СТО 36554501-040-2014 Диагностика стальных строительных конструкций. Метод магнитный, коэрцитиметрический

     2 Назначение метода

2.1. Метод МКС базируется на изменении значения коэрцитивной силы Нс в зависимости от степени микроповрежденности и других изменений структуры металла (в зависимости от плотности дислокаций - дефектов кристаллической решетки). Значение коэрцитивной силы в процессе эксплуатации металлоконструкций может изменяться в несколько раз, т.е. метод МКС имеет высокую чувствительность к структурным изменениям, происходящим в металле, в процессе эксплуатации конструкции.

2.2. Значения коэрцитивной силы для каждой марки стали в отожженном состоянии Нс и в предельном состоянии, соответствующем пределу прочности, Нс, позволяют при периодических измерениях коэрцитивной силы Нс прогнозировать поведение (срок службы) элементов металлоконструкции и всей конструкции в целом.

2.3. Значение коэрцитивной силы металлопроката данной марки стали в состоянии поставки Нс всегда больше или равно Нс и зависит от:

- термомеханической обработки при изготовлении проката;

- диапазона изменения содержания легирующих элементов (регламентируется ГОСТ 380 и ГОСТ 19281);

- толщины металла;

- от величины зерна и структурной неоднородности.

2.4. Из легирующих элементов наибольшее влияние на изменение Нс в углеродистых и низколегированных сталях оказывает содержание углерода и хрома. Величина Нс в наибольшей степени зависит от той термомеханической обработки, которой подвергался металл в процессе проката. Значения Нс для металла в отожженном состоянии и Нс для металла с различной термомеханической обработкой для проката из стали одной марки могут отличаться друг от друга до 2-х раз.

2.5. Толщина металла в диапазоне, указанном в п.2.1, оказывает определенное влияние на величину Нс. Нс постепенно (примерно 1,5-2,0 А/см) возрастает при уменьшении толщины металла от 30 до 4 мм. С уменьшением толщины менее 4 мм для проката, изготовленного по одной и той же технологии и стали одной марки, зависимость Нс от толщины с ее уменьшением проявляется все сильнее. ГОСТ 27772 регламентирует толщину проката для строительных металлоконструкций, начиная с 4 мм, но в последнее время получили широкое распространение металлические конструкции из тонкостенных (толщиной 1-3 мм) гнутых и замкнутых (сварных прямоугольных и квадратных труб) профилей. Поэтому, перед обследованием конструкций из таких профилей необходимо провести уточняющие стендовые испытания и построить градуировочные зависимости величины Нc от толщины металлопроката для данных сортамента и марки стали при заданной нагрузке растяжением.

2.6. Предельные значения коэрцитивной силы Нс для данной марки стали могут быть получены в процессе стендовых испытаний на растяжение. Разброс значений Нс, полученных при испытаниях на растяжение, составляет до 10% и практически не зависит от технологических процессов обработки металла в процессе изготовления проката.

2.7. Таким образом, зная марку стали проката и способ его получения (горячекатаный, холоднотянутый, термомеханически упрочненный, после последующей термообработки и т.п.), можно определить значения Нс и Нс, а по результатам измерения текущих значений Нс дать объективную картину усталостно-напряженного состояния элементов строительной конструкции.

2.8. Разность значений - это диапазон изменения коэрцитивной силы, характеризующий потенциальный ресурс конструкции. При этом разность значений характеризует отработанный ресурс, а разность - остаточный ресурс. Зная срок эксплуатации строительной конструкции, можно определить скорость деградации металла (скорость физического износа) за отработанный период и, допуская, что эта скорость остается неизменной, спрогнозировать остаточный ресурс конструкции. Для повышения достоверности прогноза необходимо выполнить в тех же контролируемых зонах несколько периодических во времени измерений Hc.

2.9. Измерения коэрцитивной силы на элементах новых строительных конструкций позволяют получить информацию о НДС металла и сопоставить их с результатами расчетов проектировщиков. Полученные результаты измерений не позволяют выявить ошибки в проведенных расчетах и получить исходные данные для дальнейшего мониторинга конструкции.

2.10. Важно отметить, что коэрцитиметрические измерения позволяют получить объективную картину НДС металла (усталостного состояния) в отличие от результатов расчетов по приближенной модели и табличным значениям, используемыми проектировщиками. Таким образом, МКС является эффективным инструментом при проверке данных поверочных расчетов, а также привязке расчетных моделей к реальному текущему состоянию конструкций.