Современные подходы к оценке НДС сварных металлических конструкций

бенз(а)пиреном сегодня отсутствуют, несмотря на очевидную актуальность вопроса, который пока приходится решать эмпирическим путем. Это обстоятельство, как и сказанное выше о нефтепродуктах и цинке, ставит перед прикладной наукой важные задачи по оценке загрязнения почвенного покрова, в решении которых остро нуждается дорожная отрасль.

Литература:

1. Коваленко В. И. Радиационный контроль при строительстве автомобильных дорог // Экология производства. Опыт предприятий. 2005. - № 4.

2. Рекомендации по учету требований по охране окружающей среды при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов (согласованы с Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ № 03-19/АА от 19.06.1995). - М., 1995.

3. Леонов Е. А. Гидроэкологические аспекты очистки сточных вод при разработке транспортно-технологических систем // Научно-технический информационный сборник. 2006. - № 5.

4. Марков С. Б., Пшенин В. Н. Проблемы нормативного обеспечения защиты от транспортного шума // НПК: Защита населения от повышенного шумового воздействия. - СПб., 2006.

5. Методика определения выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух от автотранспортных потоков, движущихся по автомагистралям Санкт-Петербурга.- СПб., 2005.

6. Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов. - СПб., 1999.

7. Методика расчетов выбросов в атмосферу загрязняющих веществ автотранспортом на городских магистралях. - М., 1997.

8. Специальный технический регламент «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ» (утв. постановлением Правительства РФ № 609 от 12.10.2005), - М., 2005.

9. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросе предприятий. ОНД-86 / Под ред. М. Я. Берлянда и др.- Л., 1987.

10. Методические рекомендации по оценке необходимого снижения звука у населенных пунктов и определению требуемой акустической эффективности экранов с учетом звукопоглощения (утв. распоряжением Министерством транспорта РФ № ОС-362-р от 21.04.2003), - М., 2003.

11. Рекомендации по учету требований по охране окружающей среды при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов (согласованы с Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ № 03-19/АА от 19.06.1995). - М., 1995.

12. СНиП 23-03-2003 «Защита от шума».

13. СН 2.2.4/2.1.8.583-96 «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки».

14. СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги».

15. СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод». Федеральный центр Госсанэпидемнадзора Минздрава России, - М., 2000.

16. Пшенин В. Н., Марков С. Б., Бутянов М. С. Главная дорога России в зеркале экологических проблем // KOREAL. 2007. № 2.

С.А. Евтюков

Тувинский государственный университет

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ НДС СВАРНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

КОНСТРУКЦИЙ

В процессе эксплуатации металлические конструкции подвергаются воздействию не только различных нагрузок, но и различных по степени агрессивности коррозионных сред, которые приводят к изменению геометрических характеристик конструкций и физико-механических свойств металла.

Ключевые слова: эксплуатация, металл, сварка, конструкции.

S.A.Evtjukov

MODERN APPROACHES TO THE ESTIMATION OF THE VAT OF WELDED

METAL DESIGNS

While in service metal designs are exposed to influence not only various loadings, but also various on degree of aggression of corrosion environments which lead to change of geometrical characteristics of designs and physicomechanical properties of metal.

Keywords: operation, metal, welding, designs.

Во время эксплуатации металлические конструкции подвергаются воздействию не только различных нагрузок, но и различных по степени агрессивности коррозионных сред, которые приводят к изменению геометрических характеристик конструкций и физико-механических свойств металла. При длительной эксплуатации в них проходят процессы старения стали, приводящие к значительному изменению механических свойств. Кроме того, в деталях машин, элементах и узлах конструкций могут присутствовать дефекты, полученные при изготовлении, транспортировке, монтаже и

эксплуатации, способствующие появлению локальных зон концентрации напряжений (КН), наиболее опасные из которых могут привести к разрушению конструкции.

В связи с вышесказанным проблема выявления действительного технического состояния сварных металлических конструкций, оценка их напряженно-деформированного состояния и прогнозирование возможности дальнейшей эксплуатации является одной из главных при обследовании и испытании металлических конструкций. Эта проблема тесно связана с другой -проблемой оценки их надежности. Основным свойством, определяющим надежность металлических конструкций, является безотказность их работы -способность сохранять заданные эксплуатационные качества в течение определенного срока службы [1].

Необходимость в изучении действительной работы деталей машин и элементов конструкций возникает при техническом перевооружении производства, а также при решении вопросов об изменении действующих нагрузок (ухудшение эксплуатационных качеств, изменение режимов, возникновение дефектов), то есть при решении вопроса о возможности дальнейшей эксплуатации обследуемого объекта [2].

Надежность и работоспособность металлических конструкций определяются как эксплуатационными нагрузками, так и внутренними напряжениями, возникающими в элементах конструкций в процессе их изготовления, транспортировки и монтажа. В то же время достоверная информация о величине и распределении внутренних напряжений, как правило, отсутствует, поэтому действительная картина напряженно-деформированного состояния может значительно отличаться от принятой в расчете, что затрудняет проведение мероприятий по повышению надежности металлоконструкций в процессе длительной эксплуатации, реконструкции и ремонте.

Следует подчеркнуть, что надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, или определенные сочетания этих свойств, что в значительной части зависит от вида изделия.

Под надежностью понимают «свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки» [3].

Если объект является потенциальным источником опасности, важным понятием является «безопасность». Безопасность - это «свойство объекта при изготовлении и эксплуатации и в случае нарушения работоспособного состояния не создавать угрозу для жизни и здоровья людей, а также для окружающей среды». Хотя безопасность не входит в общее понятие надежности, однако при определенных условиях тесно связана с этим понятием, например, если отказы могут привести к условиям, вредным для людей и

окружающей среды сверх предельно допустимых норм.

Обеспечение надежности металлических конструкций является особенно острой проблемой при наличии сварных соединений. Источники разрушения в этом случае достаточно разнообразны. В первую очередь это технологические несплошности (дефекты), которые возникают в процессе изготовления сварных конструкций. Их наличие, а также конструктивных концентраторов напряжений (резкие переходы от одного элемента к другому, от основного металла к металлу шва) способствуют снижению надежности сварного соединения. Отрицательное влияние несплошностей проявляется и при статическом приложении нагрузок при неблагоприятном сочетании с остаточными напряжениями, при работе в коррозионных средах иусловиях низких температур. Особенно сильное влияние несплошностей проявляется при работе конструкций под усталостной нагрузкой. В этом случае даже небольшой дефект или концентратор напряжений может стать источником зарождения трещины.

Следует отметить, что ни один из способов сварки не гарантирует получение бездефектных сварных соединений, так как на их качество оказывают влияние не только факторы металлургического характера, но и технологического и даже организационного, задача регулирования и поддержания которых в необходимых пределах полностью не решена.

В настоящее время поведение сварных МК при действии механических нагрузок исследовано достаточно полно. Однако количество работ, посвященных изучению поведения этих конструкций с учётом влияния коррозионных сред, сравнительно мало. Тем более что многие МК длительное время эксплуатировались и эксплуатируются в условиях совместного воздействия нагрузок и коррозионных сред, что приводит к значительному изменению

их физико-механических характеристик. Однако учитывая невозможность замены этих конструкций (по экономическому или другим соображениям), возникает задача оценки их действительного напряженно-деформированного состояния с учётом происшедших за время эксплуатации изменений, чтобы оценить безопасность дальнейшей безаварийной работы и определить необходимость принятия превентивных мер (защита, усиление). Учет влияния коррозионного воздействия на эксплуатируемые конструкции позволит найти наиболее выгодные инженерные решения, обеспечить безопасные условия работы и улучшить экологию.

В имеющейся нормативно-технической документации (НТД) не отражается кинетика коррозионных процессов, происходящих при работе конструкций в коррозионной среде под нагрузкой, взаимное влияние коррозионных процессов и напряженно-деформированного состояния металлоконструкций. В связи с этим важной задачей является определение мест коррозионных повреждений и проведение постоянного или периодического мониторинга развития повреждения. На этой основе возможна разработка методов и алгоритмов расчета металлических конструкций, работающих в коррозионных средах. Эти методы должны учитывать изменение геометрических характеристик элементов конструкций и физико-механических характеристик материалов и позволять расчетным путем оценивать несущую способность и долговечность конструкций.

Следует подчеркнуть, что расчет сложных металлоконструкций с учетом влияния коррозионной среды осложняется ещё и тем, что при наличии большого числа элементов в конструкции их расчет, даже без учета влияния коррозионной среды, очень сложен. Тем более что учет влияния коррозионной среды приводит к необходимости учета изменения физико-

механических характеристик каждого элемента и неоднократному расчету сложных стержневых МК в каждый последующий момент времени. В связи с вышесказанным исследования по оценке действительного НДС сварных МК различного назначения являются весьма актуальными.

Проблема надежности металлических конструкций и сооружений является одной из актуальных проблем современного научно-технического развития, особенно для объектов, эксплуатирующихся в экстремальных условиях (при высоких статических и динамических нагрузках, в соприкосновении с пожаровзрывоопасными средами и пр.). Для предотвращения аварий и их возможных тяжелых последствий в последнее время предъявляются повышенные требования к проведению контроля технического состояния в рамках системы экспертизы промышленной безопасности опасных производственных объектов

Ростехнадзора РФ [4].

Контроль технического состояния металлических конструкций

Обследование эксплуатируемых конструкций проводится с целью получения необходимых данных для оценки технического состояния и принятия проектных решений по ремонту или реконструкции объекта [5, 6]. Необходимость в проведении обследования возникает при длительных сроках эксплуатации зданий и сооружений, а также:

• при обнаружении существенных дефектов и повреждений эксплуатируемых конструкций, оценку которых не может дать служба эксплуатации предприятия;

• в случае проведения реконструкции с изменением объемно-планировочного решения (увеличение высоты, изменение шага колонн и т. д.) или повышения нагрузок и интенсивности эксплуатационных воздействий;

• при изменении в нормативно-технической документации требований к расчетам (увеличение снеговой нагрузки и т. п.);

• после аварий аналогичных сооружений.

В процессе технического диагностирования выявляются дефекты и повреждения конструкций, уточняются конструктивная схема сооружения, а также сечения элементов и узлов, определяются нагрузки и воздействия и оценивается качество конструкционных материалов.

Техническое диагностирование может быть как выборочным, так и полным. Если конструкция находится в удовлетворительном состоянии и не имеет существенных дефектов и повреждений, и при реконструкции не предполагается увеличение нагрузок, как показывает опыт, достаточно обследовать детально 20 % однотипных конструкций (балок, ферм, колонн и т. д.), находящихся в наиболее неблагоприятных условиях работы: зонах повышенной агрессивности коррозионной среды, вибрации и т. д. Если при этом обнаружены существенные дефекты и повреждения, снижающие несущую способность конструкции, или выявлены значительные отступления от проекта (марки стали, замена сечений и т. д.), проводится полное обследование всех элементов.

Периодический контроль. В процессе эксплуатации сварных МК необходим периодический контроль их состояния, который проводят через определенные промежутки времени, устанавливаемые на основании результатов предыдущих наблюдений, условий эксплуатации конструкций и коррозионной стойкости материалов конструкций, степени полноты выполнения и качества текущих ремонтов.

Периодический контроль состояния конструкций бывает:

• выборочный - проводится не реже двух раз в год с целью установления степени стабильности

технологических процессов и других факторов, определяющих агрессивность среды, и для выявления фактов отклонения условий эксплуатации конструкций от предусмотренных проектом, таких как появление протечек в кровле, изменение характера технологических процессов, появление условий для чрезмерного нагрева конструкций и разрушение защитных покрытий, деформирование конструкции, способное вызвать отслоение

покрытий, и др. При этом проводят осмотр конструкций с детальным осмотром элементов, которые наиболее близки к источникам агрессивных выделений: не менее 10 % - в слабоагрессивных средах, 20-25 % - в среднеагрессивных и 30-35 % - в сильноагрессивных;

• сквозной контроль осуществляется в процессе проведения текущих ремонтов, но не реже, чем указано в табл. 1.

Таблица 1

Максимальные промежутки времени (лет) между работами по периодическому контролю состояния металлоконструкций при эксплуатации в средах со степенями агрессивного воздействия

слабоагрессивной среднеагрессивной сильноагрессивной

8 5 3

При периодическом контроле устанавливают наличие отклонений в техническом состоянии конструкций и состоянии противокоррозионной защиты по сравнению с результатами предыдущего обследования по следующим показателям:

• степени агрессивного воздействия среды;

• особенностям конструктивной формы, способствующим ускорению коррозии;

• несоответствию проекту материалов и толщины защитного покрытия;

• отклонениям в показателях электрохимической защиты;

• наличию дефектов защитных покрытий;

• наличию участков поверхностной коррозии;

• появлению потеков атмосферных осадков и технологических растворов на конструкциях;

• ослаблению или выпадению болтов, заклепок;

• наличию прожогов элементов конструкций и защитных покрытий от воздействия сварки или других термических воздействий;

• наличию не предусмотренных проектом отверстий;

• наличию деформаций элементов, конструкций;

• наличию источников абразивного износа или лучистого нагрева;

• появлению других дефектов защитных покрытий и металла, а также изменений условий эксплуатации, создающих угрозу коррозионного поражения конструкций.

Результаты периодического контроля оформляются актами, прилагаемыми к паспортам на здания и сооружения.

Результаты периодического контроля учитываются при назначении сроков текущих ремонтов конструкций, защитных покрытий и оборудования для электрохимической зашиты, а также могут служить основой для проведения обследования, разработки проектов на капитальные ремонты и совершенствование противокоррозионной защиты конструкций.

Внеочередной контроль. Внеочередной контроль проводят в случаях, когда конструкции подверглись значительным коррозионным поражениям, возникшим вследствие нарушений технических требований при изготовлении, транспортировании, складировании, монтаже и эксплуатации конструкций. Обследование конструк-

ций, защитных покрытий и оборудования для электрохимической защиты проводится в следующих случаях:

• когда конструкции зданий и сооружений, эксплуатируемые в средне агрессивных и сильноагрессивных средах, в течение длительного времени не были обеспечены периодическим контролем и не подвергались текущим ремонтам;

• когда конструкции подвергались существенному коррозионному повреждению в результате чрезмерно длительного транспортирования, хранения или монтажа;

• перед реконструкцией, модернизацией либо перестройкой здания или сооружения с сохранением конструкций, находящихся в эксплуатации;

• перед восстановлением конструкций, поврежденных в результате аварии или стихийного бедствия;

• перед повторным использованием конструкций временных сооружений (путепроводов, эстакад и т. п.);

• когда намечается существенное ужесточение условий эксплуатации конструкций в результате изменения технологической схемы производства или повышения мощности оборудования, способного выделять агрессивные вещества;

• когда осуществление периодического контроля за конструкциями сооружений в полном объеме является экономически необоснованным;

• на основании предписаний территориальных органов Ростех-надзора.

Обследование состоит из предварительной оценки технического состояния

конструкций и сооружений, защитных покрытий и оборудования для электрохимической защиты и, в случае необходимости, специального обследования.

При предварительной оценке технического состояния конструкций и сооружений производят либо сплошной, либо выборочный осмотр конструкций.

Перед проведением работ необходимо получить исходные данные о конструкциях объекта которые могут содержаться в следующих документах:

• паспорте на здание или сооружение;

• комплектах общестроительных чертежей с указанием изменений, внесенных при производстве работ;

• акте освидетельствования скрытых работ и акте промежуточной приемки отдельных ответственных конструкций;

• журналах производства работ и авторского надзора;

• комплектах рабочих чертежей КМ и КМД с расчетами конструкций и согласованными отступлениями, допущенными при изготовлении и монтаже;

• актах проверки качества сварных швов;

• сертификатах, технических паспортах и других документах, удостоверяющих качество материалов, конструкций и деталей (стали, метизов, сварочных материалов и т. д.);

• актах на окрашивание, выполненное на монтаже;

• актах приемки здания в эксплуатацию с указанием недоделок, актах устранения недоделок;

• актах приемочных испытаний в процессе эксплуатации;

• техническом журнале по эксплуатации здания;

• актах результатов периодических осмотров конструкций;

• отчетах о заключении специализированных организаций о ранее выполненных обследованиях;

• документах о текущих и капитальных ремонтах, усилении, реконструкции, окрашивании;

• документах, характеризующих фактические технологические нагрузки и воздействия и их изменения в процессе эксплуатации;

• документах, характеризующих физические параметры внутрицеховой среды (состав и концентрация газов, влажность, температура, тепло- и пылевыделение и т.д.;

• актах изыскательских организаций о грунтах и допустимых нагрузках на грунт.

По перечисленной технической документации устанавливают:

• назначение здания или сооружения;

• продолжительность эксплуатации конструкций;

• материалы и конструктивную форму;

• мероприятия по защите от коррозии;

• данные об изменении условий эксплуатации со времени строительства в результате изменения технологических процессов, появления новых источников агрессивного воздействия, подъема грунтовых вод и т. п.;

• уровень и агрессивность технических и грунтовых вод и т. п.

В процессе предварительной оценки технического состояния конструкций и сооружений устанавливают:

• адгезию, остаточную толщину и площадь повреждения защитных покрытий;

• площадь поверхности конструкций, покрытую продуктами коррозии, вид и глубину ее проникновения;

• возможность местной механической очистки конструкций от продуктов коррозии с целью проведения частичного восстановления защитных покрытий;

• источники агрессивного воздействия, вызывающие местное разрушение покрытий и коррозию металла;

• динамику разрушения покрытий и появления признаков коррозии в зависимости от удаления от источников загрязнения, изменения расположения поверхностей элементов конструкций в пространстве; наличия щелей, узких зазоров; сварных швов, острых кромок, дефектов изготовления;

• ориентировочно среднюю скорость проникновения коррозии в зависимости от тех же факторов;

• динамику изменения параметров электрохимической защиты.

При проведении специального обследования проводят обмеры дефектов и повреждений и фиксацию их расположения на конструкции.

Основные этапы диагностики технического состояния. В общем случае при экспертизе технического состояния конструкций проводится следующий комплекс работ:

• анализ технической документации;

• натурное исследование, включающее: визуально-оптический и измерительный контроль (ВИК); выявление отклонений геометрических размеров и взаимного расположения деталей и узлов от проектных; толщинометрию элементов конструкции; замеры твердости металлов; разрушающий и неразрушающий контроль (НК) сварных соединений и потенциально опасных участков;

• лабораторные исследования физико-механических свойств, химсостава, структуры металла контрольных вырезок;

• оценка фактической и прогнозируемой нагруженности элементов конструкции сооружений экспериментальными (тензометрия и т. п.) и расчетными методами (с учетом выявленных дефектов и коррозионных повреждений, фактических свойств материала и т. п.);

• расчет напряженно-деформированного состояния элементов конструкции;

• расчет усталостной прочности;

• выяснение причин возникновения дефектов и повреждений и оценка их влияния на работоспособность конструкций и сооружений;

• разработка комплекса мероприятий, увеличивающих остаточный ресурс;

• разработка предложений по изменению системы технического обслуживания (ТО) и планово-предупредительного ремонта (ППР) в период дальнейшей эксплуатации;

• оценка остаточного ресурса, оформление результатов выполненных исследований и расчетов;

• классификация технического состояния конструкций;

• составление заключения о возможностях и условиях безопасной эксплуатации объекта.

Проверочный расчет конструкций выполняется с целью оценки:

• возможности дальнейшей эксплуатации конструкций без ограничений;

• необходимости усиления конструкций;

• необходимости ограничений эксплуатации конструкций до плановых ремонтно-восстановительных работ;

• необходимости немедленного прекращения эксплуатации для ликвидации аварийной ситуации.

Заключение об оценке технического состояния конструкций включает:

• ведомости дефектов, обнаруженных при обследовании;

• справку о характере и интенсивности коррозионного воздействия среды на конструкции;

• справку о величине фактических и прогнозируемых нагрузок и воздействий на конструкции;

• результаты проверочного расчета конструкций;

• рекомендуемые конструктивные решения по восстановлению несущей способности или усилению конструкций, а также мероприятия по защите конструкций от коррозии.

По результатам проведенной экспертизы техническое состояние зданий и сооружений, а также их отдельных конструктивных элементов, узлов и соединений можно отнести к одному из следующих:

• работоспособное - состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации;

• ограниченно работоспособное -состояние объекта, для обеспечения функционирования которого необходимо проведение специальных (допустимых условиями эксплуатации) мероприятий по контролю за состоянием конструкций, параметрами технологического процесса, нагрузками и другими условиями эксплуатации (возможно с ограничениями по продолжительности и зонам функционирования);

• неработоспособное - состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Неработоспособное (сущее-ствующее или прогнозируемое по расчету) состояние конструкции является одним из предельных состояний по классификации СТ СЭВ 3972-83, и без усиления конструкция не может быть допущена к эксплуатации.

Необходимость усиления или ремонта определяется:

• наличием недопустимых дефектов и повреждений, в результате которых не обеспечиваются требования прочности, жесткости и соответствия условиям эксплуатации;

• повреждением воздействиями стихийного характера;

• изменением условий эксплуатации, связанных с изменением габаритов здания, нагрузок, расположения оборудования, интенсификацией технологического процесса при реконструкции, реновации и др.

Усиление или восстановление первоначальной проектной несущей способности конструкции является крайним средством достижения нормальных условий эксплуатации, когда этой цели нельзя достичь ни за счет выявленных резервов несущей способности, ни путем уменьшения постоянных или временных нагрузок, действующих на конструкцию.

Анализ методов оценки НДС сварных МК

Решением проблемы оценки НДС эксплуатируемых МК занимаются практически все диагностические центры мира. Однако до сих пор эффективных методов и методик оценки НДС металла, которые можно использовать для практических целей, не предложено.

Проведенный анализ различных методов определения остаточных и действующих напряжений в металле выявил значительные трудности в решении этой проблемы. Так, например, разрушающие методы контроля для этих целей нашли ограниченное применение, а для определения действующих (в процессе эксплуатации) напряжений практически не пригодны. В то же время традиционные методы неразрушающего контроля (УЗК, рентгеновские и др.) направлены, в основном, на поиск конкретных, уже имеющихся дефектов. При этом существующие нормы по допустимости таких дефектов, например, в сварных соединениях, преимущественно основаны на накопленных статистических данных и в инструкциях носят, в основном, условный характер. Научно обоснованных норм по допустимости выявленных дефектов, с точки зрения механики разрушения и прочности элементов конструкций, в широкой практике не наблюдается.

Сложными и до сих пор не решенными традиционной дефектоскопией являются задачи определения коррозионных повреждений в замкнутых элементах конструкций, на внутренних поверхностях трубопроводов, в сварных соединениях, в соединениях небольшой толщины (до 6 мм). Эти задачи усложняются при выявлении этих дефектов на раннем этапе их развития, т. е. когда в структуре металла элементов и узлов конструкций произошли необратимые изменения и повреждение может возникнуть внезапно и, как правило, в тех местах, где оно не

ожидается. Поэтому более сложные задачи, возникающие при оценке технического состояния МК, требуют комплексного применения средств и методов, более сложных в освоении, но более эффективных при контроле изменяющихся свойств металла. К таким методам стоит отнести такие методы и средства, которые позволяют контролировать НДС конструкций.

Для оценки степени опасности дефектов необходимо проводить прочностной поверочный расчет, что в повседневной практике не всегда выполняется. Кроме того, поверочный расчет не дает объективной картины технического состояния эксплуатируемых МК, что связано как с упрощением расчетной схемы конструкции, так и с другими факторами, которые не может учесть поверочный расчет. Это - старение металла в процессе эксплуатации; образование локальных зон концентрации напряжений вследствие перераспределения внешней нагрузки; наличие конструкционных и технологических вырезов; дефекты изготовления, монтажа и эксплуатации конструкции; конструктивные несплошности и наличие сварных соединений. Следует отметить, что в сварных соединениях всегда имеется структурная неоднородность, переходы сварных швов в основной металл, дефекты сварного шва, остаточные внутренние напряжения. При этом значимость остаточных внутренних напряжений в ряде случаев соизмерима с концентрацией напряжений [7,8]. В связи с этим необходимо, в первую очередь, выявлять в элементах конструкций зоны концентрации напряжений, оценивать степень их опасности с последующим определением наиболее опасных из них действующих внутренних напряжений.

Однако большинство методов НК практически непригодно к выявлению как дефектов на ранней стадии их развития, так и зон концентрации

напряжений. При этом в случае, если такие опасные зоны не выявлены, снижается ценность выполнения поверочных прочностных расчетов с целью прогнозирования работоспособности и возможности дальнейшей эксплуатации МК. Наиболее приемлемыми в этом случае являются косвенные методы измерения

действующих внутренних напряжений, к которым можно отнести магнитные методы, использующие эффект магни-тоупругости.

Значительная часть используемых магнитных методов требует проведения предварительного намагничивания или подмагничивания зоны контроля металла с использованием намагничивающих систем. В этом случае трудность намагничивания повышается с увеличением габаритов конструкции, а также с увеличением количества труднодоступных и трудноконтро-лируемых узлов и других мест конструкции. На результаты измерений большое влияние оказывает зазор между поверхностью контроля и

преобразователем, что существенно снижает возможности метода при проведении технического диагностирования сварных соединений, в частности зоны сварного шва и зоны термического влияния. Для повышения надежности и достоверности контроля требуется зачистка поверхности сварного соединения или даже снятие усиления сварного шва, что не всегда представляется возможным и целесообразным. Если учесть, что около 80 % разрушений конструкций происходит в сварных соединениях, то проблема такого контроля усугубляется. Кроме того, в связи со значительными габаритами датчика контроля возникают определенные трудности при поиске локальных зон концентрации напряжений, и в частности - коррозионных повреждений.

В ряде работ [9-13] показано, что весьма перспективными являются методы магнитного контроля, использующие остаточную намагниченность, к

которым относится и пассивный феррозондовый (ПФ) метод, позволяющий проводить измерение напряженности магнитного поля рассеяния и применяемый в данной работе.

Проведенный анализ показал, что систематические исследования по совершенствованию методов и средств контроля и диагностики технического состояния металлических конструкций с целью определения действующих внутренних напряжений и оценки их фактического НДС в условиях упруго -пластической работы отсутствуют. Недостаточно полно рассматриваются вопросы учета влияния химического состава и исходной микроструктуры сталей, вида и режима нагрузок. Практически отсутствуют работы по оценке НДС сварных соединений с учетом их структурной неоднородности при малоцикловом нагружении, по выявлению зон локальных коррозионных повреждений, моделированию кинетики их развития и прогнозу изменения напряженно-деформированного состояния конструкций. Не исследованы возможности проведения магнитного мониторинга металлических конструкций в опасных зонах концентрации напряжений.

Использование магнитомеханичес-кого явления, включающего магни-тоупругий эффект и магнитомеха-нический гистерезис, открывает широкие перспективы для совершенствования и комплексного применения методов и средств контроля и диагностики технического состояния МК с целью повышения уровня их надежной и безопасной эксплуатации. Однако эти возможности в достаточной степени не реализованы, как для выявления зон КН в элементах сварных МК с последующей оценкой степени их опасности с учетом химического состава и исходной микроструктуры стали, так и для определения действующих внутренних напряжений, повышения достоверности прочностного расчета, учитывающего кинетику развития коррозионных повреждений, а также для

последующего магнитного мониторинга выявленных опасных зон КН, что требует проведения значительного объема экспериментальных исследований.

Литература:

1. ГОСТ 27751-88. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету. - Введ. 1988-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 7 с.

2. Дмитрюк, Г. Н. Надежность механических систем / Г. Н. Дмитрюк, И. Б. Пясик. - М.: Машиностроение, 1966. - 182 с.

3. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. [Текст].-Введ. 1990-07-01.-М.: Изд-во стандартов, 1989. - 39 с.

4. Иванов, Е. А. Аттестация - критерий технологической дисциплины НК на опасных производственных объектах / Е. А. Иванов, В. С. Котельников, Н. А. Хапонен, Н. Н. Коновалов, О.

B. Покровская, В. П. Шевченко // В мире НК. -2002. - № 3. - С. 8-10.

5. Металлические конструкции: в 3 т. / под общей ред. В. В. Кузнецова [ЦНИИпроекг-стальконструкцияим. М. П. Мельникова],-М.: Изд-во АСВ, 1998. -Т. 1: Общая часть. [Справочник проектировщика] / под ред. В. В. Кузнецова. - 2004. - 576 с.

6. Шахназаров, С. С. Оценка технического состояния и прогнозирование остаточного ресурса эксплуатируемых стальных стержневых конструкций: автореф. дис. ... канд. техн. наук/ С.

C. Шахназаров. - JL, 1984. - 24 с.

7. Винокуров, В. А. Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности. / В. А. Винокуров, С. А. Куркин, Г.

А. Николаев. - М.: Машиностроение, 1996. - 576 с.

8. Прочность сварных соединений при переменных нагрузках / Под ред. В. И. Труфякова. - Киев: Наукова думка, 1990. - 256 с.

9. Большаков, В. Н. Влияние механических напряжений на локальную остаточную намагниченность / В. Н. Большаков, В. Г. Горбаш, Т. В. Оленович // Известия АН БССР. Серия физико-технических наук. - 1980. - № 1. - С. 109112.

10. Горкунов, Э. С. Устойчивость остаточной намагниченности термически обработанных стальных изделий к действию упругих деформаций / Э. С. Горкунов, В. Ф. Новиков, А. П. Ничипурук [и др.] // Дефектоскопия. - 1991. -№ 2. - С. 68-76.

11. Новиков, В. Ф. Магнитоупругие свойства композиционных материалов, содержащих кабальт / В. Ф. Новиков, А. Е. Прожерин // Физика металлов и металловедение. - 1991. - № 1, - С. 202-205.

12. Новиков, В. Ф. Устойчивость остаточно-намагниченного состояния инструментальных сталей / В. Ф. Новиков, Б. В. Федоров, В. А. Изосимов // Дефектоскопия, - 1995. - №2. - С. 6871.

В. Новиков, В. Ф. О магнитоупругом гистерезисе в сплавах железа с тербием / Ф. Новиков, Е. В. Долгих // Физика металлов и металловедение. - 1980. - Т. 49. - Вып. 2. - 292295.

13. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение.

14. ГОСТ 24450-80. Контроль неразрушающий магнитный. Термины и определения. - Введ. 1982-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1980. - 13 с.

К.В. Кенден

Тувинский государственный университет

ОЦЕНКА РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ РЕСПУБЛИКИ ТЫВА И ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

В статье дается текущее состояние системы энергообеспечения Республики Тыва, а также приведен анализ использования возобновляемых источников энергии Республики Тыва.

Ключевые слова: энергообеспечение, возобновляемые источники энергии, теплоэлектростанции, Тыва, энергия биомассы, энергия солнца, энергия малых рек, энергия ветра.

K.V. Kenden

ASSESSMENT OF RESOURCE POTENTIAL OF RENEWED ENERGY SOURCES OF REPUBLIC TYVA AND POSSIBILITY OF ITS USE

The current condition of the system of Tuvan Republic is given in the article, also were made analyses of renewing energy sources of Tuvan Republic.