Причинно-следственная связь возникновения разрушений вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов

Пояркова Екатерина Васильевна; Диньмухаметова Людмила Сергеевна; Подоляк Наталья Ярославовна

УДК 621.643.2

DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-3-1263-1266

ПРИЧИННО-СЛЕДСТВЕННАЯ СВЯЗЬ ВОЗНИКНОВЕНИЯ РАЗРУШЕНИЙ ВАГОНОВ-ЦИСТЕРН ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ

1) Оренбургский государственный университет, г. Оренбург, Российская Федерация, e-mail: liniklika@mail.ru 2) Самарский государственный университет путей сообщения, г. Самара, Российская Федерация,

e-mail: michmen08@yandex.ru

Выполнен детальный анализ состояния вагонного парка, находящегося в длительной эксплуатации; определен комплекс браковочных характеристик и повреждений несущих конструкций вагонов-цистерн, предназначенных для транспортировки темных нефтепродуктов; на стадии предразрушения выявлены трещины, являющиеся браковочными характеристиками в оценке работоспособности специализированных вагонов, перевозящих нефтебензи-новые фракции; установлена причинно-следственная связь возникновения разрушений цистерны. Ключевые слова: вагон-цистерна; нефтепродукты; диагностика повреждений; стадии разрушений.

Как известно, нефтяная отрасль занимает одно из ведущих мест в экономике страны, а для перевозки нефтесодержащих сред широко используются автоцистерны различных конструкций [1-2]. Вместе с тем для грузоперевозки темных нефтепродуктов используются на железнодорожном транспорте вагоны-цистерны. К настоящему времени доля такого вида подвижного состава в общей численности всего вагонного парка страны составляет порядка 15 %, из которых более 80 % - это вагоны-цистерны для нефтепродуктов. Перевозка таких жидких грузов требует повышенного внимания в процедурах диагностического контроля состояния подобных специализированных вагонов-цистерн с целью обеспечения их пожарной и промышленной безопасности [3], основным регламентацион-ным документом для оценки которой выступает методика определения причинно-следственных связей нарушений безопасности движения, утвержденная распоряжением ОАО «Российские железные дороги» от 02.09.2013 г. № 1887р.

Априори, существенная часть цистерн рабочего парка имеет различные типы повреждений, которые в исключительных случаях могут повлечь за собой отказ или списание вагона-цистерны по сроку службы. Однако нередки случаи наличия у металла конструкции цистерны значительного неизрасходованного ресурса. Необходимо своевременное, качественное проведение диагностики с эффективным использованием современных методов и технических средств диагностирования, которое может значительно сократить либо исключить аварийные ситуации железнодорожного транспорта. Техническое освидетельствование выступает в меньшей степени в роли индикатора, а в большей - неким гарантом качества (и, как правило, работоспособности) как новых цистерн, так и отработавших расчетный срок. При этом главными факторами надежного освидетельствования являются не только правильный выбор методов и технических средств диагно-

стирования, но и грамотная оценка полученных результатов [4-5].

Следует учесть интенсивное старение парка специализированных вагонов и факт ежегодного возрастания количества грузового подвижного состава с истекшим сроком службы [3; 6-8]. Одним из способов поддержания в работоспособном состоянии большей части цистерн рабочего парка является продление их срока полезного использования. Для этого был проведен детальный анализ состояния вагонного парка, находящегося в эксплуатации и определен комплекс браковочных характеристик повреждений несущих конструкций вагонов-цистерн. Обобщив полученные результаты,

Причины возникновения разрушений

li fcMHiittMt £ИТу(1Ш*И

НЛГрАтЪ-иА. I-OfOO&ntitMa* Ml-струги» ШЯя Otfl6»MM»C1MM Ч»ИЯ 'ч MHWntMWTpfKfW ■

Гречмениледебиые д» i г у. лвдеваи, «р*1ярм, '*>£•» гырим» ияьь

•pv*0-4£»«aHlirTV umni»lp * г-pnupfn» ТТ »мтуГЮ» МаОуиЯМИ» лрмм* IM'PVWM И ^umVfW» грум* Мяоуимм«*« '^<РМ*ИМИ'Р< II' ИМ

л-еромфмние м»*руз*м. чхзрншт рафетамя

Мшиямнш fnwnk Dtiyr1 1 Л* 0»«вр»А Я щщпчш Я

иммми-жя првдр.>ъим1 ml'v11'"" 1 -»тру»» Високяе KPPINtM* IT ги4Р0ДОР«

Повреждение, I ив стадии предрвзрушенир

'Г*'Н---т-И р{жцннапслс(гня» дрфиии

* 1Я»г|ЙЯ«(М1Н||( де4е«-*

Р»>руш«мия {последствия повреждений)

пмшймм

»«4|ццш от |м« прмтм. u<W«mmm цмПйрмм, обммм м1*4 цмбчм«

вшм)

HipfWirMNf r^dvntiMOD (Я, тяы 4f,»onHin»| МТ.и ОирмГм

Рис. 1. Причинно-следственная связь возникновения разрушений вагона-цистерны

стало возможным установление причинно-следственной связи возникновения разрушений вагонов-цистерн, транспортирующих опасные нефтепродукты (рис. 1).

На стадии предразрушения могут быть выявлены различные трещины, являющиеся браковочными характеристиками в оценке работоспособности и надежности вагонов-цистерн, перевозящих нефте-бензино-вые фракции.

Зональностям проявления трещиноподобных повреждений в общей конструкции свойственны:

- трещины в зоне сварного шва, являющегося соединительным элементом в верхней части опоры котла панелей его обечайки, либо вдоль нижней образующей котла в зоне опоры;

- трещины самой обечайки котла, возникающие в зонах:

а) сливного прибора;

б) приварки горловины люка-лаза;

в) приварки фасонных лап крепления котла к раме;

г) соединения с днищем;

- трещины хребтовой балки в зоне крепления тормозного цилиндра;

- трещины в сварных швах (в местах крепления фасонных лап рамы к хребтовой балке);

- трещины в зоне приварки кронштейнов лестницы к котлу.

Также наиболее опасным видом повреждений, проявляемых на стадии предразрушения, являются как вмятины, так и вмятинообразные повреждения. Примером могут служить:

- вмятины в зоне сварного шва, соединяющего панели обечайки котла, в верхней части опоры котла;

- вмятины в зоне лежневых опор, вызванные систематическим перегрузом цистерн;

- вмятинообразные длинноразмерные изменения формы днища (и, или проседание и наклон верхней части) обечайки цистерны;

- вмятинообразные дефекты цилиндрической части котла (вмятость боковой части).

Еще одним видом повреждений являются многочисленные деформации конструкции вагона-цистерны:

- деформации днища котла при квази-динами-ческом нагружении;

- искривление консольной части и локальная потеря устойчивости верхней полки хребтовой балки (как правило, преобладает глобальная или смешанная форма потери устойчивости);

- выпучивание верхнего листа хребтовой балки в зоне автосцепки.

Ситуационный анализ факторов [3; 5-6; 8-9], обусловливающих различные виды разрушений вагонов-цистерн, представлен на рис. 2.

dilti t

Рис. 2. Ситуационный анализ факторов разрушения вагонов-цистерн

Однако после тщательного анализа всего многообразия повреждений несущих металлоконструкций котлов нефтебензиновых цистерн можно выделить только две «масштабные» категории повреждений [10]:

- изменения формы и размеров оболочки котла;

- трещины сварных швов и основного металла.

По результатам диагностирования котлов вагонов-цистерн из стали марки 09Г2С выявленные дефекты классифицированы как эксплуатационные, технологические и как последствия ремонта, выполненного с нарушениями требований нормативных документов.

К повреждениям эксплуатационного характера относили повреждения, возникновение которых неизбежно и обусловлено характеристиками перевозимого груза (как правило, - это повреждения, вызванные коррозией металла конструкции вагона-цистерны) [11]. В основном у цистерны коррозии подвергаются: верхний лист обечайки котла вокруг защитного фартука (зона пролива нефтепродукта); плакирующий слой в местах скопления остатков нефтепродукта; катеты сварных швов.

К технологическим дефектам относили другие коррозионные повреждения, но вызванные несоблюдением технологии сварки при изготовлении котла, а дефектами, обусловленными низкокачественным проведением ремонта, в основном, считали установку различных вставок и заглушек.

Статистический анализ технического состояния котлов вагонов-цистерн, изготовленных из двухслойных сталей, позволил оценить частоту проявления коррозионных повреждений в их конструкции и установить наиболее часто возникающие вследствие этого разрушения элементов защитного фартука люка-лаза и элементов системы слива остатков продукта.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Власов Ю.Л., Морозов Н.А., Гаврилов А.А. Динамическая модель равномерного движения автоцистерны без перегородок с частичным заполнением // Вестник Оренбургского государственного университета. 2013. № 9 (158). С. 227-231.

2. Власов Ю.Л., Морозов Н.А., Гаврилов А.А. Динамическая модель относительного покоя жидкости в автоцистерне при равномерном движении по криволинейному участку дороги // Вестник Оренбургского государственного университета. 2014. № 10. С. 44-48.

3. Лисютин А.М. Обоснование эффективности и условий перевозок опасных наливных грузов в контейнерах-цистернах: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Новосибирск, 2011.

4. Кузеев И.Р., Диньмухаметова Л.С., Пояркова Е.В. Прогнозирование безопасности эксплуатации сварных конструкций в условиях нефтесодержащих сред // Нефтегазовое дело. 2011. № 6. С. 254262.

5. Пояркова Е.В., Авдонин А.М., Камышев О.Г. К вопросу прогнозирования остаточного ресурса крупногабаритных металлоконструкций после выполнения ремонтно-восстановительных работ // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2015. № 8. С. 35-39.

6. Мойкин Д.А. Определение браковочных характеристик и влияние повреждений на работоспособность вагонов-цистерн // Visnik Dnipгopetгovs'kogo nacional'nogo ипгуе^кеШ zaliznicnogo ггашрогШ. 2005. № 8. С. 147-150.

7. Коваленок Т.П., Потемкин С.А., Тихомиров В.О. Анализ наличия и состояния парка грузовых вагонов // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: тезисы докладов 4 Международной науч.-техн. конф. СПб.: ПГУПС, 2005. С. 117-119.

8. Третьяков А.В. Управление индивидуальным ресурсом вагонов в эксплуатации: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. СПб., 2004.

9. Абдрахимова Р.И., Фролова О.А. Применение программных комплексов в расчетах элементов конструкций // Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии: сборник материалов 6 Всерос. науч.-практ. конф. Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2013. С. 399-401.

10. Диньмухаметова Л.С., Пояркова Е.В. Влияние механической неоднородности на предельную несущую способность сварных соединений из сталей повышенной прочности // Научно-технический вестник Поволжья. 2011. № 6. С. 160-163.

11. Пояркова Е.В., Горелов С.Н. Диагностика повреждений металлических материалов и конструкций. Оренбург: ОГУ, 2014. 202 с.

Поступила в редакцию 10 апреля 2016 г.

UDC 621.643.2

DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-3-1263-1266

THE CAUSAL-EFFECT RELATIONSHIP OF DAMAGE OCCURRENCE OF TANK-WAGONS FOR OIL PRODUCTS TRANSPORTATION

1) Orenburg State University, Orenburg, Russian Federation, e-mail: liniklika@mail.ru 2) Samara State Transport University, Samara, Russian Federation, e-mail: michmen08@yandex.ru

The detailed analysis of condition of wagon park being in continuous operation was made; the complex of rejection characteristics and damages of bearing structures of tank-wagons intended for the transport of dark oil products was defined; at the pre-destruction, cracks, which are rejection characteristics in the evaluation of efficiency of specialized wagons, carrying oil and petrol fractions were revealed; a causal-effect relationship of appearance tank destructions was established.

Key words: tank-wagon; oil products; damage diagnosis; stage of destruction.

REFERENCES

1. Vlasov Yu.L., Morozov N.A., Gavrilov A.A. Dinamicheskaya model' ravnomernogo dvizheniya avtotsisterny bez peregorodok s chas-tichnym zapolneniem. Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta — Vestnik of the Orenburg State University, 2013, no. 9 (158), pp. 227-231.

2. Vlasov Yu.L., Morozov N.A., Gavrilov A.A. Dinamicheskaya model' otnositel'nogo pokoya zhidkosti v avtotsisterne pri ravnomernom dvizhenii po krivolineynomu uchastku dorogi. Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta — Vestnik of the Orenburg State University, 2014, no. 10, pp. 44-48.

3. Lisyutin A.M. Obosnovanie effektivnosti i usloviy perevozok opasnykh nalivnykh gruzov v konteynerakh-tsisternakh. Avtoreferat disser-tatsiya ... kandidata tekhnicheskikh nauk. Novosibirsk, 2011.

4. Kuzeev I.R., Din'mukhametova L.S., Poyarkova E.V. Prognozirovanie bezopasnosti ekspluatatsii svarnykh konstruktsiy v usloviyakh neftesoderzhashchikh sred. Neftegazovoe delo - Oil and Gas Business, 2011, no. 6, pp. 254-262.

5. Poyarkova E.V., Avdonin A.M., Kamyshev O.G. K voprosu prognozirovaniya ostatochnogo resursa krupnogabaritnykh metallokon-struktsiy posle vypolneniya remontno-vosstanovitel'nykh rabot. Remont, Vosstanovlenie, Modernizatsiya - Repair, Reconditioning, Modernization, 2015, no. 8, pp. 35-39.

6. Moykin D.A.Opredelenie brakovochnykh kharakteristik i vliyanie povrezhdeniy na rabotosposobnost' vagonov-tsistern. Visnik Dnipro-petrovs 'kogo nacional'nogo universitetu zaliznicnogo transportu, 2005, no. 8, pp. 147-150.

7. Kovalenok T.P., Potemkin S.A., Tikhomirov V.O. Analiz nalichiya i sostoyaniya parka gruzovykh vagonov. Tezisy dokladov 4 Mezhdu-narodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii "Podvizhnoy sostav XXI veka: idei, trebovaniya, proekty". St. Petersburg, Petersburg State Transport University Publ, 2005, pp. 117-119.

8. Tret'yakov A.V. Upravlenie individual'nym resursom vagonov v ekspluatatsii. Avtoreferat dissertatsiya ... doktora tekhnicheskikh nauk. St. Petersburg, 2004.

9. Abdrakhimova R.I., Frolova O.A. Primenenie programmnykh kompleksov v raschetakh elementov konstruktsiy. Sbornik materialov 6 Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii "Komp'yuternaya integratsiya proizvodstva i IPI-tekhnologii". Orenburg, LLC Publishing and Printing Complex "Universitet", 2013, pp. 399-401.

10. Din'mukhametova L.S., Poyarkova E.V. Vliyanie mekhanicheskoy neodnorodnosti na predel'nuyu nesushchuyu sposobnost' svarnykh soedineniy iz staley povyshennoy prochnosti. Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Povolzh'ya - Scientific and Technical Volga region Bulletin, 2011, no. 6, pp. 160-163.

11. Poyarkova E.V., Gorelov S.N. Diagnostika povrezhdeniy metallicheskikh materialov i konstruktsiy. Orenburg, Orenburg State University Publ., 2014. 202 p.

Received 10 April 2016

Пояркова Екатерина Васильевна, Оренбургский государственный университет, г. Оренбург, Российская Федерация, доктор технических наук, доцент, доцент кафедры машиноведения, e-mail: liniklika@mail.ru

Poyarkova Ekaterina Vasilevna, Orenburg State University, Orenburg, Russian Federation, Doctor of Technics, Associate Professor, Associate Professor of Mechanical Engineering Department, e-mail: liniklika@mail.ru

Диньмухаметова Людмила Сергеевна, Самарский государственный университет путей сообщения, г. Самара, Российская Федерация, кандидат технических наук, зав. лабораториями кафедры общих и профессиональных дисциплин, e-mail: michmen08@yandex.ru

Dinmukhametova Lyudmila Sergeevna, Samara State Transport University, Samara, Russian Federation, Candidate of Technics, Head of Laboratories of General and Professional Disciplines Department, e-mail: michmen08@yandex.ru

Подоляк Наталья Ярославовна, Самарский государственный университет путей сообщения, г. Самара, Российская Федерация, старший преподаватель кафедры общих и профессиональных дисциплин, e-mail: yara-b@yandex.ru

Podolyak Natalya Yaroslavovna, Samara State Transport University, Samara, Russian Federation, Senior Lecturer of General and Professional Disciplines Department, e-mail: yara-b@yandex.ru

THE CAUSAL-EFFECT RELATIONSHIP OF DAMAGE OCCURRENCE OF TANK-WAGONS FOR OIL PRODUCTS TRANSPORTATION

Текст научной работы на тему «Причинно-следственная связь возникновения разрушений вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов»