ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОСЛЕ ПОЖАРА СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

INSTRUMENTAL METHODS AND TOOLS USED FOR THE STUDY OF STEEL STRUCTURES AFTER A FIRE

Mikhail Zavyalov

student of the Institute of Correspondence and Distance Learning, Saint Petersburg University of the Ministry of Emergency Situations of Russia,

Russia, St. Petersburg

АННОТАЦИЯ

В статье изучены инструментальные методы как основные из методик исследования стальных конструкций в пожарно-технической экспертизе.

ABSTRACT

The article examines instrumental methods as the main methods of the study of steel structures in fire-technical expertise.

Ключевые слова: методика, исследование, инструментальный метод, стальная конструкция, экспертиза.

Keywords: methodology, research, instrumental method, steel structure, expertise.

При фиксации структурных изменений, сопровождающих изменение физических и физико-химических свойств стальных конструкций, используются различные способы исследования, применяемые в пожарно-технической экспертизе. В современной пожарно-технической экспертизе используются различные методы исследования.

Все исследования изменения исследуемых образцов происходят в разнообразных и довольно широких интервалах температур. Визуально зафиксировать их просто невозможно. Для достижения данных целей используются инструментальные методы. Для инструментальных методов применяются соответствующие приборы. В статье рассмотрим методы исследования характеристик горячекатаных сталей после пожара.

Горячекатаные стали.

Горячекатаные стали довольно широко используется в современном строительстве и в связи с этим фактом являются самыми популярными образцами, изымаемыми с места пожара, т.к. так как являются основным компонентом стальных конструкций (швеллеры, двутавры, уголки, большая часть трубных изделий, горячекатаный листовой прокат и т.д.). При нагреве до 700 ^оС изменения в структуре и свойствах горячекатаных сталей не прослеживаются [1].

Рисунок 1. Метод металлографии

Для определения зоны термического поражения исследуемых образцов проводятся следующие трудоемкие мероприятия:

• подготовить массивные виды образцов;
• подготовка шифров на образцах;
• обработка специальными растворами;
• исследования компонентов под микроскопами и другими приборами.

Большой объем работ при подготовке и проведении анализов позволяет сделать вывод о неудобности использования данного метода. Отбор проб в данном случае производится в тех местах, где имеется толстый слой и обязательно без пузырей. Окалину отбивают обычными слесарными инструментами, такими как молоток, зубило или любой тупой слесарный инструмент. Если образец гнется под воздействием руки, то можно применить и данный метод.

Рисунок 2. Микрометр фирмы "Зубр"

В лаборатории измеряют толщину микрометром (рис. 2) и проводят его анализ.

Окалину изучают и анализируют при помощи следующих методов [3]:

• химический метод, основанный на смешивании в различных кислотах образцов и проведении последующего анализа;
• рентгеноструктурный анализ, основанный на изучении и определении содержания в образцах окалины минералов железа (вустит, гематит и т.п).

После анализа образцов, получив данные о толщине слоя окалины и ее структурного состава, при помощи специальных монограмм возможно определить температуру и длительность нагрева исследуемых образцов.

Результаты исследования вносятся на план пожара, производят построение температурных и временных зон. Данные, полученные в результате исследования, будут являться информацией для установления очага пожара.

Все данные проводимых исследований хранятся на электронных носителях.

Индукционная толщинометрия.

Электромагнитные свойства минералов железа (вустита, гематита и магнетита) во многом отличаются от обычных свойств железа. Это обстоятельство позволяет определять толщину слоя окалины, и, соответственно, степень термического поражения изделий из углеродистых и низколегированных сталей с помощью его электромагнитных характеристик используя индукционную толщинометрию (метод вихревых токов – МВТ).

Индуктивные катушки используются для измерительных преобразователей (далее – ИП). Обычно используется одна или несколько данных катушек (рис. 3).

Рисунок 3. Индуктивная катушка

Образующийся в катушках ИП переменный ток создает в нем электромагнитное поле. Данное поле возбуждает вихревые токи на объекте подконтроля. Все электромагнитные поля вихревых оков воздействуют на катушки ИП и образуют в них ЭДС. Либо же изменяют их полное сопротивление. При помощи регистрации напряжения на зажимах катушек ИП и их сопротивление возможно определить информацию о свойствах исследуемого образца [2].

Все измерительные преобразователи состоят из возбуждающей обмотки. Данная обмотка подключена к генератору переменного тока и к измерительной обмотке. Все измерители подключены к блоку измерения температур.

Магнитное поле ИП возбуждает в плоском объекте контроля концентрические вихревые токи, плотность которых максимальна на поверхности электропроводящего объекта в контуре, диаметр которого близок к диаметру возбуждающей обмотки.

Самой главной особенностью МВТ является зависимость результаты исследования от температуры и свойств окружающей среды. Данные параметры практически не зависят друг от друга. И могут проводится независимо от своих свойств и показателях.

Наиболее простая конструкция вихретоковых преобразователей является важным достоинством изучаемого метода. Все катушки преобразователя размещены смонтированы в предохранительный корпус. Катушки дополнительно заливаются компаундами.

Наблюдается выраженная зависимость степени термического повреждения образцов от распространения в них вихревых токов. С увеличением температуры отжига образцов показания прибора падают, что связано с увеличением толщины слоя накипи.

Эффективность изученных методов прежде всего заключается в простоте и доступности технических средств, применяемых при исследовании.

Список литературы:

1. Приказ МЧС России от 19.08.2005 № 640 «Об утверждении Инструкции по организации и производству судебных экспертиз в судебно-экспертных учреждениях и экспертных подразделениях федеральной противопожарной службы».
2. «Расследование пожаров: Учебник / Галишев М.А., Шарапов С.В., Попов А.В. и др. СПб.: Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России, 2012. - 498 с.
3. Попов И.А. Расследование преступлений, связанных с пожарами. М.: ИНФРА-М, 2019. - 75 с.