Основные повреждения котлов и рам четырехосных нефтебензиновых цистерн

Трещины по сварному соединению узла крепления фасонных лап к раме цистерны (рисунок 2.15) с возможным развитием на хребтовую балку (рисунок  2.16,  здесь  начало  развития трещины у дальней лапы). На рисунках 2.17-2.20 показаны другие типичные повреждения рассматриваемых элементов конструкции вагона.

Рисунок 2.15. Трещины в зоне приварки узла крепления фасонной лапы к хребтовой балке.

Рисунок 2.16. Развитие трещины (рисунок 2.15.) на хребтовую балку

Рисунок 2.17. Повреждение розетки автосцепки – деформации и трещины

Рисунок 2.18. Трещины хребтовой балки в зоне упоров, деформация верхнего листа.

Рисунок 2.19. Трещина пятника.

Рисунок 2.20.Трещина пятника, износ поверхности скольжения.

Таковы основные повреждения котлов и рам четырехосных нефтебензиновых цистерн, вызывающие аварийное состояние цистерны целом. Для выяснения значимости этих повреждений на ряде пунктов подготовки и налива цистерн (на ст. Стенькино — г. Рязань, ст. Чернякова Восточная – г. Уфа, г. Сызрань – на наливных эстакадах и ППС) проводился сбор информации о причинах отцепок.

Предварительный анализ позволил определить набор основных повреждений, причем для каждого пункта характерна лишь часть набора. Эти повреждения и используемые в диаграммах их сокращенные обозначения приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1.Повреждения цистерн и их сокращения

Наименование повреждения	Сокращеное обозначение.
Неисправности сливного прибора, трещины в оболочке нет.	сп
Любая неконкретизированная течь котла.	тк
Неисправности крышки.	кр
Неисправности хребтовой балки.	хб
Любая неконкретизированная неисправность.	др
Любая течь котла в опорной зоне.	оп
Течь с трещиной в зоне горловины.	гр
Течь с трещиной в зоне днища.	дн
Течь с трещиной в зоне сливного прибора.	сз
Течь с трещиной в зоне фасонных лап.	лп
Любая неконкретизированная течь котла.	пр

Информация о причинах отцепки цистерны в документацию часто заносится неполно, поэтому все повреждения рамы (смотри рисунки 2.13-2.20) представлены в таблице 1.1 одним пунктом хб, течи показанные на рисунках 2.3-2.6 представлены пунктом оп, рисунки 2.1-7.2 — пунктом сз, рисунки 2.9-2.10 — пунктом лп, рисунки 2.11 — пунктом гр, 2.12 — пунктом дн.

В эксплуатационных условиях, работники пунктов подготовки и обслуживания цистерн, обычно различают их не по модели (как следовало бы), а по калибрам котлов. В записях о повреждениях вагона присутствуют его номер, калибр котла, другие параметры не относящиеся к конструкции. Поэтому, калибр котла, не обеспечивая точной идентификации модели нефтебензиновой цистерны все же остается единственным параметром, позволяющим условное деление цистерн. Эффективность такого деления достаточно высока, когда исследуются повреждения котлов и значительно ниже при исследовании рам. Так как определение модели цистерны по ее номеру проблематично, приходится принять деление по калибрам котлов. Далее, для удобства представления результатов и анализа, цистерны, близкие по конструкции котлов объединялись в одну группу, которой присваивалось имя самого представительного по количеству калибра группы. Ниже в табл. 2.2 приводятся такие группы и обозначения.

Таблица 2.2. Группы калибров котлов цистерн и их обозначений

Состав группы калибров	Обозначение группы
10, 14, 15, 16, 17, 19, 20, 21, 22	16
25, 25А	25
62, 63	62
66, 67, 68, 69	66
61,71	61

Такая группировка позволила "разгрузить" графики, повысить воспринимаемость материала.

Собранные данные главным образом относятся к четырехосным цистернам, которые на период обследования составляли в этих пунктах основную долю.

На основе собранной информации по ст. Стенькино на рисунке 2.1 построена диаграмма Парето распределения отцепленных цистерн по принятому набору повреждений. При этом берется отношение количества цистерн рассматриваемого калибра с данным повреждением к оценке количества цистерн этого калибра прошедших через эстакаду налива за рассмотренный период.

Рисунок 2.1. Относительное распределение повреждений по типам для калибров.

К сожалению на ст. Стенькино повреждение "течь котла" фиксировалось без указания места течи и пункт тк включает все повреждения оболочки сопровождающиеся течью. Действительная доля повреждений хб обычно больше, чем на диаграмме, что объясняется рядом причин.

Примерную картину распределения повреждений тк по зонам оболочки можно получить анализируя данные со ст. Черняковка-Восточная (рисунке 2.2).

Рисунок 2.2. Распределение повреждений тк по зонам оболочки.

Особую опасность представляют трещиноподобные дефекты, в вершинах которых радиусы сопряжения поверхностей незначительны (приближаются к размерам атомной решетки стали), а концентрация напряжений вызывает развитие трещины. Такая же опасность имеет место у острых концентраторов (конструктивных и технологических, которые обычно имеются в реальных конструкциях).

Приведенные выше результаты обследования технического состояния котлов нефтебензиновых цистерн позволили выявить зоны, где после определенного срока эксплуатации зарождаются и развиваются повреждения, которые становятся наиболее возможными очагами разрушения конструкции котла и рамы в целом. Имеющиеся публикации, а также выполненные отдельные расчеты позволили определить вероятные причины имеющихся отказов, в том числе внешние и внутренние дефекты материалов и соединений, дефекты технологии изготовления, ремонта (особенно при сварке), перегрузки конструкции в эксплуатации, приводящие к нарушению условий прочности.

Некоторые из упомянутых отказов непосредственно влияют на безопасность эксплуатации вагона и будут учтены при оценке так называемого параметра безопасности вагона в разделе 6.