ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ И ПОРЯДОК РАБОТ ПО ОБСЛЕДОВАНИЮ

- полные и детальные, т.е. всех конструкций во всех аспектах;

- частичные или выборочные (части конструкций или по частным вопросам); например, нижних частей стоек в отношении коррозионных поражений или основных несущих конструкций в части применения кипящей стали;

- экспресс-обследования или экспертные для определения состояния сооружений; например, для выявления необходимости выполнения детального обследования.

Полные детальные обследования сооружений выполняются по специальному решению или в связи с реконструкцией. Такому обследованию обычно предшествует экспертная оценка состояния сооружения. При удовлетворительном качестве изготовления и монтажа конструкции и ее состояния обследование может быть выборочным. Если при выборочном обследовании обнаружены недопустимые дефекты, необходимо произвести детальное обследование всех конструкций.

5.2. Основными задачами обследования является:

- выявление технического состояния в части хладостойкости и имеющихся резервов хладостойкости конструкций;

- разработка достаточно простых, не связанных со значительными капитальными затратами, рекомендаций по надежному использованию резервов хладостойкости при эксплуатации конструкций.

Дополнительно оценивается техническое состояние конструкций при длительной их эксплуатации, в том числе - и особенно - дефекты, накопившиеся в процессе эксплуатации и способствующие хрупким разрушениям, а также все дефекты конструкций, позволяющие оценить их техническое состояние для определения возможности дальнейшей эксплуатации.

Задачи, стоящие перед обследованиями, решаются в несколько этапов:

- изучение настоящих Рекомендаций, технической проектной и исполнительной документации;

- выполнение натурного обследования;

- оценка состояния конструкций;

- разработка конкретных рекомендаций по ремонту, усилению и эксплуатации конструкций.

5.3. Натурные обследования конструкций включают:

- подбор и изучение технической проектной и исполнительной документации;

- оценку объекта в части доступа к отдельным его узлам и подготовку объекта к обследованию;

- подготовку приборов и инструментов к выполнению работ по обследованию. Перечень приборов и материалов, необходимых при обследовании металлоконструкций эстакад топливоподач, приведен в приложении 3;

- осмотр конструкций и отдельных их узлов с измерением профилей и с записью всех обнаруженных дефектов;

- взятие проб и исследование стали (при отсутствии сертификатов на сталь или конструкции), а если необходимо - и продуктов коррозии;

- приборное обследование конструкций (для определения осадки опор, отклонения по горизонтали, толщин стенок, глубины язв коррозии и пр.);

- обработку результатов обследования.

5.4. Оценка состояния конструкций по результатам обследования производится после обработки всех полученных данных. Для оценки несущей способности и хладостойкости конструкции необходимо выполнение поверочного расчета с учетом результатов обследования.

5.5. Работы по обследованию завершаются разработкой конкретных рекомендаций по ремонту, усилению и эксплуатации обследованных конструкций.

На основании этих рекомендаций и непосредственно результатов обследования проектной организацией выполняется проект реконструкции (усиления) конструкций.
6. МЕТОДИКА ОБСЛЕДОВАНИЯ НЕСУЩИХ металлоконструкций ЭСТАКАД топливоподач
6.1. Подбор и изучение технической документации

6.1.1. До начала выполнения обследования необходимо изучить проект, рабочие чертежи стадий КМ (конструкции металлические) и КМД (конструкции металлические, деталировочные чертежи), по которым производилось изготовление и монтаж металлоконструкций. При изучении проекта обращается внимание на особенности конструктивных решений, в том числе на наличие ККТФНХ, и требования к металлу элементов в зависимости от климатического района эксплуатации конструкций.

6.1.2. В состав технической документации, подлежащей изучению в процессе обследования, также входят:

- паспорт на сооружение;

- документы на проектные нагрузки и их изменение в процессе эксплуатации;

- сертификаты на конструкции, сталь и другие материалы и изделия (метизы, электроды и пр.);

- акты на допущенные отступления от проекта и на недоделки, обнаруженные при сдаче конструкций в эксплуатацию;

- акты на устранение недоделок;

- документы, согласующие отступления от проекта;

- акты приемки скрытых работ;

- данные геодезических измерений при проверке разбивочных осей и установке конструкций;

- описи или копии удостоверений сварщиков-монтажников;

- акты повреждений и ведомости дефектов, выявленных в процессе эксплуатации;

- акты на ремонтные работы, а также на работы по усилению конструкций;

- результаты предыдущих обследований.

При необходимости производится анализ данных по грунтам и допускаемых на них нагрузок, а также данных геодезической съемки, производимой в процессе эксплуатации.

6.1.3. Подбор и изучение технической документации рекомендуется проводить в соответствии с [1], где эти вопросы изложены достаточно полно. Как показали результаты ряда обследований, на электростанциях, как правило, отсутствуют сертификаты на конструкции и материалы, исполнительная техническая документация, а часто и акты на скрытые работы. Это значительно усложняет работу по обследованию и достоверную оценку сооружения. В материалах обследования при оценке технического состояния сооружения должно быть отмечено отсутствие необходимой документации.

Общий объем работ по обследованию сооружений, по которым отсутствует какая-либо техническая документация, оказывается бóльшим. Обследование этих конструкций необходимо поручать специалистам более высокой квалификации.

6.1.4. Оценка материала конструкций может быть выполнена при изучении соответствующей технической документации.

Основным свойствами, важными с точки зрения работы материала в строительных конструкциях, являются прочность, пластичность, склонность к хрупкому разрушению и свариваемость.

Исходными данными для оценки материала конструкций могут служить: год производства стали и технические условия на ее поставку [27-31], указания на рабочих и исполнительных чертежах, выписки из заводских сертификатов и контрольные испытания специально вырезанных образцов. При этом необходимо установить марку стали (или ее аналог) в соответствии с действующими техническими условиями или отраслевыми и государственными стандартами [32].
6.2. Дополнительный анализ металла и оценка его качества. Анализ продуктов коррозии

6.2.1. Анализ стали обследуемых конструкций выполняется при отсутствии сертификатов или недостаточности имеющихся в них данных.

6.2.2. При исследовании стали выполняется химический анализ на содержание углерода, кремния, марганца, серы и фосфора. Если предполагается, что в конструкциях использован прокат завода "Азов-сталь", работающего в основном на рудах керченских месторождений, выявляется содержание мышьяка, а для стали бессемеровского и томассовского конверторного производства - содержание азота.

Для оценки стали по степени раскисления, а именно для определения кипящей, полуспокойной и спокойной сталей, следует исходить из процентного содержания кремния. При этом его содержание по ГОСТ 380-71* в стали марки Ст3 составляет:

- в кипящей стали - до 0,07%;

- в полуспокойной стали - 0,05-0,17%;

- в спокойной стали - 0,12-0,30%.

При исследовании стали определяются следующие механические характеристики:

- предел текучести, временное сопротивление, относительное удлинение при растяжении;

- ударная вязкость на стандартных образцах шириной 10 или 5 мм с U-образным надрезом при температуре эксплуатации, если она ниже минус 20°С, и при температуре минус 20°С, если температура эксплуатации выше минус 20°С, и после искусственного старения при температуре +20°С.

При анализе случаев разрушения металлоконструкций, кроме того, выявляется распределение сернистых включений способом отпечатков по Бауману и определяется микроструктура стали.

6.2.3. Пробы стали для испытаний отбираются в соответствии с [1] от партии элементов. К одной партии относится не более 30 элементов одного типоразмера проката (лист, уголок и пр.), одной марки стали и входящих в состав однотипных конструкций одной поставки или одного периода изготовления.

Количество и размер заготовок, вырезанных из элементов одной партии, зависит от выбранных видов испытаний и количества проб (образцов) для каждого вида испытания (табл. 1).
Таблица 1

Вид испытания	Количество элементов от одной партии	Количество проб (образцов)
		из элемента	всего от партии
Испытание на растяжение	2	1	2
Химический анализ	3	1	3
Ударная вязкость:
при +20°С	2	3	6
при -20°С	2	3	6
Отпечатки по Бауману	2	1	2

6.2.4. Места отбора проб должны располагаться на наименее напряженных участках элементов, а именно:

- в нижних поясах ферм - на свободных горизонтальных полках в крайних нижних узлах при шарнирном расчетном опирании ферм или в наименее нагруженных панелях поясов при неразрезной схеме ферм;

- в раскосах - на свободных полках в узлах;

- на фасонках с минимально нагруженными раскосами;

- в нижних поясах балок - на их приопорных участках;

- в стенках балок - на их средней части.

Все образцы для механических испытаний вырезают из сортового и фасонного проката - вдоль направления прокатки, а из листового и широкополосного - поперек направления прокатки.

Места отбора проб следует назначать вдали от мест с концентраторами напряжений, а последующее усиление этих мест следует производить с примыканием элементов усиления к основному металлу внахлест (примыкание их встык должно быть исключено).

6.2.5. Отбор проб, изготовление образцов и испытания производятся по соответствующим государственным стандартам:

- отбор проб для определения химического состава - по ГОСТ 7565-73, а заготовок для механических испытаний - по ГОСТ 7564-73;

- химический анализ - по ГОСТ 22536.1-77  22536.6-77;

- изготовление образцов и их испытание на статическое растяжение - по ГОСТ 1497-73; рекомендуются плоские образцы типа I и II короткие (l₀ = 5,65, где l₀ - рабочая длина образца, F₀ - рабочее сечение образца);

- изготовление образцов для определения ударной вязкости и их испытание при нормальной и пониженной температурах - по ГОСТ 9454-78.

Для определения ударной вязкости образцы отбирают таким образом, чтобы одна из граней образца совпадала с поверхностью металла и после ее обработки сохраняла ее следы (для контроля), а ось надреза была перпендикулярна этой плоскости.

6.2.6. О качестве стали и ее сопротивляемости хрупкому разрушению судят на основании сопоставления результатов дополнительных испытаний с нормами, регламентированными действующим СНиП [2] для данной конструкции, а при необходимости также с данными СНиП, ГОСТ, ОСТ и технических условий на поставку стали, действовавших на период возведения обследуемых конструкций. На основании данных химического анализа и требований ГОСТ 380-71* должна быть установлена марка стали. При недостаточности сведений, содержащихся в ГОСТ 380-71*, для установления марки стали необходимо воспользоваться специальными справочниками [34].

6.2.7. Анализ продуктов коррозии целесообразен в тех случаях, когда не установлены причины и источники коррозии, а коррозионное поражение достигло значительных размеров.
6.3. Натурные обследования состояния сварных металлоконструкций и их фундаментов

6.3.1. Натурные обследования сварных металлоконструкций производятся для выявления в них возможных дефектов и повреждений, возникших при изготовлении, транспортировке, хранении, монтаже и эксплуатации.

Обследования строительных металлоконструкций эстакад топливоподач можно разделить на низовые, верховые и обследования изнутри галерей.

Низовые обследования выполняются с земли, при отсутствии снега, с детальным осмотром конструкций, находящихся в непосредственной близости, невооруженным глазом, а также общим осмотром всех остальных конструкций в целом невооруженным глазом или с помощью бинокля.

Верховые обследования выполняются с автовышки, соседних конструкций.

Изнутри галереи производится обследование несущих пролетных металлоконструкций (при их расположении внутри галереи), несущих конструкций покрытия и связей покрытия и стен. При этом обращается внимание на полноту схемы связевых элементов, антикоррозионное покрытие и особенно на состояние нижних участков металлоконструкций, соприкасающихся с полом (при наличии гидросмыва).

При осмотре общестроительных конструкций галерей (перекрытий, стен и покрытий) основное внимание обращается на толщину цементной стяжки внутри галереи и теплоизоляционного слоя на кровле с целью сравнения ее с проектными значениями. По данным этих обследований устанавливается общая фактическая нагрузка от стен, перекрытий и покрытий, а на основании сравнения ее с проектной выясняется значение фактической перегрузки несущих конструкций эстакады.

6.3.2. При низовых обследованиях производится детальный осмотр следующих конструкций стоек:

- верхних частей фундаментов;

- узлов опирания и закрепления стоек на фундаментах;

- нижних частей стоек (поясов, раскосов, узлов соединения), а также общий осмотр всей конструкции в целом.

При детальном осмотре нижней части стоек обращается внимание на следующее:

- качество выполнения и состояние железобетонных фундаментов (наличие сколов бетона, наличие и состояние бетонной подливки под башмаками опор, фактическая прочность бетона и пр.);

- степень поражения коррозией ветвей стоек у их основания (предварительно при этом необходимо предусмотреть очистку оснований стоек);

- механические повреждения металлических пролетных конструкций и стоек транспортными средствами и другими механизмами, что часто обусловлено расположением под эстакадами автодорог, железнодорожных веток и пр.;

- наличие следов отбора проб металла с последующим усилением этих мест;

- состояние узловых сопряжений (болтов, сварных швов, заклепок) и антикоррозионного покрытия в нижней части стоек;

- наличие анкерных болтов, гаек и контргаек (или обварки гаек), соответствие диаметра отверстия размеру гаек, что определяет характер и необходимую площадь опирания гаек на опорную плиту при возникновении растягивающих усилий в поясе стойки, отсутствие зазоров под гайками анкерных креплений;

- соответствие фактических сечений стержней стоек сечениям, предусмотренных проектом;

- вертикальность стоек (с помощью отвеса или теодолита);

- отсутствие под эстакадой помещений (складов, мастерских и пр.), не предусмотренных проектом, а также подвески к конструкциям механизмов, трубопроводов и других деталей, создающих дополнительные неучтенные проектом нагрузки на эстакаду, а также резервуаров (например, с горячей водой).

6.3.3. При общем осмотре конструкций с земли обращается внимание на следующее:

- наличие в конструкциях ферм и балок пролетных строений известных ККТФНХ, которые могут вызвать хрупкое разрушение;

- отсутствие просадок оснований под фундаментами стоек;

- полноту и законченность пространственно-стержневой схемы конструкции (наличие и целостность всех рабочих стержней и связей в стойках и пролетных частях и их состояние - прикрепление и прямолинейность стержней) невооруженным глазом, а также с помощью бинокля;

- законченность заводских и монтажных узлов конструкции;

- отсутствие крупных повреждений конструкций, видимых в бинокль или невооруженным глазом;

- соответствие фактической схемы работы эстакады и отдельных ее элементов (пролетных ферм, стоек и пр.) расчетной схеме (отсутствие лишних нерасчетных связей, изменяющих расчетную схему работы, особенно в опорных зонах конструкций стоек, ферм и балок);

- общий вид узлов опирания пролетных ферм эстакады и соединения одного с другим (в бинокль);

- отсутствие льда на конструкциях эстакад (зимой), образующегося при неудовлетворительном состоянии гидроизоляции перекрытия галереи в случае применения гидросмыва.

6.3.4. При верховых обследованиях производится детальный осмотр:

- узлов конструкции (узлов соединения решетки с поясами стоек и ферм, верхних оголовков стоек, узлов опирания балок и ферм на стойки и взаимного соединения балок и ферм);

- сварных швов с выборочным контролем катета с помощью шаблона (рис. 7), а также длины сварных швов (осуществляется в нескольких узлах с наибольшими усилиями - узлы опорных раскосов, стыки поясов и пр.);

- монтажных болтов;

- заводских и монтажных стыков по длине стержней, особенно растянутых (нижние пояса, растянутые опорные раскосы и пр.), нижних поясов пролетных балок.

При детальном осмотре конструкций обращается внимание на сведущее:

- характер выполнения отмеченных при общем осмотре с земли ККТФНХ с измерением толщин характерных элементов и характерных расстояний (между торцами сочленяемых элементов, сварными швами и пр.), известных из рис. 2-6, и наличие, местоположение и размеры трещин в характерных местах, указанных на рис. 3-6;

- соответствие фактических сечений расчетных стержней проектным;

- качество сварных швов, особенно в расчетных сечениях (опорные раскосы, заводские и монтажные стыки поясов и пр.);

- отсутствие трещин в сварных швах и других дефектов, приведенных на рис. 2-6;

- соответствие проекту и современным конструктивным требованиям выполнения узлов опирания балок и ферм на стойки и соединений балок (ферм) одну с другой (наличие прокладок, заполняющих зазор между вертикальными фасонками опорных узлов); полную обварку опорных частей ферм и балок на верхних оголовках стоек; наличие болтов, качество их затяжки (определяется простукиванием) и мероприятий, препятствующих самопроизвольному ослаблению болтовых соединений - наличие контргаек, пружинных шайб или заварки гаек);

- конструктивное оформление самих опорных узлов у балок и ферм (отсутствие поперечных сварных швов на рабочих элементах, пересечений сварных швов и пр.);

- состояние антикоррозионного покрытия;

- доступность для осмотров, направление движения и состояние катковых опор (подвижность, отсутствие лишних предметов в зоне действия катков, препятствующих их движению, наличие следов их движения под действием температурных деформаций, наличие скатной составляющей усилий в пролетных балках или фермах (в соответствующих поясах);

- наличие стального проката повышенной толщины - более 12 мм и особенно 20 мм и более, что неудовлетворительно с точки зрения хладостойкости;

- наличие расслоения листового проката;

- вибрацию стержней (связей) и конструкции в целом.

Рис. 7. Шаблоны для оценки катета шва:

а - шаблон для катетов размером 4; 6; 8 и 10 мм; б - шаблон для катетов размером 5; 7; 9 и 11 мм

1 - отверстие для прикрепления шаблона на брелок. Материал шаблона - сталь или алюминий толщиной 1 мм; цифры, выштампованные по углам шаблонов, обозначают размер катета шва в миллиметрах
6.3.5. При осмотре сварных швов в первую очередь обращается внимание на дефекты, которые могут привести к возникновению хрупких трещин (поджоги основного металла в начале сварного шва и вдоль него, некачественное окончание сварного шва - появление кратеров, усадочных микротрещин и пр.), непрерывность сварных швов, а также на их размеры (катет и длину). При определении фактической длины сварного шва, закладываемой в последующий поверочный расчет, из общей его длины вычитаются пропуски и по 20 мм на начало и конец сварного шва.

При оценке на основании обследования расчетного катета сварного шва учитывается его "наваливание" на одну из соединяемых деталей.

6.3.6. При детальном верховом обследовании растянутых элементов и фасонок обязательным является установление фактических толщин элементов, наличие поврежденных в процессе транспортировки, монтажа и эксплуатации поверхностей и кромок.

6.3.7. При детальном обследовании выявленных ККТФНХ следует пользоваться данными, приведенными в пп. 4.2-4.5 и на рис. 2 - 6. Особое внимание должно быть уделено обнаружению трещин всех видов, направлений, размеров, расположенных в зонах, отмеченных на рис. 2 штриховкой, а на рис. 3 - 6 знаком трещины. Кроме известных методов (подтеки ржавчины, шелушение краски и окалины; зачистка наждачным кругом, шкуркой или напильником; снятие стружки зубилом и пр.) рекомендуется простой и эффективный метод обнаружения трещин путем смачивания обследуемой поверхности легкоиспаряющейся жидкостью (бензином, ацетоном, эфиром и пр.). Для применения этого метода следует на хорошо очищенную поверхность стали нанести тампоном испаряющуюся жидкость, которая в случае наличия трещины проникает в нее. Некоторое время трещина легко просматривается невооруженным глазом или с помощью лупы в виде тонкого влажного волокна на поверхности металла.

В перспективе рекомендуется для обеспечения более полной гарантии отсутствия трещин при обследовании применять физические методы контроля (ультразвук, гамма-контроль и пр.).

Для обнаруженных ККТФНХ обоих типов следует с точностью до 0,5 мм определить толщину элементов, отмеченных на рис. 2 - 6 буквой "", а также зазоры (расстояния), обозначенные знаком .

6.3.8. Отрицательное влияние на несущую способность металлоконструкций оказывают следующие коррозионные поражения металла стержней и узлов:

- общая равномерная поверхностная коррозия элементов;

- местная, очагового типа и глубинная коррозия;

- язвенная равномерная поверхностная коррозия;

- щелевая коррозия.

Общая равномерная поверхностная коррозия наблюдается на открытых не защищенных антикоррозионным покрытием поверхностях металлоконструкций. Ее интенсивность определяется влажностью (активно проявляется при относительной влажности 60% и более) и агрессивностью среды. Степень поражения стержней этим видом коррозии оценивается уменьшением площади поперечного сечения, определяемым путем измерения действительной толщины элемента и сравнения ее с исходной.

Местная очагового типа и глубинная коррозия активно проявляются в местах повышенного загрязнения (башмаки стоек), в конструкциях, подвергающихся регулярной или постоянной засыпке углем, в узлах скопления продуктов коррозии (в полостях соприкосновения поверхностей стыкуемых стержней).

Глубина поражения местной коррозией относительно поверхности плоских элементов может быть определена с помощью индикаторного глубиномера (рис. 8).

1 - индикатор часового типа; 2 - опорная площадка; 3 - накидная гайка; 4 - измерительный наконечник

Для центрально растянутых стержней средняя глубина язв определяется в сечении максимального поражения коррозией путем измерения их глубины минимум в трех точках с каждой стороны плоской поверхности.

Для центрально сжатых стержней выбираются три сечения по длине профиля: одно в середине и два в четвертях длины. Глубина язв определяется в трех точках выбранных сечений на каждой плоской поверхности элементов с обеих сторон. Результаты измерений усредняют и получают среднее значение глубины язв.

Абсолютная глубина поражения металла за счет язв принимается равной сумме средних значений глубин язв с обеих сторон плоских элементов.

Относительная степень поражения каждого плоского участка стержня определяется в процентах по отношению к толщине, измеренной с помощью штангеля.