Bulletin of scientific research results Bulletin of scientific research results Бюллетень результатов научных исследований 2223-9987 92917 10.20295/2223-9987-2024-04-24-39 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем On the causes of shell deformation in tank car boilers for viscous petroleum products О причинах деформации обечайки котлов вагонов-цистерн для вязких нефтепродуктов Цыганская Людмила Валерьевна Cyganskaya Lyudmila Valer'evna tcyganskaya@gmail.com

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Бейн Дмитрий Григорьевич Beyn Dmitriy Grigor'evich dgbain@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Атаманчук Наталья Александровна Atamanchuk Natal'ya Aleksandrovna atamantchouk@nvc-vagon.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Russian Federation АО «НВЦ «Вагоны» Россия Joint Stock Company “Scientific Research Center “Vagony” Russian Federation АО «НВЦ «Вагоны» Россия JSC “Research and Development Center “Vagony” Russian Federation 27 12 2024 27 12 2024 2024 4 24 39 27 12 2024 https://itt-pgups.ru/en/nauka/article/92917/view

Цель: существующая проблема выявляемых в эксплуатации повреждений котлов вагонов-цистерн в следствие потери устойчивости требует новых подходов к теоретической и практической оценке возможных причин таких повреждений. Особую актуальность приобретает оценка сочетания различных факторов (в том числе влияния отклонения формы котла при его изготовлении) на возможность потери устойчивости в эксплуатации. Метод: для установления причин деформации котлов были проведены расчеты котла на устойчивость. Все расчеты проводились для фактических толщин, определенных по результатам измерений и толщинометрии. Для моделирования была выбрана модель вагона-цистерны с минимальными из измеренных толщинами. Расчеты проводились при действии нормативного значения внешнего давления и при сверхнормативных значениях внешнего давления. Результаты: проведенные расчеты устойчивости котла с фактически измеренными толщинами при действии внешнего избыточного давления показали, что потеря устойчивости котла: без отклонения формы от действия нормативного значения внешнего избыточного давления 40 кПа — не установлена; с локальными дефектами от сварки при действии нормативного значения внешнего избыточного давления 40 кПа — не установлена; без локальных дефектов от сварки с глобальным отклонением формы котла при действии избыточного внешнего давления 40 кПа — возможна при значении относительной овальности порядка 2,7 %; без глобального отклонения формы котла — возможна от действия сверхнормативного значения внешнего избыточного давления 79 кПа и выше. Практическая значимость: установлены возможные причины потери устойчивости котлов в эксплуатации. Причинами потери устойчивости котла могут быть глобальное отклонение формы котла при наличии относительной овальности порядка 2,7 %; действие сверхнормативного значения внешнего избыточного давления 79 кПа и выше, что возможно при нарушении технологии процесса разгрузки вагона-цистерны; сочетание наличия глобального отклонения формы котла и действия сверхнормативного значения внешнего избыточного давления вследствие нарушения технологии процесса разгрузки вагонов-цистерн.

Purpose: the existing problem of detected damages to tank car boilers during operation due to loss of stability requires new approaches to both theoretical and practical assessment of possible causes of such damages. The evaluation of the combination of various factors, including the impact of shape deviation of the boiler during its manufacture, on the possibility of loss of stability during operation is of particular relevance. Method: to determine the causes of boiler deformation, stability calculations were performed on the boiler. All calculations were conducted for actual thicknesses determined by measurement and thickness gauging.A tank car model with the minimum measured thicknesses was selected for modeling. Calculations were carried out under the action of the standard external pressure value and under excessive external pressure values. Results: stability calculations of the boiler with the actually measured thicknesses under the influence of external excess pressure showed that loss of stability in the boiler: without shape deviation under the action of the standard external excess pressure of 40 kPa was not detected; with local defects from welding under the action of the standard external excess pressure of 40 kPa was not detected; without local welding defects but with a global shape deviation of the boiler under the action of external excess pressure of 40 kPa is possible with a relative ovality of about 2.7 %; without global shape deviation of the boiler, it is possible under the influence of excessive external pressure of 79 kPa and above. Practical significance: possible causes of boiler instability during operation were identified. The cause of boiler instability may be a global shape deviation of the boiler with a relative ovality of about 2.7 %; the effect of excessive external pressure of 79 kPa and above, which is possible due to a violation of the tank car unloading process; a combination of global shape deviation of the boiler and the effect of excessive external pressure due to a violation of the tank car unloading process.

 вагон-цистерна котел вагона-цистерны потеря устойчивости коэффициент запаса устойчивости избыточное давление коррозия котла отклонение формы tank car tank car boiler loss of stability stability margin coefficient excess pressure boiler corrosion shape deviation

Григорьев П. С., Беспалько С. В., Коржин С. Н. Оценка устойчивости котла цистерны на основе вариационного принципа Лагранжа // Наука и техника транспорта. 2022. № 2. С. 39–46. EDN ANRELI Grigor'ev P. S., Bespal'ko S. V., Korzhin S. N. Ocenka ustoychivosti kotla cisterny na osnove variacionnogo principa Lagranzha // Nauka i tehnika transporta. 2022. № 2. S. 39–46. EDN ANRELI Балалаев А. Н., Жебанов А. В., Коркина С. В. Потеря устойчивости котла вагона-цистерны при сливе вязких нефтепродуктов // Вестник транспорта Поволжья. 2023. № 1(97). С. 7–11. EDN DJKVTN Balalaev A. N., Zhebanov A. V., Korkina S. V. Poterya ustoychivosti kotla vagona-cisterny pri slive vyazkih nefteproduktov // Vestnik transporta Povolzh'ya. 2023. № 1(97). S. 7–11. EDN DJKVTN Балалаев А. Н., Жебанов А. В., Коркина С. В. Анализ причин потери устойчивости котла цистерны при перевозке газоконденсата в зимнее время года // Вестник транспорта Поволжья. 2022. № 2(92). С. 7–13. EDN NDKXQZ Balalaev A. N., Zhebanov A. V., Korkina S. V. Analiz prichin poteri ustoychivosti kotla cisterny pri perevozke gazokondensata v zimnee vremya goda // Vestnik transporta Povolzh'ya. 2022. № 2(92). S. 7–13. EDN NDKXQZ Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). М.: ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996. Normy dlya rascheta i proektirovaniya vagonov zheleznyh dorog MPS kolei 1520 mm (nesamohodnyh). M.: GosNIIV-VNIIZhT, 1996. ГОСТ 33211-2014. Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам. GOST 33211-2014. Vagony gruzovye. Trebovaniya k prochnosti i dinamicheskim kachestvam. Оценка устойчивости цилиндрической оболочки котла цистерны c учетом заполнения ее жидким грузом / П. С. Григорьев [и др.] // Транспорт Урала. 2021. № 4(71). С. 40–45. DOI: 10.20291/1815-9400-2021-4-40-45. EDN HQKDQD Ocenka ustoychivosti cilindricheskoy obolochki kotla cisterny c uchetom zapolneniya ee zhidkim gruzom / P. S. Grigor'ev [i dr.] // Transport Urala. 2021. № 4(71). S. 40–45. DOI: 10.20291/1815-9400-2021-4-40-45. EDN HQKDQD Григорьев П. С., Беспалько С. В., Гончаров В. В. Определение критических температур потери устойчивости пологих цилиндрических оболочек // Тепловые процессы в технике. 2021. Т. 13, № 7. С. 324–328. DOI: 10.34759/tpt‑2021-13-7-324-328. EDN FHJJCX Grigor'ev P. S., Bespal'ko S. V., Goncharov V. V. Opredelenie kriticheskih temperatur poteri ustoychivosti pologih cilindricheskih obolochek // Teplovye processy v tehnike. 2021. T. 13, № 7. S. 324–328. DOI: 10.34759/tpt‑2021-13-7-324-328. EDN FHJJCX ГОСТ 34347. Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия (ISO 16528-1:2007, NEQ, ISO 16528-2:2007, NEQ). GOST 34347. Sosudy i apparaty stal'nye svarnye. Obschie tehnicheskie usloviya (ISO 16528-1:2007, NEQ, ISO 16528-2:2007, NEQ).