Определение марки стали и анализ механических характеристик материала, применённого для изготовления металлоконструкции, требует отбора проб для последующего изготовления стандартных образцов относительного большого размера. Но что делать, если сохранение целостности конструкции имеет критическое значение, а отбор проб под стандартные образцы невозможен, так как может привести к необратимым последствиям – снижению несущей способности конструкции и разрушению?

Этим вопросом задались специалисты Отдела экспертизы металлов ЦНИИПСК им. Мельникова, где на протяжении 10 лет проводятся исследования, направленные на определение лучших методов экспертизы характеристик металлов эксплуатируемых конструкций без их разрушения. По результатам исследований выбор был сделан в пользу метода микропроб, а полученные в ходе апробации результаты запатентованы Институтом.

Как проходит пробоотбор для проведения анализа стали по методу микропроб?

В первую очередь, специалисты определяют количество и локализацию мест отбора проб, как правило, избегая при этом зон, подвергавшихся термическому воздействию. Правильное определение количества проб и их локализации важно для получения репрезентативных результатов.

Пробы отбираются механическим способом, при этом их размер составляет всего 1,5-2,0 х 3,0-5,0 х 15-20 мм. Образовавшееся отверстие «запечатывается» болтом или прутком соответствующего диаметра, который заваривается на поверхности для дополнительной герметизации. После отбора полученные образцы маркируются с указанием ориентации и местоположения в конструкции.

Следующим этапом является проведение необходимых испытаний и исследований, в частности, проведение химического анализа металла микропробы, металлографические исследования для определения параметров микроструктуры, измерение твердости. На основании полученных результатов определяются характеристики стали, которые невозможно определить прямым измерением.

Что позволяет определить метод микропроб?

Малые размеры образцов достаточны для проведения наиболее востребованных испытаний и позволяют с высокой степенью достоверности выдавать техническое заключение о качестве стали, включающее в себя результаты определения:

• химического состава стали методом атомно-эмиссионного спектрального анализа с подбором марки стали;
• распределение химических элементов по толщине стенки объекта;
• твердости;
• параметров микроструктуры и загрязненности неметаллическими включениями;
• временного сопротивления и предела текучести стали по методике, разработанной в АО «ЦНИИПСК им. Мельникова»;
• критической температуры хрупкости по методике, разработанной в АО «ЦНИИПСК им. Мельникова»;
• степени охрупчивания.

Какие основные преимущества дает использование метода микропроб?

Метод микропроб можно условно отнести к методам неразрушающего контроля. Благодаря исключению вырезки большого объема металла из конструкции, сама конструкция сохраняет эксплуатационные характеристики, ее несущая способность практически не снижается, а следовательно, отсутствует, необходимость в ремонте. К тому же, зоны отбора микропроб легко восстанавливаются и герметизируются.

Использование метода микропроб во многом упрощает работу специалистов и сокращает сроки ее проведения.

Несмотря на малые размеры образцов для проведения лабораторных испытаний, получаемые результаты репрезентативны и позволяют с высокой точностью определять исследуемые механические характеристики стали и ее состав.

Наконец, метод микропроб применим для оценки состояния сварных конструкций, и позволяет проводить исследования, как основного металла, так и сварных швов.

В каких случаях метод микропроб наиболее эффективен?

Когда стальная конструкция не может быть выведена из эксплуатации, а отбор проб стандартного размера затруднен или невозможен, метод микропроб является оптимальным решением. Он может применятся для:

• Определения марки стали в случае отсутствии таких данных в технической документации на объект и в случае отсутствия сведений о марках сталей, применяемых при проведении предыдущих ремонтных работ;
• Установления интервала допустимых отрицательных температур безопасной эксплуатации конструкции;
• Диагностирования технического состояния металлоконструкций в рамках обследования;
• Подготовки экспертизы технического состояния опасных объектов.