Fém szerkezetek javítása

Átírás

1 Fém szerkezetek javítása Anyaghibák, korrózió és okai, Javítás Salem G. NEHME egyetemi docens

2 Általános szerkezeti acélok

3

4

5

6 Fémes kötés

7 Rácshibák Pontszerű hibák: Pl. diszlokáció Kétdimenziós hibák: Kristályhatár Fázishatár

8 Fémek csoportosítása Sűrűség alapján: nehézfém > 4,5 kg / l könnyűfém < 4,5 kg / l Olvadáspont: Korrózióállóság: Ötvözetek: magas olvadáspontú 1750 C fölött nemesfémek nem nemes fémek ALAPANYAGOK: Fe, Cu, Al, Zn, Pb, Sn, Mg ÖTVÖZŐK: Be, Cr, Cd, Co, Mn, Mo, Ni, Ti, V, W

9 A fémek korrózióját befolyásoló főbb tényezők, összetett hatások ötvöző és szennyező elemek hatása a mikroszerkezet hatása a gyártási technológia (hegesztés, hőkezelés, hideg- és melegalakítás) hatása feszültségek, mechanikai igénybevételek hatása a fém felületi állapota a korróziós környezet hatása a rendszer hõmérsékletének hatása a közeg áramlásának a hatása a felületek relatív csúszásának a hatása (Fretting korrózió) mikroorganizmusok hatása

10 A hegeszthetőség feltétele Ahol az ötvözőket %-ban kell helyettesíteni, d a lemezvastagság és C=0,22 %. Hegesztett szerkezetekhez használt lágyacélok: C < 0,25 % => nagyon érzékenyek az üzemeltetési hőmérséklet változásra A Mn (0,1 % növelésre 8-10 C csökken) és a Ni (kb 2 %-ig kedvezően hat a szívósságra) jelentősen csökkenti az átmeneti hőmérséklet értékét

11

12 TERVEZÉS - KIVTLEZÉS (MEGVALÓSÍTÁS) -FENNTARTÁS (ÜZEMELTETÉS)-FELÚJÍTÁS TERVEZÉS: -pl. helyes anyagválasztás (anyagok összeférhetőség), élettani tényezők, esztétika <- DIAGNOSZTIKA ELŐZETES ÁLLAPOTFELVÉTELHEZ KIVITLEZÉS (MEGVALÓSÍTÁS): -pl. helyes építéstechnológia <- DIAGNOSZTIKA ÉPÍTÉS KÖZBENI ELLENŐRZÉSEK FENNTARTÁS (ÜZEMELTETÉS): - gazdaságosság, élettartam, tartósság <- DIAGNOSZTIKA FOLYAMATOS ÁLLAPOT FELVÉTEL pl. bauxit betonos épületek FELÚJÍTÁS: -újrahasznosíthatóság pl. anyagok körforgalma, diagnosztika <- DIAGNOSZTIKA ÁLLAPOTFELMÉRÉS KÖLTSÉGBECSLÉSHEZ, SZÜKSÉGES BEAVATKOZÁSOK MEGÁLLAPÍTÁSÁHOZ

13

14

15

16

17 Fémkorróziós jelenségek csoportosítása A megjelenési forma és eloszlás, a korróziót okozó közeg, a korróziós alapfolyamatok szerint: A megjelenési forma szerint: egyenletes lyukkorrózió (pitting, bemaródásszerû, szivacsos) kristályszerkezeti (kristályközi, szelektív) korróziós repedések (feszültségi, fáradási) különleges korrózió fajták (felhólyagosodás,lemezes, filiform korrózió) Eloszlása: általános, helyi korrózió Korróziós alapfolyamatok szerint: Kémiai (0,4 nm távolságig) Elektrokémiai (általában lyukkorrózió)

18 A fémionok kilépési energiája szerint megkülönböztetünk: Kémiai korrózió A fémion és elektronkilépés térbelileg nem elválasztva 0,4 nm távolságon belül következik be. Függ: - felület egyenetlensége -keletkezett oxid minősége (pl. zárt v. lyukacsos), lassítja a korróziós folyamatot pl. passzívál cink, rm. ötvözetek) Elektrokémiai korrózió A részfolyamatok (elektron és fémion kilépése) 0,4 nm távolságon túl játszódnak le. Szükséges: elektrolit pl. víz -> potenciálkülönbség, helyi anód (+ fémion) és katód (elektron). Oxigén jelenléte a katódos részfolyamathoz! Standard és elektrolitos potenciál. Néhány fontosabb fajta: kontakt korrózió lyukkorrózió A fémoldódás Átmeneti alaptípusú korrózió. A felületi réteg és a körülvevő közeg kölcsönhatásának mechanizmusa.

19 A korrózió megjelenési formái

20 Nehéz fémek, Titán: magas korrózióállóság extrém környezeti feltételeknél 100 év garancia normál klimatikus viszonyoknál nagy mechanikai szilárdság nagy hőmérsékleten is ötvözői lehetnek: Fe, O, Zn, Al, V, Si, No Megmunkálás: Hengerlés Extrudálás Öntés Gehry, Guggenheim Múzeum, Bilbao Kapcsolatai lehetnek: hegesztett szegecselt csavarozott Mechanikai tulajdonságai: testsűrűség: 4500 kg/m 3 f t,u : N/mm 2 f y = N/mm 2 Szakadónyúlás: A= ~ 8-20 % Rug.modulus: E = ~ N/mm 2 hőtágulási együttható: α T ~ 8.5 x 10-6 Olvadási hőmérséklet: 1668 C

21 Szerkezeti tűzkár Lokális képlékeny csukló kialakulása Hidegen alakított acélok

22 Az melegen hengerelt acél viselkedése magasabb hőmérsékleten hőmérséklet hatása C: a szilárdság (Rm) a nyúlás alsó és felső folyáshatár közti különbség egyre kisebb 300 C felett a folyáshatár eltűnik a szakítószilárdság egyre alacsonyabb a nyúlás pedig egyre nagyobb lesz

23 Hőmérséklet hatása a feszítőhuzalok tulajdonságaira

24 Falvastagság mérése

25 Vizsgálatok: falvastagság

26

27 Felületvédelem -Festékek Tulajdonságok: Viszkozitás Kiadósság Száradás Vastagság Tapadóképesség Keménység Kopási ellenállás Időállóság, fény hatás Pigmentek Színezőképesség Fedőképesség Őrlési finomság Alapozó festékréteg Fedőréteg FELÜLET ELŐKÉSZÍTÉS!!! Oxidmentesítés zsírtalanítás

28 Bevonatok vastagság mérése Gyártást követő felületvédelmi ellenőrzések Korróziós állapotfelvétel miatt Felületvédelmi felújítás szükségességének megállapítása Szervetlen Szerves bevonatok vastagság mérése

29 Folytonossági hibák keresése, hegesztési hibák

30 Felületi pórus, kráter hiba

31

32

33 Ultrahangos repedés-, hibakeresés, vastagságmérés fémes anyagoknál Sonatest készülék Vastagság egyenletesség ellenőrzése Hibahelyek keresése az anyagban Varratok ellenőrzése

34 Vastagság egyenletesség Hibahelyek detektálása anyagon belül

35 Esettanulmányok részleges diagnosztika függőfolyosó korlátszerkezete

36 Esettanulmányok részleges diagnosztika függőfolyosó korlátszerkezete

37

38 Acél kémiai összetétel Minta jele Kémiai összetétele, m % Fe C Si Mn Cr Mo Ni Al Co Cu Nb Ti V W Pb 1 98,7 0,563 0,063 0,269 0,01 0,01 0,012 0,01 0,273 0,08 0,01 0,01 0,01 0,05 0,1 2 99,2 0,263 0,046 0,249 0,01 0,01 0,02 0,01 0,04 0,066 0,01 0,01 0,01 0,05 0,1 3 99,3 0,21 0,023 0,315 0,01 0,01 0,021 0,01 0,022 0,057 0,01 0,01 0,01 0,05 0,1 4 99,4 0,099 0,01 0,295 0,01 0,01 0,014 0,01 0,023 0,037 0,01 0,01 0,01 0,05 0,1 Átlag: 99,2 0,284 0,033 0,282 0,01 0,01 0,017 0,01 0,09 0,06 0,01 0,01 0,01 0,05 0,1 A mérést spektroszkóppal végeztük. A készülék a felületet szikrákkal bombázva, a karakterisztikus röntgen sugárzásból számítja az anyagösszetételt. Ötvöző anyagok < 1 m% Szén tartalom: < 0,3 m% A mért eredmények alapján, az acél a jól hegeszthető anyagok csoportjába tartozik.

39 Példa a lemezes korrózióra

40

41 Elektrokémiai korrózió Anódos korrózió ph>4 Katódos korrózió, rideggé válás Megjelenése: lyukkorrózió

42 Kontakt korrózió + 25 C-on, más hőmérsékleten, elektrolitos környezetben eltérhet -Pozitívabb megy oldatba

43 Eltérő elekródpotenciálú fémek érintkezési helyénél fellépő korrózió

44 Korróziós esetek a) - b) Szerelés okozta korrózió c) Az elektrolitoldat heterogenitása miatti korrózió

45 d), e) Az elektrolitoldat heterogenitása miatti korrózió

46 VAS korróziója ph és a fém oldási potenciáljának összefüggése Aktív korrózió Passzíválás vas-oxidos védőréteg Vasból Fe(OH) 2 lesz Nincs korrózió

47 Időszakos felülvizsgálat Kötőelemek felülvizsgálata Tervezésnél ügyelni a csapadékvíz felhalmozódásának elkerülésére!

48 Meglévő és új szerkezeti elemek kapcsolásánál a szerkezet a gyengébb láncszem miatt fog tönkremenni!

49 Agresszív környezet Elvékonyodott horganyréteg (2-3 év alatt)

50 Fémek korróziós állapotfelvétele Felületvédelmi bevonat vastagságának mérése Falvastagság mérése Jól hozzáférhető helyen Zártszelvényeknél Egy oldalon hozzáférhető elemeknél

51

52 Esettanulmány

53 Feszítőerő és utófeszítés időszakos diagnosztikája Időszakos utánfeszítés szükséges. (Relaxáció) Hőtágulásból származó megnyúlás ill. összehúzódás. Kötőelemek kilazulása. Esetleges ellensúly elmozdulásból származó lazulás.

54 A korrózió elleni védekezés új anyagok, főbb lehetőségei anyagrendszerek kifejlesztése, a korróziós igénybevételek-, a korróziót befolyásoló fõbb tényezõk módosítása, a felületi viszonyok javítása, bevonatrendszerek módosítása.

55 Korrózió védelem AKTÍV VÉDELEM anyag helyes megválasztása pl. időjárás álló acél Megfelelő betonfedés inhibítorok (legfontosabb: betonfedés) fizikai módja: elzárja a fém felületét kémiai: reakcióba lép a fémmel katódos védelem PASSZÍV VÉDELEM Szervetlen- fémes bevonatok elektrokémiai galvanizálás termokémiai diffúziós eljárás (krómozás, horganyzás) tűzimártó eljárás Nem fémes bevonatok kémiai: foszfát bevonat, lúgos oxidálás termikus: zománcozás Szerves bevonatok (festékek, lakkok) Korrózióálló ötvözetek készítése Pl.: saválló acélok

56 Felület előkészítés Kell eltávolítani a felületi szennyeződéseket, Kell kijavítani a felületi hibákat, amelyek károsak a felhordó bevonat hatékonyságára: Por és piszok: csökkentik a bevonat tapadását az fémhez és meggátolják az egyenletes, sima film felhordását, Zsír és olaj: megakadályozzák a bevonat tapadását, Sók: növelik a nedvesség áthatoló képességét a bevonaton keresztül és ezáltal gyorsítják a korrózió sebességét, Rozsda, reve: A laza rozsdát és revétminden bevonat alól el kell távolítani pl. homok szórással, Régi bevonat: Vizsgálni kell a régi bevonat tapadását és az összeférhetőségét az új bevonattal. Feltétlenül végezzünk próbakenést, ha 1-2 órás várakozás után nem tapasztalunk hólyagosodást, akkor folytassuk az átkenést. Oldószerszegény, vagy oldószermentes bevonatot lehet felhordani a régi jól tapadó bevonatra felületi hibák (hegesztési salak, éles sarok, forgácsok, rétegződések, gödrök, pórusok, repedések, csúcsok, göbök, egyenetlenségek): Ezeken a felületeken nagyon nehéz megfelelő vastagságú bevonatot biztosítani, emiatt kell kiegyenlíteni a felületet, majd alkalmazni többszöri bevonatolást.

57 Tapadás

58 Hiába a vastag felületvédelem, ha a vízkivezetés nincs megoldva, különös tekintettel a zártszelvények ill. zárt szelvény végződéseknél!

59 Horgany bevonat

60

61

62 Kerámiák - Jellegzetes hibái Kivirágzás Kifagyás Kipattogzás Összerepedezés Túlégetés Gyenge égetés

63 Füstgázok okozta korrózió

64

65 Égetés szín sókivirágzás

66 Felületvédelem - Tisztítás option=com_content&task =view&id=332&itemid=77 Felület tisztítás: Vizes lemosás (nagynyomású) (nedves) homokszórás Megelőzés: Antigraffiti bevonat Hidrofóbizálás (víztaszítóvá tétel, de a páravándorlást ne akadályozza)

67 Üveghibák üveg korrózió GLASCRETE Nikkel-szulfidos zárványok Hőmérséklet változás okozta törés Hőfeszültség Illesztések, dilatációs hézag Szerkezeti elemek korróziója Kémiai korrózió Anyagok összeférhetetlensége

68 Nikkel-szulfidos zárványok, az üveg anyaghibája Optikai feszültségméréssel észlelhetők a feszültségkoncentrációk Veszélyt jelent: edzett ill. hőkezelt üvegeknél Megoldás: heat-soak teszt

69 Hőfeszültség Megoldás: Edzett és hőkezelt üvegek alkalmazása, rugalmas tömítők

70 Illesztések, dilatációs hézag Megoldás: üveg-fém találkozásoknál tömítőanyag használata, beépítésnél ne feszüljön a keretszerkezetben

71 Szerkezeti elemek korróziója Megoldás: pl. helyes lábazati kialakítás, alumínium profilok, korrózióvédelem

72 Kémiai korrózió Megoldás: pl. rendszeres takarítás

73 Anyagok összeférhetetlensége Megoldás: Műszaki útmutatók szem előtt tartása PVB-szilikon találkozásánál sárgás elszíneződés

74 Beltéri üvegszerkezetek Üveglépcső TERVEZÉSI Hibák

75 Beltéri üvegszerkezetek Üveglépcső -Hibák

76 Műanyagok öregedése ÖREGEDÉS: Azok a változások, amelyek a különböző, az anyagban adott idő alatt NEM TEHER jellegű hatások eredményeképpen jönnek létre. Öregedés során megindul a polimerek bomlása, kémiai szerkezete megváltoznak tulajdonságai. Víz, Fény hatása, Klimatikus hatások. Tönkremeneteli folyamat: - Depolimerizáció (polimer monomerekre bomlik) pl. PMMA, PS - Degradálódás (csak a polimerizáció foka csökken pl. hő hatására) PP, PE - Eliminációs bomlás (polimerről kis móltömegű anyag hasad le pl. PVC bomlásakor HCl )

77 Műanyagok öregedése Sátrak (feszített), szintetikus ponyva Tömlős alátámasztású szerkezet HŐÖREGEDÉS: műanyagok oxidatív bomlása. Észlelése: sárgulás, feketedés, felületi repedések VÍZ HATÁSA: kémiai folyamatok játszódnak le, a tönkremenetel mértéke a vízfelvétel függvénye. Pl. műgyanták vízfelvétele. FÉNY HATÁSA: UV okozza Jele: elszíneződés, fakulás. IDŐJÁRÁSÁLLÓSÁG: összetett fogalom, UV sugárzás;infravörös sugárzás; szél, eső, és ezek mechanikai és kémiai hatásai szembeni ellenálló képesség pl. akril-gyanták FELÜLETVÉDELEM pl. bevonatolás akrilgyantával

78 Fa károsítók - gombák A szürke elszíneződés a szabadban tárolt faanyagon látható, alacsonyabb rendű gombák okozzák, amik önmagukban nem veszélyesek, de táptalajul szolgálhatnak más, komolyabb kárt okozó roncsoló gombáknak. A korhadás lehet barna, fehér és nedves korhadás. A barna korhadás (nevezik vörös vagy redves korhadásnak is) a fa cellulóztartalmát károsítja, a fehér korhadás a fa lignintartalmát pusztítja, ez szilárdságcsökkenéssel jár. A nedves korhadást a pincegomba (Coniophora cerebella) okozza.

79 Hibák fa károsítói Barnakorhadás a cser gesztjében Betűzőszú Hajófúróbogár Gyűrűs repedés és sugaras elválás cser bűtűfelületén

80 Fa károsítói

81 SZEBSZI Faanyagvédelmi és Építőipari Kft. Füzérradvány, Károlyi kastély Gipsz álmennyezet és poroszsüveg boltozat közötti tér könnyező házigomba mentesítése. Három szintet átszövő könnyező házigomba fertőzés felszámolása.

82 Fehérvárcsurgó, Károlyi kastély Általános könnyező házigomba (Merulius Lacrymans) mentesítés. Mennyezeti festést tartó könnyező házigomba fertőzött csapos gerendafödém gombamentesítése, ragasztott betétfás megerősítése. SZEBSZI Faanyagvédelmi és Építőipari Kft.

83 Fa természetes tartóssága Függ: Térfogatsúly Geszt színe Sejtek tartalma, gyanta tartalom Nehezebb tartósabb Geszt ellenállóbb mint a szíjács Gesztben festő,- cserző anyagok Nagy tápanyagtartalmú fákat a farontó szervezetek (gombák, rovarok) jobban megtámadják Sejttartalom függ az évszaktól (téli döntésű fa tartósabb)

84 Nedvességtartalom A fa nedvességtartalma: a faanyagban lévő vízmennyiség, amelyet a teljesen kiszárított tömeghez viszonyítunk. Nettó nedvességtartalom u = G G G 100% Bruttó nedvességtartalom q = 0 0 G G 0 100% G G: nedves faanyag súlya, G 0 :teljesen száraz faanyag súlya

85 Nedvességtartalom Élőnedves: > 50 m% Félnedves: 30,1-50 m% Félszáraz: 18,1-30 m% Légszáraz: 12,1-18 m% Szobaszáraz: 6,1 12 m%

86 Nedvességtartalom Lehetséges legmagasabb nedvességtartalom: u max =u r +u k ahol u r : rosttelítettségi nedvességtartalom, u k : a fa üregeiben lévő nedvességtartalom Nedvességtartalom mérése: Súlykülönbözeten alapuló Extrakciós eljárás (készülékben extrahálják, elpárolgó vizet lecsapatják, mennyiségét lemérik) Műszeres pl. víz elektromos vezetőképességén alapuló

87