開口鋼提桶合格難點因素的簡析

文/于濤

【摘要】開口鋼提桶俗稱花籃桶，是重要的金屬包裝容器，也是我國工業產品主要包裝形式之一。尤其是20升左右的開口鋼提桶由于其結構簡單、易于生產，廣泛用于涂料產品以及各種液態、固態化工品的包裝。近年來，我國鋼提桶質量已有大幅度的提高，但就總體而言鋼提桶質量，特別是意外跌落易導致泄漏和液壓試驗時仍比較容易出問題。本文就鋼提桶的工藝對跌落和液壓的強度的影響進行分析。

【關鍵詞】鋼提桶；跌落；液壓；卷邊；桶蓋；結構

引言

20升左右的開口鋼提桶生產工藝雖然不復雜，但生產出符合標準要求的的合格鋼提桶卻比較難，其主要難點在于兩個檢測項目——跌落和液壓，本文就開口鋼提桶合格的難點因素進行簡單的分析，對于鋼提桶生產和試驗的常見錯誤進行指正，希望對廣大的開口鋼提桶的生產企業能有所啟示。

1 開口鋼提桶的跌落試驗

1.1 鋼提桶跌落部位

根據《GB19457-2009危險貨物涂料包裝檢驗安全規范》4.2.4.5.3的要求，跌落高度如果采用擬裝物或具有基本相同的物理性質的其他物質進行試驗時如表1所見。

表1 跌落高度（單位為m）

如果用水來替代進行試驗：

——如擬運輸涂料密度小于等于1.2，其跌落高度見表1。

——如擬運輸涂料密度大于1.2，其跌落高度應更具擬運輸涂料的響度密度（d）按表2計算出，四舍五入至一位小數。

表2 跌落高度與密度換算表（單位為m）

事實上由于自身結構的問題，開口鋼提桶一般用于不超過Ⅱ類的危險品包裝。

很多鋼提桶的生產廠商對我們說在廠里測試1.6米、1.8米跌落不漏，到我危包所做1.2米、1.4米跌落就不合格，這往往是由于鋼提桶的跌落方法不準確導致的。根據《GB19457-2009 危險貨物涂料包裝檢驗安全規范》，很多生產廠商對于T子口撞擊認為是T子口垂直在正下方進行跌落撞擊，如圖1（a）所示，實際上在這種跌落情況下，由于T子口被鋼提桶周圍變形的鐵皮重疊，形成封口，阻止了鋼提桶的滲漏。而我們在跌落中一般會讓T子口與垂直位置偏移15°左右的角度（即所謂的8點鐘方向跌落），如圖1（b）所示盡量讓跌落后鋼提桶的變形位置的邊緣處于T子口附近，這樣就避免了T子口實際已經滲漏，但由于鐵皮重疊導致封口，同時由于T子口位于邊緣位置，這樣T子口同時會受到鐵皮變形后的側向剪切力和垂直跌落時的沖擊力力影響，對于T子口位置的強度要求更高。

其次，很多鋼提桶的生產廠商在跌落后未在桶蓋上打開一個小孔讓內外壓力平衡，桶內負壓吸住液體導致鋼提桶實際已經滲漏，但看起來還不漏的假象。第三，跌落平臺未按照TDG第18版第6.1.5.3.4要求建立跌落試驗平臺，平臺本身不夠堅硬、平坦，因此導致跌落試驗時沖擊力不夠。

  
（a）常見錯誤跌落方式

 
（b）正確跌落方式
圖1 鋼提桶跌落示意圖

1.2 鋼提桶桶底卷邊生產工藝對于跌落的影響

案例1：常州某鋼提桶廠今年3月準備申請危險包裝生產許可證時進行的型式實驗，二重（5層）卷邊的鋼提桶在實驗中1.2米跌落出現泄露，經改進工藝，三重（7層）卷邊的鋼提桶在試驗中1.6米跌落未滲漏，1.8米跌落時滲漏。

很多廠商在使用三重（7層）卷邊的工藝后，可以比二重（5層）卷邊跌落高度更高，一般來說超過1.5米以上跌落的鋼提桶即（Y1.5或Z2.3以上）都會使用三重（7層）卷邊的工藝。

（1）兩種卷邊在跌落過程中的分析

在跌落中，由于受到重力作用，鋼提桶撞擊到地面，產生數百公斤甚至數噸的沖擊力，地面以相同大小的反作用力作用于鋼提桶的跌落區，使卷邊部位破壞。在相同的高度進行跌落，二者沖擊力一致，從而保證兩者變形程度近似。二重卷邊與三重卷邊在受到沖擊力后同樣嚴重破壞2層的情況下，二重卷邊邊緣上只有1層交界面閉合完好。如果沖擊力再增加的情況下，就有可能滲漏，而三重卷邊同樣破壞2層的情況下，邊緣上依然有3層交界面閉合完好，這三層交界面完好，密封膠封住的情況下，滲漏的可能性就大大降低了。

（2）三重卷邊和二重卷邊在工藝上的區別

二者在卷邊的設備上沒有太大的區別，主要差別在于三重卷邊比二重卷邊來說增加了一道預卷工藝，使桶底在卷邊之前獲得一個曲率較大的一個金屬半圓，然后二者都由頭道輪完成一個大致而松散的卷邊形狀，再由二道輪進一步的卷滾和整形，形成一個致密的，具有足夠強度和剛性的防滲漏的卷邊。

1.3 兩種卷邊工藝優劣的比較

三重卷邊在工藝精度較高的情況下，可以在材料成本不增加太多的情況下，大幅度地提升鋼提桶在跌落時的強度。但三重卷邊在生產中需對桶底蓋進行預卷，由于對于卷邊尺寸和曲率要求更高，所以對于設備的加工精度和滾輪的曲線形狀要求更加嚴格。如果沒有達到三層卷邊所需要的加工精度，極有可能出現鋼提桶桶底和桶身的自卷，同時由于卷邊層數的增加，密封膠由于受到的擠壓不均，可能會出現局部的密封膠填料不足，無法填滿卷邊層之間的縫隙，尤其是在桶身的焊縫和桶底的接觸位置的卷邊層上更容易出現填料不均和密封不嚴的情況，從而使產品的質量波動較大。

2 開口鋼提桶的液壓試驗

2.1 開口鋼提桶液壓合格的關鍵因素

開口鋼提桶液壓合格的關鍵因素在于開口鋼提桶的桶蓋設計和桶身上口卷邊。桶身上口的卷邊厚度不宜過薄也不宜過厚，過薄容易出現開口鋼提桶桶蓋密封不嚴，過厚一是造成物料的浪費，二是加工難度比較大。開口鋼提桶的桶蓋結構對于液壓合格起到決定性的影響。

2.2 三種開口鋼提桶實際樣品測試結果

三種桶蓋均以杭州某鋼提桶廠樣品為例，材質均為馬口鐵。三種桶蓋按照《GB19457-2009 危險貨物涂料包裝檢驗安全規范》的要求只有第三種桶蓋達到要求。如表3所示。

表3 三種桶蓋的液壓試驗結果

2.3 三種桶蓋受力結果的分析

第一種桶蓋如圖2（a）所示，在受力時，由于其受力不均勻，極易在桶蓋的脆弱部位形成應力集中點，故而第一種測試效果最差。

第二種桶蓋易在桶蓋的加強筋周圍形成應力集中點，導致桶蓋在加強筋周圍變形較大，導致不合格。但相比于第一種，由于加強筋的存在，使得應力優先集中于加強筋附近，使桶蓋整體變形均勻程度比第一種要好，故而能承受更多的壓力，如圖2（b）所示。

第三種桶蓋，由于數道加強環的存在，在施加壓力時，加強環會把壓力均勻地傳導到加強環周圍，每一道加強環都會分散應力，使桶蓋整體變形均勻，受力更大，如圖2（c）所示。

（a）平板桶蓋

（b）帶加強筋的平板桶

（c）加強環桶蓋
圖2 桶蓋受力分析圖

結語

卷邊工藝是鋼提桶生產中的關鍵和難點工藝，卷邊的好壞直接影響鋼提桶的跌落性能，在基本不增加材料消耗和重量的情況下，采用三重卷邊工藝能明顯提升跌落的性能指標。但三重卷邊設計要求精確，難度高，對于加工設備的要求較高，對于設備成本會有明顯增加。

如果是使用二重卷邊就可以達到要求的產品，使用二重卷邊可以使產品質量的波動較小，也降低設備成本。而桶蓋工藝則是鋼提桶液壓性能的關鍵因素，鋼提桶的耐壓性能主要取決于鋼提桶桶蓋的構造和厚度。在相同厚度下，帶有加強環的桶蓋耐壓效果最好，但此種桶蓋模具相比其他兩種桶蓋來說也更為復雜，生產成本更高。

綜上所述，企業應根據自身要求在質量和成本之間取得最好的平衡點。

參考文獻

[1]《GB19457-2009 危險貨物涂料包裝檢驗安全規范》[S].全國危險化學品管理標準化技術委員會,2009.

[2]徐志偉.淺談鋼桶卷邊質量的改進[J].滬天化科技,2013第二期,154-156.