МДС 53-2.2004 Диагностирование сварных стальных конструкций

МЕТОДИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ


ДИАГНОСТИРОВАНИЕ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

МДС 53-2.2004

УДК 69+624.014.04


Методический документ разработан ООО "Институт проблем технической диагностики и неразрушающих методов испытаний "ДИМЕНС-тест"" (канд. техн. наук С.В. Жуков, инж. В.С. Жуков, Н.Н. Капица) и Федеральным государственным унитарным предприятием "Конструкторско-технологическое бюро бетона и железобетона" (ФГУП КТБ ЖБ) (канд. техн. наук Г.Г. Гурова, инж. A.M. Лошаков, О.С. Черепанова).

Согласован Федеральным агентством по строительству и жилищно-коммунальному хозяйству 20.01.2005 г. (канд. техн. наук С.Ю. Сопотько, канд. техн. наук Ф.В. Бобров).

Разработан впервые и предназначен для специалистов, занимающихся неразрушающим методом контроля при изготовлении, монтаже, обследовании и эксплуатации стальных конструкций.


1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Диагностирование стальных конструкций неразрушающим методом на основе явления магнитомеханической анизотропии металла применяется при изготовлении, монтаже, обследовании и эксплуатации стальных конструкций, в том числе со сварными соединениями (приложение А).

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем МДС использованы следующие нормативные документы:
Федеральный закон № 1-ФЗ от 10.01.2002 г. "Об электронной цифровой подписи"
СНиП 12-01-2004 Организация строительства
СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции
СНиП 3.05.03-85 Тепловые сети
СНиП 3.05.04-85* Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации
СНиП 3.05.05-84 Технологическое оборудование и технологические трубопроводы
СНиП 12-03-2001 Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования
ГОСТ 380-94 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки
ГОСТ 3242-79 Соединения сварные. Методы контроля качества
ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры
ГОСТ 10704-91 Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент
ГОСТ 10922-90 Арматурные и закладные изделия сварные, соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Общие технические условия
ГОСТ 23118-99 Конструкции стальные строительные. Общие технические условия
ГОСТ 26047-83 Конструкции строительные стальные. Условные обозначения (марки)
ГОСТ 27772-88 Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия
СП 53-101-98 Изготовление и контроль качества стальных строительных конструкций
ПОТ РМ-016-2001. РД 153-34.0-03.150-00 Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок.

3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Концентрация механических напряжений (КМН) - явление местного повышения уровня механических напряжений, обусловленное физико-механическими или конструкционными аномалиями в данной точке изделия.
Коэффициент концентрации механических напряжений (КМН) - отношение напряжения в точке конструкции к значениям напряжения в этой же точке при отсутствии причины местной концентрации напряжений. Безразмерная величина.
Разность главных механических напряжений (РГМН) - параметр, характеризующий диапазон верхней и нижней границ нормальных напряжений, действующих по площадкам (сечениям), где отсутствуют касательные напряжения.
Остаточные пластические деформации (ОПД) - пластические деформации, возникающие в результате воздействия нагрузок, превышающих допустимые величины, и не исчезающие после снятия нагрузок.
Напряженно-деформированное состояние (НДС) - состояние изделия, возникающее в результате воздействия нагрузок.
Изострессы - линии поверхности изделия, в любой точке которых РГМН имеет постоянное значение.
Градиент РГМН - скорость изменения РГМН по заданному проектом направлению.

4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.1 Основой методики настоящего МДС являются положения механики разрушения упруго-пластических металлов, согласно которым необходимым и достаточным условием разрушения является наличие местной концентрации механических напряжений (КМН) и/или высокого градиента разности главных механических напряжений (РГМН). Перечень используемых сокращений приведен в приложении Б.
4.2 Методика использует явление магнитомеханической анизотропии металла и предусматривает выявление неразрушающим контролем участков металлических конструкций (МК) с опасными КМН и/или высоким градиентом РГМН, обусловленных:
наличием дефектов сварки и основного металла типа разрыва сплошности (трещин, несплавлений, вырывов, прожогов, расслоений, неметаллических включений, царапин, задиров, закатов и др.);
наличием дефектов типа уноса металла (коррозионных повреждений и т.п.) или структурного перерождения металла;
сложным напряженно-деформированным состоянием конструкций, вызванным, например, сезонным пространственным перемещением или схемой работы в условиях защемления;
различными нарушениями и отступлениями от технологий, допускаемыми при монтаже, эксплуатации и ремонте металлических конструкций;
влиянием природно-климатических, сезонных и экологических факторов.
4.3 Методика предусматривает выявление и оценку концентрации механических напряжений, градиентов РГМН и положение областей с остаточными пластическими деформациями (ОПД) участков конструкций:
предрасположенных к разрушениям из-за имеющихся развитых (сформированных) опасных и развивающихся (зарождающихся) КМН и градиентов РГМН в сварных швах, местах гибки, в углах креплений и т.д.;
с пластической (в том числе остаточной термопластической) деформацией и остаточными термическими (в том числе сварочными) механическими напряжениями основного металла и околошовной зоны (например, границы зоны термического влияния);
имеющих язвины коррозии, микротрещины стресс-коррозии, питтинги, закаты, опасные царапины и другие дефекты типа нарушения сплошности основного металла.
Выявление и оценку КМН, градиентов РГМН и положение областей с ОПД участков конструкций осуществляют путем их сканирования непосредственно на месте. Затем с помощью ПЭВМ по специальной программе автоматически получают карты РГМН и КМН.
Примечание - Комментарии к картам могут содержать рекомендации по эффективным дальнейшим действиям: оптимальному варианту ремонтно-восстановительных работ, виду последующих традиционных разрушающих или неразрушающих испытаний и т.д.

4.4 Методику используют при трех вариантах диагностирования:
Обзор - применяется для предварительной оценки распределения параметров полей механических напряжений при обследовании металлических конструкций с большой протяженностью сварных швов и/или большой площадью основного металла перед применением традиционных методов контроля, регламентированных проектом и действующей научно-технической документацией (НТД).
Поиск - применяется для оперативного выявления участков с опасными КМН, РГМН и ОПД на ограниченных площадях металлических конструкций для принятия решения совместно с проектными организациями по конкретным ситуациям.
Контроль - применяется для детального выявления участков с опасными КМН, РГМН и ОПД с целью точного определения координат дефектов и специфического распределения напряженно-деформированного состояния с оценкой степени их опасности математическими методами с помощью ПЭВМ.
4.5 Периодичность, зоны и объемы (отдельные или все стадии) технического диагностирования определяются НТД, положениями данного СП и требованиями проектно-конструкторской документации.
4.6 Методика применяется на любой стадии производства (после прокатки, рулонирования, механической обработки, сварки, грунтования, окраски, цинкования и т.д.), в диапазоне температур от -10 °С до +40 °С, в любом пространственном положении узлов или самих металлических конструкций.
4.7 Результаты диагностирования металлических конструкций по настоящей методике следует использовать для разбраковки продукции в сочетании с данными, полученными традиционными методами контроля и по результатам обследования другими методами, - для дифференцированного анализа эксплуатационных, ремонтных и конструктивных причин, влияющих на надежность и долговечность металлических конструкций зданий и сооружений, и установления остаточного ресурса.
4.8 Диагностирование рассматриваемым методом как первичное, так и после восстановления (ремонта) обследованной зоны (участка шва и пр.) проводится по заявкам отдела технического контроля (ОТК), служб качества, главного сварщика, сотрудника испытательной лаборатории или иного подразделения строительной организации, ответственного за качество и эксплуатационное состояние металлических конструкций.
4.9 Требования к инженерно-техническим работникам (ИТР), операторам-дефектоскопистам и оборудованию приведены в разделах 5 и 7.
4.10 Протоколы испытаний формируются на бумажном носителе и/или в электронном виде с приданием им юридической силы на основании Федерального закона от 10.01.2002 № 1-ФЗ "Об электронной цифровой подписи", входят в комплект исполнительной документации и должны храниться в установленном порядке.

5 ПРИБОРЫ И ОСНАСТКА

5.1 Комплект оборудования для выполнения контроля неразрушающим методом на основе явления магнитомеханической анизотропии металла предназначен для:
выявления развитых и зарождающихся КМН и градиентов РГМН, обусловленных дефектами типа нарушения сплошности металла и инородных включений;
обнаружения КМН и градиентов РГМН иной природы, не связанных с нарушениями сплошности металла и наличием инородных включений;
сбора информации, необходимой для оценки степени опасности обнаруженных КМН и градиентов РГМН;
экспресс-оценки остаточного ресурса металлических конструкций по параметрам изменения КМН, РГМН и ОПД во времени;
оперативной подготовки сертификатов (или паспортов) металлических конструкций с учетом результатов обследования;
архивирования результатов диагностирования в цифровом виде с защитой от несанкционированного доступа и приданием им юридической силы.
5.2 Комплект оборудования состоит из прибора, преобразователей, эталонных образцов и программного обеспечения.
5.3 Комплект оборудования с определенной длиной кабелей должен обеспечивать пошаговое перемещение преобразователя, ручное сканирование поверхности обследуемого участка, выполнение измерения в заданных точках поверхности, автоматическую запись результатов измерений в память для последующей автоматической обработки.
5.4 Базовым прибором общей серии "Комплекс-2" для строительства является прибор "Сканер-дефектоскоп магнитоанизотропный марки "Комплекс-2.05"" с преобразователями (приложение Г).
Примечание - Допускается применение приборов иных типов, если технические характеристики выходных документов - карт КМН и РГМН, автоматически формируемых с их помощью, не снижают эффективность диагностики объекта, а прикладное программное обеспечение гарантирует архивирование баз данных и защиту формируемых документов, в том числе с применением электронно-цифровой подписи.

6 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ

6.1 Подготовительные операции

6.1.1 Перед началом работ оператор-дефектоскопист должен иметь карту контроля, включающую в себя:
характеристику объекта, адрес, условное обозначение металлических конструкций, шифр чертежей с указанием ориентации оси металлических конструкций, поэтажную схему;
вид диагностирования - обзор, поиск, контроль;
марки основного и сварочных материалов;
сведения об объекте контроля (основной металл, сварной шов, шов под наплавкой и т.д.);
тип сварного соединения;
ф.и.о., личное клеймо сварщика;
ф.и.о. оператора-дефектоскописта, номер удостоверения, уровень квалификации;
номер сканера-дефектоскопа с датой последней калибровки;
конструктивные элементы;
размер проверяемых зон, их число;
назначение зоны и шага сканирования с учетом цели диагностирования, вида (класса) сооружения или типа конструкции, предполагаемой (проектной) схемы нагружения (работы), поставленной задачи по проекту;
порядок проведения контроля (при необходимости).
6.1.2 Каждая карта контроля должна иметь свой индивидуальный учетный номер. Не допускается составление одной карты контроля даже для серии однотипных сварных соединений.
6.1.3 Карты в печатном виде оформляет оператор-дефектоскопист, имеющий квалификацию не ниже II уровня.
6.
...