КОТЁЛ ВАГОНА-ЦИСТЕРНЫ

Полезная модель относится к котлу вагона-цистерны, в частности к материалу, из которого выполнен котёл вагона-цистерны.
Известен котёл вагона-цистерны, содержащий обечайку и днища, эксплуатируемый при температуре до минус 60°С, сваренный из листов стали, произведённых прокаткой с термообработкой (RU 167268, B61D 5/00, B65D 88/06, опубл. 27.12.2016 (прототип)).
Техническая проблема, присущая данному устройству, заключается в низкой надёжности котла вагона-цистерны по причине использования материала, не обладающего свойствами, предъявляемым к материалам для котла вагона-цистерны, используемого для перевозки сжиженных газов под давлением при низкой температуре.
Техническим результатом, заявляемой полезной модели, является повышение надёжности котла вагона-цистерны.
Указанный результат обеспечивается котлом вагона-цистерны, содержащим обечайку и днища, эксплуатируемым при температуре до минус 60°С, сваренным из листов стали, произведённых прокаткой с термообработкой, листы из стали для котла вагона-цистерны представляют собой листы из заэвтектоидной стали, имеющие мелкодисперсное зерно и равномерно распределённые структурные составляющие, выполненные с помощью термообработки, а именно подверженные операции нормализации, заключающейся в нагреве выше температуры критической точки Асm на (30-50)°С для заэвтектоидной стали с последующим охлаждением, при этом листы из стали для котла вагона-цистерны, произведённые прокаткой с термообработкой, имеют следующие механические свойства:
2
2
ударная вязкость KCU в диапазоне от 590 кДж/м до 640 кДж/м;
предел кратковременной прочности δв в диапазоне от 430 МПа до 490 МПа;
предел пропорциональности δт (предел текучести для остаточной деформации) в диапазоне от 265 МПа до 345 МПа.
В частных случаях реализации листы для котла вагона-цистерны представляют собой листы из стали, подверженные операции нормализации после их прокатки путём проведения отдельной операции нагрева в диапазоне от 930°С до 950°С с последующим охлаждением на воздухе.
В частных случаях реализации листы для котла вагона-цистерны представляют собой листы стали, подверженные операции нормализации на конечном этапе деформации листовой заготовки путём проведения нормализующей прокатки, осуществляемой в диапазоне температур от 930°С до 950°С с последующим охлаждением на воздухе.
В частных случаях реализации толщина листов для котла вагона-цистерны выполнена в диапазоне от 16 мм до 22 мм для обечайки и от 18 мм до 28 мм для днищ.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что листы из стали для котла вагона-цистерны представляют собой листы из заэвтектоидной стали, имеющие мелкодисперсное зерно и равномерно распределённые структурные составляющие, выполненные с помощью термообработки, а именно подверженные операции нормализации, заключающейся в нагреве выше температуры критической точки Асm на (30-50)° С для заэвтектоидной стали с последующим охлаждением, при этом листы из стали для котла вагона-цистерны, произведенные прокаткой с термообработкой, имеют следующие механические свойства:
2
2
ударная вязкость KCU в диапазоне от 590 кДж/м до 640 кДж/м;
предел кратковременной прочности δв в диапазоне от 430 МПа до 490 МПа;
предел пропорциональности δт (предел текучести для остаточной деформации) в диапазоне от 265 МПа до 345 МПа.
В частных случаях реализации листы для котла вагона-цистерны представляют собой листы из стали, подверженные операции нормализации после их прокатки путём проведения отдельной операции нагрева в диапазоне от 930°С до 950°С с последующим охлаждением на воздухе.
В частных случаях реализации листы для котла вагона-цистерны представляют собой листы стали, подверженные операции нормализации на конечном этапе деформации листовой заготовки путём проведения нормализующей прокатки, осуществляемой в диапазоне температур от 930°С до 950°С, с последующим охлаждением на воздухе.
В частных случаях реализации толщина листов для котла вагона-цистерны выполнена в диапазоне от 16 мм до 22 мм для обечайки и от 18 мм до 28 мм для днищ.
Полезная модель представлена на чертеже.
Котёл вагона-цистерны для перевозки сжиженных газов содержит обечайку 1 и днища 2.
Обечайку 1 и днища 2 формируют из листов, полученных прокаткой, включающей операцию нормализующей прокатки. Полученные таким образом листы стального проката соединяют между собой сваркой.
Для получения более тонкого строения эвтекоида – тонкого перлита, для уменьшения внутреннего напряжения для устранения пороков, возникших в процессе предшествующих обработок, для максимального измельчения зерна аустенита, сокращения энерговременных затрат и, в конечном итоге, для повышения надёжности котла вагона-цистерны, операцию нормализации осуществляют на заключительном этапе прокатки с помощью нормализующей прокатки на конечном этапе деформации листовой заготовки путём проведения нормализующей прокатки, осуществляемой в диапазоне температур от 930°С до 950°С, с последующим охлаждением на воздухе. В результате получается более тонкое строение эвтекоида, уменьшаются внутренние напряжения.
Стальной лист, обработанный с нормализующей прокаткой, имеет лучшее качество поверхности и следующие механические свойства стали:
2
2
ударную вязкость KCU в диапазоне от 590 кДж/мдо 640 кДж/м,
предел кратковременной прочности δв в диапазоне от 430 МПа до 490 МПа,
предел пропорциональности δт (предел текучести для остаточной деформации) в диапазоне от 265 МПа до 345 МПа.
Нормализующая прокатка — это прокатка стальных листов, где заключительная стадия процесса прокатки проводится в области температур нормализации, при этом достигается структура и комплекс свойств, близкие к уровню металла, обработанного операцией нормализации с отдельным нагревом и последующим охлаждением. В результате проведения нормализующей прокатки стальные листы одновременно с температурным воздействием подвергаются и пластическому воздействию, что приводит к разбивке зерна эвтектоида и получению в результате этого более тонкого зерна перлита или сорбита. То есть структура металла после нормализующей прокатки за счёт высокотемпературного пластического воздействия содержит более тонкую и равномерно распределённую структуру, уменьшаются внутренние напряжения, устраняются многие пороки, возникающие в процессе предшествующих обработок изделий.
После нормализации сталь обладает более высокими пластическими показателями, сохраняет прочностные характеристики при работе под давлением в широком температурном интервале, долговечна, устойчива к нагрузкам с переменным вектором силы. Сварка деталей, выполненных из предлагаемой стали, может быть выполнена без ограничений, при сварке стальные детали не подвергаются закалке и перегреву, что не увеличивает зернистость и не снижает уровень пластичности стали.
Для обеспечения необходимой прочности и жёсткости котла вагона-цистерны толщина листов может быть выполнена в диапазоне от 16 мм до 22 мм для обечайки 1 котла вагона-цистерны и в диапазоне от 18 мм до 28 мм для днищ 2 котла вагона-цистерны. При выходе за нижние границы диапазонов толщины листов не обеспечивается необходимая прочность котла при перевозке грузов под давлением, например, сжиженных углеводородных газов. При выходе за верхние границы диапазонов толщины листов начинает существенно возрастать масса котла без пропорционального роста прочности и жёсткости.
Все названные факторы позволяют существенно повысить надёжность котла вагона-цистерны.