Конструкции и изделия из металлов и сплавов 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Конструкции и изделия из металлов и сплавов



Последствия теплового воздействия при пожаре на металлы (сплавы) и конструкции из них можно разделить на 5 основных групп, условно расположив их (исходя из температуры наступления) в следующий ряд:

- деформации;

- образование окислов на поверхности металла;

- структурные изменения, сопровождающиеся изменением физико-химических и механических свойств;

- растворение металла в металле;

- расплавления и проплавления;

- горение металла (сплава).

Результаты протекания этих процессов при осмотре места пожара можно зафиксировать визуально или с помощью инструментальных средств, а полученную таким образом информацию использовать при поисках очага пожара [17-20, 22].

Деформации

Заметные деформации у стальных конструкций происходят уже при температуре 300°С. При нагреве до 550-600°С деформации становятся значительными по величине и в 15-20 % случаев могут привести к обрушению конструкции.

Оценка величины и направленности деформаций дает определенную информацию об относительной интенсивности и направленности теплового воздействия в тех или иных зонах.

Ниже указаны визуальные признаки, которые следует фиксировать и оценивать в ходе осмотра места пожара.

Направление деформации металлических элементов

Металлоконструкции и их отдельные элементы деформируются, как правило, в сторону наибольшего нагрева. Это свойство не только металлов, но и большинства других материалов, например, стекла.

Величина деформации

Очевидно, что величина деформации конструкции должна быть пропорциональна температуре и длительности ее нагрева. Поэтому, казалось бы, на месте пожара наиболее "горячей" зоной можно считать ту, в которой металлоконструкция имеет наибольшую деформацию.

Рис. 4.1. Деформация стальной балки перекрытия

Однако не все так просто, и наибольшая деформация происходит не всегда там, где имела место наибольшая температура, наиболее интенсивный и продолжительный нагрев. Она может быть и там, где конструктивный элемент несет более высокую нагрузку или на него действует наибольший изгибающий момент. Если, например, стальная балка перекрытия имеет наибольшую деформацию посередине пролета (рис. 4.1), то это абсолютно не значит, что именно в данной точке был наиболее интенсивный нагрев - просто именно здесь на балку действует наибольший изгибающий момент. И картина деформации, показанная на рис. 4.1, типична для большинства помещений, вне зависимости от расположения в них очага.

Тем не менее, для рассредоточенных по зоне горения однотипных и относительно одинаково нагруженных конструкцийоценить величину деформации в сравнении друг с другом очень полезно. Если, например, стальные балки перекрытия имеют распределение величин деформации такое, как показано на рис. 4.2, то это (при относительно равномерной пожарной нагрузке в помещении) можно рассматривать как явный признак направленности распространения горения.

 

Рис. 4.2. Величины деформации однотипных стальных балок перекрытия, см

Чтобы количественно оценить степень деформации, рассчитывают так называемую величину относительной деформации. Это отношение величины прогиба к величине участка конструкции, на которой этот прогиб наблюдается (b/l) (см. гл. 5).

Взаимное расположение деформированных (обрушившихся) конструкций

При осмотре места пожара нужно обращать внимание на взаимное расположение в пространстве деформированных (обрушившихся) конструкций. Иногда это дает полезную для установления очага пожара информацию. В частности, если одна металлоконструкция придавлена сверху другой, это необходимо отметить в протоколе осмотра как факт, позволяющий оценить последовательность обрушения или деформации отдельных конструктивных элементов здания.

"Высота излома " вертикальных несущих конструкций

При осмотре ряда однотипных вертикальных несущих металлоконструкций необходимо сравнивать минимальную высоту, на которой начинается существенная деформация каждой из конструкций. Замечено, что при нагреве в ходе пожара вертикальные несущие металлоконструкции (например, ангаров и других подобных сооружений) как бы "подламываются" на определенной высоте, в результате чего стальная арка, в частности, приобретает вид, показанный на рис. 4.3, а. Причем высота излома h тем меньше, чем ближе конструкция к очагу пожара (рис. 4.3, б). Данное явление вполне объяснимо - чем ближе очаг пожара к конструкции, тем на меньшей высоте она прогревается до критической температуры восходящими конвективными потоками (рис. 4.3, в). Таким образом, фиксация высоты излома вертикальных конструкций дает возможность проявить своеобразный "макроконус" - признак направленности распространения горения от очага к периферии.

Значительные по величине локальные деформации

Значительные по величине и четко выраженные локальные деформации металлоконструкций, особенно балок перекрытия и тому подобных элементов - важный очаговый признак, на который обязательно следует обращать внимание и фиксировать в протоколе осмотра (включая фото - и видеосъемку). Они обычно образуются на начальной стадии пожара под воздействием локального нагрева конвективным потоком и тепловым излучением от очага. Должно быть зафиксировано точное место расположения таких деформаций, их величина и направленность.

Рис. 4.3. Деформации вертикальных элементов металлоконструкций на пожаре:

h1 и h2 - высота зоны достижения критической температуры при различном удалении очага пожара от металлоконструкции

 

Образование окислов на поверхности стальных конструкций и изделий

Если поверхность стального изделия обработанная, гладкая, то первый признак теплового воздействия, который можно обнаружить визуально, - так называемые цвета побежалости. Они появляются при нагревании стали до температуры 200-300°С благодаря образованию на ее поверхности микронной толщины пленки окисла. Толщина слоя окисла зависит от температуры нагрева (чем больше температура, тем окисел толще), а за счет интерференции света с изменением толщины пленки меняется ее цвет. Таким образом, цвет пленки окисла (цвет побежалости) зависит от температуры нагрева стали и может использоваться для ее примерного определения при исследовании пожара (табл. 4.3).

Таблица 4.3

Цвета побежалости на стали

Цвет побежалости Толщина слоя окисла, мкм Температура нагрева, °С
Светло-желтый 0,04 220-230
Соломенно-желтый 0,045 230-240
Оранжевый 0,05 240-260
Красно-фиолетовый 0,065 260-280
Синий 0,07 280-300

Наличие признаков побежалости на стальных изделиях, их локализация должны быть зафиксированы в протоколе осмотра. При поисках очага такая информация оказывается полезной очень редко, но она может понадобиться при установлении причины пожара, связанного с трением, локальным перегревом в технологических установках, двигателях и т.д.

Окалина

Высокотемпературный окисел - окалина - образуется на сталях обыкновенного качества (за время нагрева, характерное для среднего пожара) при температуре от 700 °С и выше. Рост толщины окалины происходит по параболическому закону: чем больше температура и длительность нагрева, тем она толще.

От температуры образования зависит и состав окалины.

Она может состоять из трех слоев различных окислов - вустита (оксида двухвалентного железаFeO), гематита (оксида трехвалентного железа Fе2О3) и магнетита (оксида двух-трехвалентного железа Fе2О3 Чем выше температура, тем больше в окалине вустита и меньше гематита. Вустит имеет черный цвет, а гематит - рыжий. Это обстоятельство позволяет по цвету окалины и ее толщине ориентировочно оценивать температуру нагрева металлоконструкций.

Низкотемпературная окалина (700-750°С), в которой мало вустита, обычно имеет рыжеватый оттенок и достаточно тонкая. Окалина, образовавшаяся при 900-1000°С и более - толстая и черная. Если окисел на поверхности стальной конструкции рыхлый и рыжий - это, скорее всего, не окалина, а обыкновенная ржавчина.

В протоколе осмотра должен быть отражен цвет окалины на различных участках стальных конструкций. Весьма полезно также сбить молотком, зубилом (или путем деформации конструкции, если она достаточно тонкая) куски окалины на различных участках и измерить микрометром ее толщину. Полученные данные занести в протокол осмотра.

Путем анализа окалины инструментальными и химическими методами возможно определение температуры и длительности высокотемпературного нагрева стальных конструкций в ходе пожара. Для этого пробы окалины отбирают по методике, указанной в разд. 12.2 и направляют на лабораторные исследования.

Возможно, зондирование слоя окалины непосредственно на месте пожара вихретоковым методом (см. разд. 12.2).



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-01-28; просмотров: 620; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.191.174.168 (0.007 с.)