Диагностика технического состояния материалов портовых гидротехнических сооружений методами неразрушающего контроля. Методические рекомендации

Показание склерометра, у.e.

Рис. 1.3. График зависимости показаний склерометра (усл.ед.) от прочности бетона (МПа): 1 — при горизонтальном направлении удара;

2 — при ударе вверх;

3 — при ударе вниз.

Рис.2.3. Измерение отпечатков: а — на эталонном стержне; б — на бетоне

2.3. За косвенную характеристику прочности бетона принимается соотношение

dб

d э

(диаметра отпечатка на бетоне к диаметру отпечатка на эталонном стерж не).

2.4.По экспериментальным данным результаты определения прочности бетона с помощью эталонного молотка Кашкарова отличаются от контрольных испытаний кубиков, в основном, не более, чем на ±10 -13%.

3.ПОДГОТОВКА ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1.Для проведения лабораторной работы необходимо иметь:

-молоток Кашкарова;

-угловую масштабную линейку;

-эталонные стальные стержни;

-бетонные образцы (элементы) либо реальные объекты;

-копировальную бумаг у.

3.2.Эталонные стержни длиной 150 мм с заостренным концом н арезаются из круглой

прутковой стали марки ВСтЗсп2 или ВСтЗпс2 диаметром 10-12 мм с временным сопротивлением разрыву 42-46 кгс/мм2.

3.3.Эталонные стержни должны быть чистыми, не иметь следов коррозии (синеватая пленка свежепрокатанной стали должна быть сохранена).

3.4.На поверхности ш арика молотка должна быть неповрежденная никелировка (параметр шероховатости не д олжен превышать Rа = 5 мкм). При неообходимости следует заменить изношенный шарик на новый, диаметром 15 мм (от шарикоподшипника).

3.5.Перед испытанием поверхность бетона очищается (ножом, наждачной бумагой) от неровностей и слабой цементной пленки, затем протирается.

4.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1.Эталонный стерж ень вставляют заостренным концом в стакан молотка, преодолевая при этом сопротивление пружины. Стержень продвигают в исходное положение до совмещения его торца с краем прорези стакана. Под действием пру жины шарик молотка прижимается к эталонному стержню, а последний к внутреннему упору головки. При этом следует следить, чтобы стержень находился точно в гнезде упора.

4.2.Для удобства нанесения ударов головку молотка вместе с эталонным стержнем можно слегка поворачивать на нарезке так, чтобы эталонный стержень занимал, по желанию испытателя, любое положение по отношению к рукоятке молотка.

4.3.На намеченном участке поверхности бетона наносят молотком с размаху удар средней силы, обеспечивающей получение отпечатка на бетоне размером не менее 4–5 мм и на эталонном стержне — не менее 2.5 мм.

4.4.Удар должен наноситься с соблюдением техники безопасн ости (в зоне взмаха руки и в направлении эталонно го стержня не должны находиться люди).

4.5.Удары эталонным молотком можно наносить на горизонтальные, вертикальные и наклонные поверхности образцов и конструкций. В момент нанесения удара ось головки молотка должна быть строго перпендикулярна поверхности бетона (рис. 2.2 а).

4.6.Если необходимо установить прочность бетона в точно заданных местах или на узких поверхностях конструкции, то удары наносят по головке эталонного молотка слесарным молотком в заранее выбранных точках, на которых устанавливают эталонный молоток (рис. 2.2 6).

4.7.После каждого удара следует передвигать эталонный стержень в стакане молотка. Расстояние между центрами двух соседних отпечатков на эталонном стержне должно быть не менее 10 мм. Отпечатки должны располагаться по прямой линии.

4.8.Отпечатки на бетоне после каждого удара очерчиваются цветным карандашом и нумеруются. Расстояние между отпечатками на поверхности бетона должно быть не менее

30мм. Для контрастности отпечатков рекомендуется наносить удары через листы копировальной или белой бумаги.

4.9.Для достоверности результатов испытаний наносится серия ударов. Оптимальным количеством считается 10 ударов. После выполнения намеченной серии ударов, диаметры отпечатков последовательно измеряют на бетоне и эталонном стержне, для чего последний извлекают из стакана молотка.

5.ИЗМЕРЕНИЕ ОТПЕЧАТКОВ

5.1.К точности измерения диаметров отпечатков на бетоне и эталонных стержнях предъявляются высокие требования. Точность измерения должна составлять 0.1 мм. Для обеспечения такой точности применяют измерительные лупы, штангенциркуль либо специальную измерительную линейку - угловой масштаб, описанную ниже.

5.2.Угловой масштаб (рис. 2.3) представляет собой две стандартные стальные мерительные линейки, склепанные под углом (отношение сторон треугольника 1:10).

5.3.Процесс измерения заключается в том, что угловой масштаб надвигают раструбом на отпечаток до момента касания его внутренних граней окружности отпечатка Точки касания должны располагаться на одинаковых делениях. По этим делениям и снимают отсчет.

5.4.Учитывая, что отпечаток на эталонном стержне имеет овальную форму, то масштаб надвигают на отпечаток поперек стержня и затем измеряют больший диаметр овала (рис. 2.3). Для получения более отчетливого очертания отпечатков поверхность стержня подшлифовывается тупой стороной ножа по линии отпечатков.

5.5.Учитывая, что нуль на угловом масштабе начинается с деления, равного 100 мм, то из полученного отсчета вычитают 100. Полученный остаток в миллиметрах, уменьшенный в 10 раз (по свойству углового масштаба), и даст величину диаметра с точностью 0.1 мм.

5.6.Например, точки касания приходятся на деление 159 мм. Вычитаем нулевой отсчет, равный 100 мм, и деля остаток на 10, получаем диаметр отпечатка, равный 5,9 мм.

6.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

6.1.Данные измерений диаметров отпечатков на бетоне dб и на эталонном стержне dэ заносят в таблицу и вычисляют среднее значение их отношений с точностью до сотого знака.

6.2.Для получения среднего значения отношения диаметров отпечатков необходимо

сложить отдельно диаметры отпечатков на бетоне и эталонном стержне и вычислить

dб

отношение d э Сразу для всех десяти пар. Предварительно для контроля правильности

результата вычислений проверяют каждое отношение диаметров, которое должно быть больше 1,0.

6.3. Предел прочности бетона R определяется по тарировочному графику (рис. 2.4). на

dб

котором по оси ординат отложены значения отношения d э , а по оси абсцисс — пределы

прочности бетона в кубиках с ребром 200 мм. Полученное значение прочности бетона поданной тарировочной кривой справедливо при влажности поверхности бетона не более

6%.

dб

7.ОБРАБОТКА И ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

7.1.Результаты измерений прочности бетона следует оформить в табличном виде (п.6.1).

7.2.По результатам всей группы студентов требуется найти оценку для математического ожидания прочности бетона и построить доверительный интервал,

соответствующий доверительной вероятности β= 0,93 (число Гаусса tβ = 1,96).

Полученные результ ты на практике не являются самоцелью, а представляют собой данные для последующих расчетов бетонных и железобетонных портовых гидротехнических сооружений, прослуживших определенный срок и обследуемых с целью определения фактических запасов их несущей способности.

8.МЕРЫ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

8.1.К работе с молотком Кашкарова должны допускаться только лица, прошедшие обучение работе с ним в объеме настоящих методических указаний.

8.2.Запрещается работать с молотком с приставных лестниц.

8.3.При нанесении удара молотком запрещается людям находиться в опасной зоне размаха руки и в створе продольной оси эталонного стержня.

III. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОЙ

ТОЛЩИНЫ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ

ПОРТОВЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

1.ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1.Задача проведения лабораторной работы заключается в определении остаточной толщины элементов металлических конструкций эксплуатируемых портовых гидротехнических сооружений, подвергшихся коррозии. Измерения остаточной толщины металлоконструкций осуществляется ультразвуковым импульсным эхо методом с помощью толщиномера УТП-1.

1.2.В результате работы студент должен:

-ознакомиться сконструкцией и принципомдействия ультразвукового толщиномера УТП-1,

-приобрести навыки работы с толщиномером;

-овладеть методикой статистической обработки результатов измерений.

2.ОПИСАНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ТОЛЩИНОМЕРА УТП-1

2.1.Ультразвуковой подводный толщиномер УПТ-1 (в дальнейшем — толщиномер), предназначен для измерения толщины элементов металлоконструкций в надводных и подводных условиях, при одностороннем доступе к поверхности элементов.

2.2.Толщиномер является ультразвуковым контактным толщиномером специального назначения по ГОСТ 23863-83.

2.3.Диапазон измерения толщиномера по стали или алюминию 3–5 мм.

2.4. Абсолютная погрешность измерения толщин в диапазоне измерения — 0,5 мм.

2.5.Дискретность цифрового отсчетного устройства 3–5 мм.

2.6.Электрическое питание толщиномера осуществляется от одной батареи типа "Корунд" или двух батарей типа ЗРЦ53М-3,75В.

2.7.Время непрерывной работы толщиномера от двух батарей ЗРЦ53М-3.75М в режиме измерения толщины не менее 64 час.

2.8.Время установления показаний цифрового индикатора толщиномера с момента обеспечения акустического контакта преобразователя с изделием не более 3 сек.

2.9.Вес толщиномера на воздухе не более 1,9 кг.

2.10.Толщиномер предназначен для эксплуатации в следующих условиях:

2.10.1.Окружающая среда - морская, пресная вода, воздух любой влажности.

2.10.2.Температура окружающей среды 0–35° С.

2.10.3.Внешнее избыточное давление 0–6 кгс/см2.

2.11. Предельные значения параметров контролируемых объектов, ограничивающие область применения толщиномера при их раздельном воздействии:

2.11.1.Максимально допустимое значение параметра шероховатости со стороны ввода ультразвуковых колебаний (УЗК) Rz=160 мкм;

2.11.2.Максимально допустимое значение параметра шероховатости со стороны противоположной стороне ввода УЗК Их Rz =320 мкм;

2.11.3.Максимально допустимый радиус кривизны поверхности полого цилиндра при вводе УЗК со стороны выпуклой поверхности R = 10 мм;

2.11.4.Максимальная непараллелъность поверхностей на участке измерения базовой длиной 20 мм - 3 мм.

3. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ТОЛЩИНОМЕРА УПТ-1

Принцип работы толщиномера основан на ультразвуковом импульсном эхо методе измерения, который использует свойства ультразвуковых колебаний отражаться от границ раздела сред с разными акустическими сопротивлениями.

Передающая пластина акустического преобразователя раздельно - совмещенного типа излучает импульс УЗК через линию задержки (призм) в направлении наружной поверхности изделия, толщину которого надо измерить. Импульс УЗК распространяется в изделии до внутренней поверхности, отражается от нее, распространяется в направлении наружной поверхности, и, пройдя линию задержки (призму), принимается приемной пластиной.

Время распространения УЗК от одной грани изделия до другой и обратно связано с толщиной изделия прямопропорциональной зависимостью, исходя из которой, и определяется толщина изделия:

d = ct

2

где с — скорость распространения УЗК в материале изделия; t — время распространения УЗК от одной грани до другой и обратно

4.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1.Перед измерениями остаточной толщины металлических элементов необходимо очистить их поверхность в местах измерений от продуктов коррозии, обеспечив параметр шероховатости не более Rz=160 мкм.

4.2.При проведении измерений в надводных условиях для обеспечения акустического контакта преобразователя с измеряемой поверхностью, ее необходимо смачивать водой непосредственно перед измерением.

4.3.После включения толщиномер устанавливают на измеряемую поверхность двумя опорами и преобразователем, при этом достигается акустический контакт преобразователя с измеряемой поверхностью, а на цифровом индикаторе появляется значение толщины измеряемой поверхности. Выключение толщиномера происходит автоматически при отрыве преобразователя от измеряемой поверхности через 1,5 - 2 минуты. Количество измерений - не менее 20.

4.4.В случае криволинейности измеряемой поверхности (Трубчатые сваи, криволинейная часть шпунтины, стенка цилиндрического трубопровода, корпус судна и т.д.) происходит поворот головки 1 за счет ее шаровидной формы до тех пор, пока торцевая плоскость головки 1 не станет параллельной измеряемой криволинейной поверхности в точке контакта, что позволяет добиться качественного акустического контакта с измеряемой криволинейной поверхностью и повышает чувствительность электронного блока.

5.ОБРАБОТКА И ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

5.1.Результаты измерений остаточной толщины металлических элементов следует оформить в табличном виде.

5.2.Требуется найти оценку математического ожидания остаточной толщины металлических элементов и построить доверительный интервал, соответствующий

доверительной вероятности β = 0.95 (число Гаусса tβ = 1,96).