Белорусские инженеры исследовали влияние горячего цинкования на хрупкое разрушение стальных конструкций
Во многих научных трудах отмечается, что технологический процесс горячего цинкования как вида антикоррозионной защиты способен негативно влиять на прочностные характеристики металлического изделия. Белорусские инженеры исследовали возможные причины возникновения повреждений внутренней структуры стальных элементов в результате такой обработки.
Негативное влияние горячего цинкования
Горячее цинкование — один из наиболее распространенных и эффективных способов защиты металлических конструкций от коррозии. Однако при совокупном возникновении определенных факторов оно способно негативно повлиять на прочностные характеристики металлического изделия, о чем говорит ряд научных изданий.
Поэтому при проектировании строительных конструкций особое внимание уделяется расчетам всех возможных рисков. Но, несмотря на существенное развитие нормативно-технической базы, нередки случаи, когда при тщательном обследовании изготовленного по всем необходимым стандартам и готового к монтажу изделия выясняется, что оно не соответствует предъявляемым к нему требованиям. А вероятная причина хрупкого разрушения стальных элементов — проведение горячего цинкования.
Исследования разрушения горячеоцинкованных элементов отмечают три основных механизма охрупчивания:
• жидкометаллическое охрупчивание (liquid metal embrittlemen), которое вызывается воздействием жидкого металла на твердое тело и проявляется в виде многократного падения прочности, повышения хрупкости элемента, снижения его долговечности;
• водородное охрупчивание (hydrogen embrittlement), которое возникает в результате операции травления перед флюсованием, а затем и горячим цинкованием. Высокопрочная сталь может быть склонна к появлению трещин, вызванных водородом;
• охрупчивание, связанное со старением стали.
Практический пример хрупкого разрушения
Во время строительства тестовой трассы транспортно-инфраструктурного комплекса uST в Шардже (ОАЭ) специалисты компании Unitsky String Technologies Inc. столкнулись с разрушением балочного элемента под воздействием горячего цинкования. Балочный элемент длиной 8200 мм с толщиной полки 300 мм был изготовлен из стали S355JR.
К полке в середине пролета методом полуавтоматической сварки встык с V-образной разделкой кромки была приварена пластина толщиной 40 мм. В ходе приемочного осмотра на строительной площадке выявили трещины, расположенные вблизи указанных сварных швов.
При последующем контроле сварного заводского соединения аналогичных элементов в тех же местах были обнаружены трещины схожей структуры. В некоторых элементах требовалось дополнительное снятие цинкового покрытия для установления этих дефектов, так как глубинные трещины визуально не просматривались на поверхности.
Нужно отметить, что в местах выявления трещин эстетические характеристики поверхности изделий были удовлетворительными, то есть отсутствовали подтеки, наплывы и прочие неравномерности толщины антикоррозионной защиты.
Образцы с повреждениями были вырезаны из балочных элементов и переданы для дальнейшего анализа. Его результаты показали, что наиболее вероятная причина возникновения указанных дефектов — нарушение технологии сварки, а именно:
• нарушение последовательности;
• нарушение количества проходок;
• отсутствие прогрева металла перед началом сварки, особенно при работе с массивными элементами;
• игнорирование выводных планок;
• ненадлежащее закрепление в стапелях, прихватках, зажимах.
Также нарушение технологии сварки может стать причиной возникновения остаточных напряжений, что негативно сказывается на процессе горячего цинкования.
Таким образом, горячее цинкование — это скорее своеобразный катализатор, способствующий выявлению нарушений в технологии изготовления стальных элементов, а не самостоятельный фактор возникновения дефектов, связанных с хрупким разрушением конструкций из стали. Учет опыта возникновения таких дефектов после процесса горячего цинкования может послужить основой для улучшения технологий изготовления стальных конструкций.
В частности, такой опыт будет полезен для совершенствования методик наложения сложных сварных швов, ужесточения требований к контролю, повышения качества обработки кромок после термической резки и так далее.
Как избежать дефектов, вызванных горячим цинкованием?
На основе проведенного эксперимента и изучения различных источников, профессиональной литературы инженеры компании UST Inc. выработали рекомендации, как избежать разрушения при горячем цинковании.
Для ответственных конструкций в качестве первичной меры рекомендуется указывать марку стали, исходя из ее ударной вязкости (должна быть одинаковой для всей конструкции). Наиболее предпочтительными являются стали J0, J2 и выше. Это не гарантирует исключения проблем при горячем цинковании, но может значительно снизить риск появления дефектов.
Необходимо руководствоваться локальными требованиями профильных предприятий касательно горячего цинкования с четким соблюдением их рекомендаций по конструированию.
Для исключения либо уменьшения напряжений в местах возможных концентраторов обязательна разработка технологической карты на сварку металлоконструкций с непременным указанием последовательности формирования сварных швов, дополнительного прогрева и так далее.
При производственных возможностях предприятия и наличии квалифицированных специалистов рекомендуется произвести расчет с использованием специализированных конечно-элементных программных комплексов по учету остаточных напряжений и их влияния на результат горячего цинкования.
При крупносерийном производстве, реализации сложных конструктивных решений необходимо изготовить ряд экспериментальных образцов, горячее цинкование которых позволит объективно оценить возможность применения данных решений с позиции дальнейшего использования.
Telegram 
Дзен 
VK Провинция Цзянсу была процветающим центром медицинской практики в Китае во времена династии Мин (1368-1644 годы нашей эры). Микроскопический анализ крошечных частиц на поверхности хирургических ножниц и пинцета из гробницы китайского врача помог выявить следы вещества, получаемого из ядовитого растения, которое, по мнению исследователей, применялось как местная анестезия во время операций.
Сотрудники Центра языка и мозга НИУ ВШЭ приняли участие в редкой для детской нейрохирургии операции с пробуждением у 11-летнего пациента с фармакорезистентной эпилепсией. Совместно с врачами НПЦ специализированной медицинской помощи детям имени В.Ф. Войно-Ясенецкого в Солнцево они сопровождали удаление участка левой височной доли, где был выявлен эпилептический очаг.
Анализ ДНК и изотопный анализ зубов показали, что мужчина генетически был связан с саамскими популяциями, но часть жизни провел за пределами Финляндии — возможно, в Исландии. Авторы нового исследования пришли к выводу, что на рубеже XVI-XVII веков саамские сообщества не были изолированы, как предполагали многие исследователи. Люди путешествовали на далекие расстояния и поддерживали контакты с дальними регионами Северной Атлантики.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Провинция Цзянсу была процветающим центром медицинской практики в Китае во времена династии Мин (1368-1644 годы нашей эры). Микроскопический анализ крошечных частиц на поверхности хирургических ножниц и пинцета из гробницы китайского врача помог выявить следы вещества, получаемого из ядовитого растения, которое, по мнению исследователей, применялось как местная анестезия во время операций.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно