Применение магнитного метода неразрушающего контроля для оценки величины защитного слоя бетона ограждающих и несущих строительных конструкций на АЭС

Введение

В данной статье рассмотрены способы и средства контроля диаметра и положения арматуры, величины защитного слоя бетона, освещены современные методики и приборы, позволяющие неразрушающими методами проводить диагностику и дефектоскопию бетона, проведен сравнительный анализ возможностей применения современных приборов.

Для определения толщины защитного слоя бетона и расположения стальной арматуры в железобетонной конструкции в настоящее время применяют магнитные, электромагнитные или вихретоковые приборы, включающие измерительный блок, измерительный преобразователь и блок питания. Применяются использующие магнитный метод измерители защитного слоя, диаметра и положения арматуры: ПОИСК-2.6, выпускаемый фирмой «Интерприбор»; ИПА-МГ4, выпускаемый «СКБ Стройприбор»; ИЗС-10 и другие, менее распространенные в России приборы: электронный томограф А1220, выпускаемый фирмой «Акустические Контрольные Системы»; георадары – ОКО-2, выпускаемый ООО «Логис», ЛОЗА, выпускаемый фирмой «Технодалс», и рядом других как отечественных, так и импортных производителей.

Аппаратура и методика измерений

Магнитный метод контроля регламентируется ГОСТ 22904–93 [1] и основан на анализе взаимодействия электромагнитного поля датчика с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой датчика в стальной арматуре. Этот метод позволяет установить величину защитного слоя, выявить расположение верхнего ряда стержневой арматуры и закладных, а также при неизвестном защитном слое примерно оценить диаметр арматуры. Наиболее распространенным и надежным прибором, реализующим данный метод, считается измеритель защитного слоя, диаметра и положения арматуры ПОИСК-2.6, выпускаемый фирмой «Интерприбор».

Прибор ПОИСК-2.6, включающий электронный блок, измерительный вихретоковый преобразователь (далее – датчик) и блок питания, имеет следующие характеристики:

• измерение толщины защитного слоя при известном диаметре арматуры;
• измерение толщины защитного слоя и неизвестного диаметра арматуры;
• сканирование объектов с запоминанием результатов;
• автоматизированная настройка на любые марки сталей, в том числе на неизвестные;
• акустический поиск арматуры;
• комбинированное отображение толщины защитного слоя в цифровом виде и линейным индикатором;
• энергонезависимая память 800 результатов с возможностью просмотра результатов по номерам и датам, а также условий выполнения измерений;
• выбор вида арматуры (стержни, проволока, канаты, пряди) и вида с возможностью индивидуальной настройки;
• полноценное отображение результатов на графическом дисплее с регулируемой контрастностью и подсветкой;
• автоматическая термокомпенсация и калибровка прибора;
• инфракрасный оптоинтерфейс для связи с компьютером.

Результаты

В соответствии с п. 48 НП-087-11 [2]: «Элементы САЭ (система аварийного электроснабжения), относящиеся к разным каналам, следует располагать в отдельных помещениях (разных пожарных зонах). Помещения разных каналов САЭ должны быть отделены друг от друга и от помещений, не относящихся к САЭ. Ограждающие и несущие строительные конструкции помещения канала САЭ должны:

• выполняться из негорючих материалов;
• обеспечивать нераспространение пожара за пределы пожарной зоны в течение расчетного времени свободного выгорания всей пожарной нагрузки (без учета наличия средств пожаротушения);
• иметь предел огнестойкости (независимо от результатов расчета продолжительности пожара) не менее 1,5 ч».

Аналогичные требования заложены в МУ 1.2.1.16.0189–2013 [3], по которому и разрабатывается анализ влияния пожаров на безопасный останов и расхолаживание реакторной установки. Необходимые пределы огнестойкости вышеуказанных строительных конструкций должны быть обоснованы. Проведены испытания по определению толщины защитного слоя бетона ограждающих конструкций (стены, перекрытия) по ГОСТ 22904–93 [1] с использованием прибора ПОИСК-2.6 на примере обследования строительных конструкций энергоблока № 1 Калининской АЭС.

В рамках реализации программы продления срока службы энергоблока № 1 Калининской АЭС проведено выборочное обследование строительных конструкций, ограждающих помещения как с оборудованием останова и расхолаживания РУ, так и смежных с ними категорий А, Б, В по пожарной опасности.

Целью обследования являлся сбор исходных данных для определения фактического предела огнестойкости строительных конструкций помещений энергоблока и включает в себя:

• анализ рабочих чертежей проектной и исполнительной документации к зданиям и сооружениям главного корпуса энергоблока № 1 Калининской АЭС;
• обследование и фиксация состояния средств пассивной противопожарной защиты помещений энергоблока № 1 Калининской АЭС (противопожарные двери, огнезащитные проходки, противопожарные клапаны систем вентиляции);
• замер электромагнитным методом фактической толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры железобетонных конструкций помещений энергоблока Калининской АЭС;
• оформление полученных данных.

При проведении обследования были выполнены следующие работы:

• подбор, изучение и анализ предоставленной проектно-технической документации;
• визуальный осмотр железобетонных конструкций в помещениях каналов САЭ в помещениях энергоблока № 1 Калининской АЭС;
• определение толщины защитного слоя бетона ограждающих конструкций (стены, перекрытия) магнитным методом неразрушающего контроля в соответствии с требованиями ГОСТ 22904–93 [1].

Обследование помещений каналов САЭ энергоблока № 1 Калининской АЭС проводилось в зоне свободного доступа (в местах, доступ к которым не ограничен требованиями безопасности) поэтапно:

I этап: визуальный осмотр состояния железобетонных конструкций в помещениях каналов.

САЭ энергоблока № 1 Калининской АЭС видных дефектов, повреждений, подтеков, следов местных увлажнений, ржавых или масляных пятен не выявил. На поверхности железобетонных конструкций нанесена штукатурка и покрывная защитная краска.

II этап: определение толщины защитного слоя бетона ограждающих конструкций (стены, перекрытия) проводилось магнитным методом неразрушающего контроля в соответствии с требованиями ГОСТ 22904–93 [1].

По результатам проведенного обследования помещений каналов САЭ энергоблока № 1 Калининской АЭС установлено:

• на железобетонных конструкциях в помещениях каналов САЭ энергоблока № 1 Калининской АЭС видимых дефектов, повреждений, подтеков, следов местных увлажнений, ржавых или масляных пятен не выявлено;
• диапазон средних толщин защитного слоя бетона с учетом толщины арматуры составил 38–85 мм, диаметр арматуры 12–20 мм.

Фактические значения толщины защитного слоя бетона и расположения стальной арматуры в конструкции по результатам измерений сравнивают со значениями, установленными технической документацией на эти конструкции (с учетом предельных отклонений данных параметров). В случае совпадения полученных результатов с установленными документацией значениями можно считать, что огнестойкость конструкций совпадает с заданной при проектировании и составляет не менее 90 мин. По результатам выборочных измерений сделан вывод, что толщина защитного слоя бетона соответствует проектным значениям, а состояние арматуры работоспособное.

Заключение

В результате проведенных измерений показано, что выполняется п. 48 НП-087-11 [2], необходимые пределы огнестойкости вышеуказанных строительных конструкций обоснованы, и подтверждено, что обследованные конструкции имеют предел огнестойкости не менее 90 мин, что свидетельствует о том, что необходимые пределы огнестойкости вышеуказанных строительных конструкций обоснованы.