Главная > Статьи >

Металлические конструкции, соединенные сваркой, собранные клепкой или резьбовыми крепежами высоко востребованы в строительной сфере. Их применение упрощает и увеличивает скорость обустройства стен, перекрытий, крыш и несущих частей зданий, сооружения мостов и других гидротехнических объектов, изготовление МАФ. Металлоконструкции классифицируют на две категории по степени восприятия нагрузок: стальные, используемые для прочных и тяжелых форм, и легкие – из алюминия и его сплавов, предназначенные для ограждений и отделки объектов. Стандарты производства, разработки проекта, сборки и установки регламентирует ряд нормативных документов: ГОСТ, ОСТ, СП, СНиП. 

Что такое дефекты и причины их образования

Погрешности в геометрии, допуски к нормативам качества, несоответствия с техническими и эксплуатационными параметрами называют дефектами. Они возникают при несоблюдении стандартов проектирования, осуществления технологических процессов, монтажа. Изъяны становятся причинами выхода из строя конструкций во время использования. Второй фактор, способный привести объект к поломке, появлению изъянов или аварии – это нарушение правил эксплуатации. В некоторых случаях причины действуют одновременно. Дефекты проявляются постепенно, на интенсивность их развития влияет: состояние конструкции, время эксплуатации, виды воздействий извне. 

Для выявления дефектов или повреждений проводится исследование, его регламент устанавливает СП 13.102.2003.

Виды изъянов металлоконструкций по проявлениям

Повреждения конструкций из металла принято классифицировать на группы по характеру проявления: 

  • Недостаточность поперечного сечения. Этот параметр точно указывается в проекте. Если отсутствует его часть, или произошло ослабление при монтаже, коррозийном воздействии, абразивном истирании, замене или во время использования, то проявляется дефект. Его основная характеристика – соотношение реального сечения к значению по документации.
  • Прогиб. Показатель данного изъяна – соотношение искривления к длине детали конструкции. 
  • Трещины в деталях или в зонах их соединений. Повреждения этой категории бывают продольными и поперечными. Первые измеряются длиной. Поперечные – соотношением площади, на которой они образовались, к проектным показателям, или длины дефекта к ширине ослабленного элемента.
  • Некачественные соединения. Эти дефекты проявляются из-за нарушения технологических процессов изготовления: неполномерные сварные швы или их отсутствие.
  • Нарушение геометрии. Такие изъяны проявляются прогибами, вмятинами, перекашиваниями или короблением. Для расчетов измеряют размеры дефектной зоны – площадь, ширина или длина, согласно конфигурации конструктивного элемента. 
  • Ослабление крепежных деталей или отсутствие. Виды и количество соединительных деталей описываются в проектной документации по качеству и количеству. Крепеж может быть изначально неправильно установлен, отсутствовать или ослабиться в процессе эксплуатации.
  • Смещение конструкции или ее части. При использовании металлоконструкции само тело или его части могут сместиться относительно конфигурации по проекту. Дефект характеризуется показателями взаимного смещения. 
  • Зазоры в местах соединения. В процессе монтажа в местах соединений оставлены не предусмотренные проектом зазоры. 
  • Повреждение защиты. Лакокрасочные покрытия защищают металл от коррозии, их повреждения чреваты разъеданием металла, характеризуются площадью дефекта. 
  • Коррозия. Разрушение коррозией металлических элементов конструкций коррозией измеряется толщиной и площадью очага.

Разновидности дефектов по причинам возникновения 

Дефекты проявляются или развиваются по разным причинам: ошибки в проектировании, обусловленных изготовлением или монтажом, изменением эксплуатационных условий:

Конструктивные 

Такие дефекты – это последствия ошибок проекта металлоконструкции. Их появление может быть обусловлено тем, что учтены не все эксплуатационные воздействия на сооружение: контакты с агрессивными веществами, перепады температур, потенциальные нагрузки, вероятность изменения их параметров и направления. В итоге используются недостаточно долговечные и надежные материалы, включая антикоррозийные покрытия.

Производственные 

Металлоконструкций изготавливаются на производственных или строительных объектах. В заводских цехах проще сформировать нормальные технологические процессы, как на стадии подготовительных операций, так и во время сварки и нанесения защиты. Но и на производстве могут формироваться конструкционные дефекты при использовании материалов низкого качества, нарушение проектных параметров при сборке, создания сварочных соединений с игнорированием норм и правил.

Нередко изъяны связаны с использованием материалов недостаточного качества для защиты металлов или нарушением технологий нанесения их на поверхности металлоконструкций:

  • Недостаточные подготовительные работы перед окрашиванием, нанесение очень толстого слоя защиты, некорректно подобранные ЛКМ и растворители, наличие в компонентах примесей – это причины по которым в защитном покрытии формируются небольшие отверстия – кратеры.
  • Нарушения технологий нанесения ЛКМ на металлические поверхности являются причинами появления одного из наиболее распространенных дефектов – эффекта «апельсиновой корки».
  • Если лакокрасочные материалы наносятся посредством пневматического оборудования из-за использования загрязненного сжатого воздуха ил плохо проведенных подготовительных работ, поверхности металлоконструкций могут покрываться неравномерно, а защитный слой содержит множество мелких бугорков.
  • Неправильно подобранные лакокрасочные материалы по вязкости, использование несовместимого растворителя, нарушения технологий становятся причинами неравномерного нанесения и сколов ЛКМ.
  • Если ЛКМ наносится пневматическим оборудованием, но неправильно подобрано расстояние между металлоконструкцией и распылителем, или некорректно выставлены показатели давления, защитный слой ложится неравномерно, велики риски формирования конструктивных дефектов.

Эксплуатационные 

Во время использования металлические конструкции полностью или частично могут выйти из строя из-за следующих факторов:

  • При проектировании металлоконструкции были рассчитаны на одни условия внешней среды, но за время их использования ситуация изменилась. На срок службы изделий негативно влияют такие факторы: воздействие агрессивных сред, влага, критично высокие и низкие температуры, их перепады. Особенно, если такие условия длительны или часты.
  • При появлении коррозионных очагов не проводятся своевременные профилактические меры.
  • Если конструкция испытывает нагрузки, более проектных, она деформируется, теряет устойчивость.

Разновидности повреждений по вызывавшим их воздействиям 

На металлоконструкции оказываются различные нагрузки. Их классифицируют по характеру:

Механические 

Иначе такие нагрузки называют силовыми:

  • Они становятся причинами повреждений, если во время проектирования учтены не все или некорректно просчитаны внутренние напряжения и внешние воздействия. Результатом некорректных работ является неправильный подбор элементов конструкции, сочетаний и сечений, неграмотный выбор узлов. 
  • Причинами дефектов могут быть неучтенные трещины в деталях, абразивный износ, брак в швах, прогибы, разбалтывание соединений, искривления. Все это становится причиной потери устойчивости металлической конструкции. 
  • Механические изъяны возникают при изменении реальных характеристик в сравнении с параметрами, заложенными в проекте: сечения деталей, размеры соединений, вид и число крепежей. 
  • Причиной могут быть фактические нагрузки, превышающие расчетные условия, ошибки монтажа по месту расположения деталей, чрезвычайные статические и динамические нагрузки. 
  • Повреждения этой категории могут появиться при создании отверстий, которые не запланированы в проекте, а также удаление необходимых связующих компонентов. 
  • При постоянном динамическом воздействии на конструкции, например, балки кранов, металл начинает уставать, на нем появляются повреждения. Преимущественно это трещины или разрешения в конструкционных деталях, в швах или зонах у соединений.

Температурные: 

  • Постоянное или регулярное воздействие высоких температур вызывает коробление компонентов металлических конструкций, разрушается антикоррозионная защита. Например, металлические конструкции, эксплуатируемые или установленные в горячих промышленных цехах. В них должны быть предусмотрены подвижные связи, которые разрешают трансформироваться при изменении температуры. Если таких решений нет, то будут проявляться циклические напряжения, и далее – искривления, прогибы, трещины. 

Антикоррозионные покрытия сохраняют целостность и свойства до +100 градусов С. Малые и средние конструкционные элементы сохраняют надежность и характеристики до температуры +300 и 400 градусов С соответственно.

  • Низкие температуры приводят к проявлениям излишней хрупкости. Такие условия характерны для неотапливаемых помещений и открытых пространств. Опасно для металла резкое понижение температуры, особенно для конструкций, произведенных из кипящей стали. 

Химические и электрохимические 

Такие воздействия нередко становятся причинами разрушения металла и/или защитного покрытия. Химическая и электрохимическая коррозия характерна для металлоконструкций, эксплуатируемых на производствах, где в технологических процессах используются специальные методики и вещества. Повреждения этой природы классифицируют по двум критериям:

  • Общие повреждения равномерного или неравномерного типа поражают всю поверхность металлоконструкции. Они увеличивают внутренние напряжения и снижают толщину.
  • Локальные поражения представляют собой сквозные и несквозные отверстия, питтинги или язвы. Они сильно увеличивают внутренние напряжения, что при резких механических воздействиях и критично низких температурах, приводит к разрушению.

Резюмируем

Проблему проявления повреждений металлоконструкций можно эффективно решить посредством их усиления: формированием дополнительных соединений, увеличением площади коммутаций конструктивных элементов, корректировкой схем. Еще на стадии проектирования важно учитывать возможные корректировки эксплуатационных условий, изменения нагрузок по силе, направлению и характеру. Большое внимание нужно придавать типу антикоррозионного покрытия и технологии его нанесения.