Разрушение металла: причины

Разрушение металла — процесс, с которым необходимо считаться при проектировании строительных конструкций. Главные причины разрушения — трещины и коррозия.

Виды разрушения:

1. Вязкое — поражает металлы и сплавы с высокой пластичностью. Возникает при больших нагрузках на сжатие и растяжение. Характерные признаки: обширное распространение и низкая скорость появления трещин, которая компенсируется пластической деформацией.
2. Хрупкое — свойственно металлам и сплавам с низкой пластичностью. Характерные признаки: малая зона и высокая скорость деформации. Трещина появляется внезапно и быстро расширяется, имеет металлический блеск и ровные края.
3. Усталостное — развивается при повторяющихся нагрузках и поражает в первую очередь дефектные месты. В зонах пониженной прочности появляются трещины, которые могут углубляться в течение нескольких лет и привести к быстрому и масштабному разрушению изделия.
4. Коррозийное — окисление металла или сплава под действием химических факторов. Сопровождается появлением рыхлых очагов, которые со временем развиваются в трещины.

Снизить риск разрушений позволяет выбор металла или сплава в соответствии с проектной нагрузкой. Учитываются такие характеристики как пластичность и хрупкость, коррозионная стойкость, устойчивость к конкретным видам нагрузок — на сжатие, изгиб, разрыв. Выбор материалов и технологий обработки частично регламентирован ГОСТами. Так, несущие строительные конструкции изготавливают из конструкционной стали как наиболее прочной, авиаконструкции — из алюминиевых сплавов, лёгких и не подверженных коррозии.

Причины разрушения и способы их предотвращения

Основные причины разрушения металла:

1. Недостаточная прочность из-за нарушений при производстве.
2. Повышенные нагрузки или эксплуатация не по назначению, вызывающие деформацию или разрушение детали (изгиб, отлом).
3. Влияние внешних факторов (сырость, агрессивная среда), вызывающих постепенные структурные изменения.

Таким образом, различают естественный износ, заложенный в проект, и преждевременные разрушения из-за несоответствия прочности нагрузкам. Естественный износ предотвращается защитными мерами.

Защиту от естественного разрушения обеспечивает антикоррозийная обработка. Защиту от разрушения под нагрузкой обеспечивает расчёт нагрузок при проектировании и контроль на производстве. Производственные дефекты предотвращают, соблюдая технологию обработки и проводя контроль качества.

Выявление и устранение дефектов

Производство и эксплуатация металлоизделий сопровождается появлением внутренних и внешних дефектов: пустот, трещин, очагов коррозии. Дефекты снижают прочность изделия и уменьшают срок службы.

Выявление дефектов выполняется в ходе технического контроля. Техконтролю подвергают готовые металлоизделия и их элементы (сварные швы, кромки), материалы (сырье) и готовые конструкции: строительные каркасы, трубопроводы. Техконтроль — обязательный этап производственного процесса.

Дефекты, выявленные в ходе контроля, делятся на исправимые и окончательные. Детали с исправимыми дефектами возвращают на обработку, после чего снова проверяют и направляют на реализацию или бракуют по результатам проверки. Детали с неисправимыми дефектами отправляют на переработку или в отходы.

Для выявления дефектов применяется неразрушающий контроль (дефектоскопия). Основные методы дефектоскопии:

• визуальное или слуховое испытание;
• магнитный контроль;
• ультразвуковой;
• рентгенография.

Дефектоскопия выявляет наружные и внутренние дефекты изделий: трещины, пустоты, нарушения химического состава, очаги пониженной прочности или коррозии. Проводится на новых и уже эксплуатируемых конструкциях с установленной периодичностью.

Своевременный и правильный контроль изделий позволяет избежать поставок дефектных деталей и вовремя выявить механические и коррозионные разрушения готовых конструкций.