиболее вероятными являются места примыкания поясов к ребрам жесткости, неплавное изменение сечения (рис. 3, 15), подрезы металла (рис. 3, 18), дефекты сварных швов и коррозия металла возникают технологических дефектов. Последствием этого может явиться ослабление шва несущих элементов. Выявляют данные дефекты посредством визуального осмотра, гаммаграфирования при специальных осмотрах.

Разрушение металла под действием окружающей среды называют коррозией. Коррозия - страшный враг металла. Большое количество металла, машин, мостов и конструкций систематически разрушается из-за коррозии. Например, потери железа от коррозии составляют около 10% ежегодной выплавки. Наибольшие потери металла происходят из-за атмосферной коррозии - от действия дождя, снега и тумана. Отходы промышленных газов и дыма в атмосфере ускоряют коррозионный процесс.

Различают два вида коррозии - химическую и электрохимическую. В основе химической коррозии лежит реакция между, металлом и веществами внешней среды, в процессе которой электрический ток не возникает. Химическая коррозия возникает при действии на металл сухого газа, бензина и масла, а также при окислении металлов во время нагрева в термических печах. Скорость разрушения металла от химической коррозии зависит от степени сродства металла скислородом и свойства окисных пленок. Пленка окислов различных металлов различна. У железа, например, она непрочная, плотность ее легко нарушается, и железо ржавеет. У таких металлов, как алюминий, хром, окисные пленки прочны, плотно прилегают к поверхности и тем самым надежно защищают металл от дальнейших разрушений.

Если химическая коррозия разрушает металл не только с поверхности, но и между зернами кристаллической решетки, проникая в глубь металла, то такую коррозию называют межкристаллитной.

Электрохимическая коррозия - распространенный вид коррозии. Она возникает при действии на металл электролитов - водяных растворов солей, щелочей, кислот и других жидкостей, проводящих ток. Происходящий процесс напоминает действие гальванического элемента. Большинство металлических конструкций - мосты, крыши зданий, машины и т. п., находясь в соприкосновении с влажным воздухом, постоянно покрываются гонким слоем воды. В воздухе, особенно в промышленных районах, всегда содержатся сернистые газы, которые, осаждаясь на металле, соприкасаются с водяными парами и образуют слабые электролиты, вызывающие электрохимическуюкоррозию металла. Зазоры, трещины, царапины на металле ускоряют процесс коррозии.

Меры борьбы с коррозией. Для защиты и предохранения металла, металлических конструкций и деталей машин от коррозии применяютзащитные антикоррозийные покрытия.

Основными способами защиты от коррозии являются легирование, оксидирование, фосфатирование, нанесение металлических и лакокрасочных покрытий и смазка.

Защита от коррозии легированием состоит в том, что один металл легируется другим, более коррозийностойким. Например, стойкость стали повышается добавкой к ней хрома или никеля, т. е. созданиемнержавеющей стали.

Оксидирование заключается в том, что на поверхность алюминиевых деталей наносятся плотные оксидные пленки окиси алюминия.

Применяют два вида оксидирования: химическое и анодное. При химическом оксидировании на поверхности алюминия образуется окисная пленка в результате воздействия химического раствора, в который погружают оксидируемые детали. Процесс анодного оксидирования заключается в том, что на поверхности алюминиевых деталей, подвешенных в электролитной ванне и служащих анодом, под действием электролитически выделяющегося кислорода возникает тонкая пленка окиси алюминия. Для придания деталям из алюминиевых сплавов декоративного вида специальной окраски - золотой, черной, красной и др., эти детали после анодирования покрывают анилиновыми красками.

Оксидирование стальных деталей, иногда называемое воронением, относится к старым методам защиты металла от коррозии. При воронении на поверхности железа создается плотная окисная пленка. В основе воронения лежит реакция взаимодействия железа с какой-нибудь щелочью. Вороненые детали имеют иссиня-черный цвет.

Фосфатирование состоит в покрытии стальных деталей пленкой из нерастворимых фосфорнокислых солей железа и марганца. Пленка, содержащая большое количество мельчайших пор, которые хорошо задерживают такие наполнители, как минеральное масло и краски, плотно сращивается с основным металлом.

Фосфатирование - надежный способ предохранения металла от коррозии. Его также применяют для создания грунта под лакокрасочные покрытия. На Горьковском автозаводе фосфатированию подвергают кузовы автомашины «Волга» для создания грунта под окраску.

Металлические (гальванические) покрытия наносят тремя способами:

1. Погружением деталей в расплавленный защищающий металл. Так осуществляется покрытие цинком (цинкование), оловом (лужение) и алюминием (алитирование);

2. Гальваническим покрытием. При таком способе детали, используемые в качестве катода, погружают в ванну с электролитом, из которого под действием электрического тока выделяется металл, осаждаясь в виде тонкого слоя на детали. Гальванические покрытия производятся при цинковании, кадмировании, хромировании, никелировании, золочении и т. д.;

3. Распылением (шоопированием), заключающимся в нанесении на поверхность детали расплавленного металла при помощи специального аппарата - металлизатора. Такой способ наиболее часто применяют для алитирования.

Лакокрасочные покрытия – это способ, при котором металлические детали, машины, мосты и крыши зданий покрывают масляными красками, эмалями, лаками и растворами смол. Металл можно также защищать нанесением покрытий из разнообразных термопластических материалов путем распыления.

Среди защитных покрытий особое место занимает смазка маслами и жирами. Особенность смазки состоит в том, что ее легко и без всяких повреждений удаляют с поверхности деталей. Для продолжительной защиты применяют вазелин, пушечную смазку, а для временной защиты - жидкие масла.

Рисунок 4– Виды коррозии: 1 - равномерная, 2 - неравномерная, 3 - избирательная, 4 - пятнами, 5 - язвенная, 6 - точечная,7 - межкристаллитная, 8 - коррозионное растрескивание, 9 - подповерхностная

К дефектам сварных соединений относятся различные отклонения от установленных норм и технических требований, которые уменьшают прочность и эксплуатационную надежность сварных соединений и могут привести к разрушению всей конструкции.

Наиболее часто встречающиеся дефекты можно разделить на следующие основные группы: дефекты формы и размеров сварных; швов; дефекты макро- и микроструктуры; деформации и коробление; сварных конструкций.