《鋼桶制造技術》

楊文亮 辛巧娟 編著

 

第十六章 鋼桶的檢驗與質量分析

鋼桶的質量檢驗是鋼桶生產過程中一道必不可少的重要工序，它不僅存在于鋼桶的成品檢驗，而且存大于鋼桶生產的全過程。產品質量的好壞，決定著企業的聲譽和命運，所以，質量檢驗是一定要引起重視的。采取切實可行的方法，始終如一的堅持下去，不讓一個不合格的產品出廠。在鋼桶的質量管理中，針對質量問題的分析始終是這一領域的最高技術和經驗積累。

 

第一節 鋼桶原材料的質量檢驗

一、鋼桶用薄鋼板原材料的質量要求

根據行業標準YB/T 055的規定，對200升鋼桶用冷軋及鍍鋅薄鋼板要求如下：

1．尺寸、外形

（1）鋼板（帶）的尺寸應符合表16-1的規定。

表16-1 薄鋼板的尺寸要求（mm）

（2）尺寸允許偏差

①鋼板（帶）厚度允許偏差應符合表16-2的規定。

表16-2 鋼板厚度偏差（mm）

②寬度和長度允許偏差：寬度和長度允許偏差為+8mm。

（3）外形

①不平度：鋼板的每米不平度不大于8mm。

②鐮刀彎：鋼帶的鐮刀彎每2m內不大于6mm。

（4）鋅層表面結構：

鍍鋅板（帶）的鋅層結構為正常鋅花。鋅層重量XT1為200g/m2，XT2為275g/m2。XT1和XT2為鍍鋅板按鋅層重量分類的二個牌號，LT為冷軋鋼板。

2．技術要求

（1）牌號和化學成分

①鋼的牌號和化學成分應符合表16-3的規定。

表16-3 鋼的牌號和化學成分

牌號	化學成分，%
	C	Si	Mn	P	S	Als
				不大于
LT	≤0.10	≤0.07	0.20～0.55	≤0.035	≤0.035	≥0.015
XT1 XT2	由供方選擇，需方有要求時，可提供化學成分

②成品鋼板和鋼帶的化學成分允許偏差應符合GB222的規定。

（2）交貨狀態：

冷軋鋼板（帶），經過熱處理（再結晶退火）和平整后交貨。除特殊要求外，一律涂油。冷軋熱鍍鋅鋼桶（帶），經過熱處理（再結晶退火）和表面處理后交貨，除有特殊要求外，應鈍化加涂油。

（3）力學性能和工藝性能

①冷軋板和鍍鋅板的力學性能應符合表16-4的規定。

表16-4 鋼板力學性能指標

②桶蓋用鋼板（帶）的杯突試驗應符合表5的規定。

表16-5 鋼板的杯突試驗指標（mm）

④鍍鋅板（帶）應做180°鋅層彎曲試驗，彎芯直徑等于零，彎曲后距試樣邊部5mm以外不允許出現鋅層脫落，但允許出現不露鋼基的裂紋。

（4）鍍鋅板（帶）的鋅層重量應符合表16-6的規定。

表16-6 鋅層重量

牌號	表面結構	鋅層重量	三點試驗平均值（雙面），不小于	三點試驗最小值
				雙面	單面
XT1	正常鋅花	200	200	170	68
XT2		275	275	235	94

⑤表面質量

鋼板（帶）的表面不允許有裂紋、結疤、折疊、氣泡、夾雜和其他影響使用的缺陷。鋼板（帶）不得有分層。允許有厚度公差一半范圍內的下列缺陷：輕微的麻點、劃痕、壓痕和局部輕微氧化色。

冷軋熱鍍鋅鋼板（帶）不得存在影響使用的缺陷，允許有小腐蝕點，輕微的條痕、劃傷、壓痕、小的鋅粒、鋅疤、寬度不大于20mm的輕微鋅厚邊及因原板銹點而形成的輕微麻點。

3．試驗方法

（1）鋼板（帶）的尺寸測量方法應符合GB708的規定。

（2）鋼板（帶）的檢驗項目、取樣數量和試驗方法應符合表16-7的規定。

表16-7 鋼板的檢驗項目、取樣數量和試驗方法

序號	檢驗項目	取樣數量，個	取樣方法	試驗方法
1	化學分析	1（每爐罐號）	GB 222	GB 223
2	拉伸試驗	1	GB 2975	GB 6397，GB228，LT試樣04，XT試樣9
3	冷彎試驗	1	GB 2975，試樣寬度20mm	GB 232
4	鋅層重量	1	每個試樣面積50cm2，距邊緣等于50mm內側在邊、中、邊三個部位取樣	GB/T1839
5	鋅層彎曲	1	GB2975，試樣寬度20mm	GB232
6	杯突試驗	1	試樣長度同板寬，試驗在試樣中心與邊部三點進行	GB4156

4．檢驗規則

（1）鋼板和鋼帶應成批驗收。每批應由同一爐罐號、同一厚度、同一爐次或同一熱處理規范的鋼板或鋼帶組成，冷軋鋼板（帶）重量不得大于45t，冷軋熱鍍鋅板（帶）重量不得大于10t。

（2）用于檢驗的鋼板應從板卷的頭部或尾部切取。

（3）鋼板的復驗按GB247進行。

圖16-1 材料形狀尺寸檢驗

二、薄鋼板的化學成分檢驗

對原材料的分析檢驗，是每一個鋼桶制造企業都必須認真做的原材料入廠檢驗程序，它是保證產品質量的基礎。鋼材化學成分的分析檢驗一般采用化學分析法，化學分析是以化學反應為基礎的分析方法，常用方法主要又可以分為以下兩種：

重量分析法。通常是使用被測組分與試樣中的其它組分分離后，轉變為一種純粹的、化學組成固定的化合物，稱其重量，從而計算被測組分含量的一種分析方法。這種方法的分析速度較慢，但其準確度高，目前它是在鋼材分析中仍用作標準方法。

滴定分析法。此法是用一種已知準確濃度的試劑溶液（即標準溶液），滴加到被測組分溶液中去，使之發生反應，根據反應恰好完全時所消耗標準溶液的體積計算出被測組分的含量。這樣的分析方法稱為滴定法，又稱容量分析法。此法操作簡單快速，測定結果的準確度比較高，有較大的實用價值。

下面介紹鋼材中各成分的常用分析方法。

（一）碳的測定

1．燃燒-容積法。又稱氣體容量法，最目前測定碳應用最廣泛的分析方法。將試樣置于約1200℃的氧氣流中燃燒，生成的CO2和過量的氧氣經導管導入量氣管，定容后將氣體壓入裝有KOH溶液的吸收器中將CO2吸收，然后使剩余氧氣返回量氣管，根據前后體積之差即可計算鋼中的碳含量。

試樣在高溫燃燒時，其中的硫也被氧化，生成的二氧化硫也能被氫氧化鉀吸收，因此必須事先用特制的、組織疏松的二氧化錳把二氧化硫吸收將其去除。

2．非水滴定法。試樣在高溫下通氧燃燒生成CO2和SO2，首先導入硫吸收杯中，SO2被淀粉溶液吸收后生成亞硫酸消除干擾，未被吸收的CO2和O2導入含有百里酚酞指示劑的乙醇-乙醇胺-氫氧化鉀混合液中被吸收。隨后用碘酸鉀溶堿性非水溶液（標準溶液）滴定，使之完全反應。根據標準溶液消耗的體積可計算出碳的百分含量。

（二）錳的測定

1．過硫酸銨容量法。試樣溶解后，在酸性溶液中并有硝酸銀存在的情況下，用過硫酸銨將錳氧化為七價錳（高錳酸），然后加入氯化鈉溶液使銀離子沉淀，再用亞砷酸鈉-亞硝酸鈉標準溶液滴定，據此測定鋼中的錳含量。

2．三價錳容量法。試樣溶解后，在加入大量磷酸的條件下，用固體硝酸銨將錳氧化為三價錳，然后以二苯胺磺酸鈉為指示劑，用硫酸亞鐵標準溶液滴定，據此測定鋼中的錳含量。

（三）硅的測定

1．重量法。試樣經酸溶解，用高氯酸蒸發冒煙，使硅酸脫水轉變成難溶的硅酸凝膠，過濾洗凈后將其灼燒成二氧化硅。用硫酸-氫氟酸處理，使硅生成四氟化硅揮發除去。根據除硅前后的重量差可計算出硅的百分含量。

2．硅氟酸鉀滴定法。試樣以酸及氫氟酸分解，使硅轉化為硅氟酸，加入硝酸溶液時即生成硅氟酸鉀沉淀，然后濾出并洗凈沉淀物，用熱水溶解使之水解而釋放出氫氟酸，再用氫氧化鈉標準溶液滴定其釋放出的氫氟酸，由消耗氫氟化鈉標準溶液的量計算硅的含量。

（四）硫的測定

1．燃燒碘量法。試樣在高溫下氧氣流中燃燒，生成的二氧化硫隨氧氣流通入吸收器，被水吸收形成亞硫酸，再以淀粉作指示劑用碘標準溶液滴定，根據碘液的消耗量即可求得硫的含量。

2．重量法。將試樣用硝酸或鹽酸溶解，使硫轉變成硫酸鹽，往硫酸鹽中加氯化鋇使之生成硫酸鋇沉淀物，然后將沉淀的硫酸鋇過濾、灼燒、稱重，以測定鋼中的硫含量。

（五）磷的測定

堿容量法。將試樣用酸分解使磷轉變為正磷酸后，加鉬酸銨使之生成磷鉬酸銨沉淀物，過濾后將沉淀物用一定數量的氫氧化鈉標準溶液溶解，然后用酸（硝酸）標準溶液回滴過剩的氫氧化鈉溶液，根據所消耗的氫氧化鈉標準溶液計算鋼中的磷含量。

（六）鉻的測定

過硫酸銨容量法。試樣經硫磷混合酸分解，在硝酸銀溶液中用過硫酸銨將鉻氧化為六價，然后用硫酸亞鐵標準溶液滴定，根據硫酸亞鐵的消耗量即可求得鉻含量。或者試樣直接用高氯酸溶解并蒸發至冒煙將鉻氧化，再用硫酸亞鐵滴定。

（七）鎳的測定

重量法。試樣用鹽酸溶解后，置于加酒石酸（或檸檬酸）和氫氧化銨的弱堿性溶液中，用丁二肟溶液使鎳沉淀。經過濾、洗滌、烘干或灼燒成氧化鎳后，進行稱量，再計算鎳的含量。

 

三、薄鋼板的力學性能檢驗

1．抗拉強度
鋼的強度是通過拉伸試驗測定的。拉伸試驗一般是在萬能試驗機上進行的。拉伸試驗時，試樣在負荷平穩增加下發生變形直至斷裂。此時利用萬能試驗機上的自動繪圖裝置，可以繪出試樣在拉伸過程中伸長與負荷之間的關系曲線。習慣上稱此曲線為試樣的拉伸圖，即F-△L曲線。圖16-2為低碳鋼試樣的拉伸圖。

圖16-2 低碳鋼拉伸圖

鋼材試樣在外力作用下發生的形狀變化，稱為變形。而恢復變形的能力則稱為彈性。當外力去除之后，而恢復變形的能力則稱為彈性。當外力去除之后，試樣的變形即隨之消失，而無殘余變形，這種變形稱為彈性變形。由拉伸圖可知，彈性變形呈一直線段，這說明試樣的伸長與外力的增加成正比關系。

當試樣在試驗過程中拉伸力不增加（保持恒定）時，仍能繼續伸長時的應力稱為屈服點。試樣經過屈服階段再除去負荷，部分變形不能恢復，這部分不能恢復的殘余變形稱為塑性變形。

試樣屈服后，若要使其繼續發生變形，則需增加外力以克服其中不斷增長的抗力，這是因為材料在塑性變形過程中不斷發生強化。在強化階段中，試樣的變形主要是塑性變形，其變形時要比彈性變形階段的變形大得多，試樣的變形仍是均勻的，但可以看到整個試樣的橫向尺寸有顯著縮小。當外力繼續增加到某一最大值（圖16-2曲線b點對應的力）時，試樣的局部面積縮小，產生了所謂“縮頸”現象，故載荷也逐漸降低，直到試樣被拉斷。

抗拉強度是指試樣在拉斷過程中最大力所對應的應力，即

???????????????????? （16-1）

式中：σb——抗拉強度；Fb——試樣承受的最大力；S0——試樣平行長度部分的原始橫截面面積。

抗拉強度的測定，是在測定屈服點后，對試樣繼續加荷至拉斷試樣為止。從測力盤上讀取最大力Fb。按照上式計算出抗拉強度值。

2．伸長率

伸長率是試樣在一定應力下的標距增長量與原標距長度之比。標準意義上的伸長率是指斷后伸長率，就是試樣拉斷后，標距的增長時與原始標距長度的百分比，即

?????????????????（16-2）

式中：δ——斷后伸長率； L1——試樣拉斷后的標距長度；L0——試樣原始標距長度。

斷后伸長率的測定，是將拉斷后的試樣斷裂處緊密對接，盡量使其軸線位于一直線上，以測量斷后長度。然后按上式計算出伸長率。

 

四、薄鋼桶的工藝性能檢驗

標準規定的工藝性能檢驗是進行杯突試驗。杯突試驗就是用端部為球形的沖頭，將夾緊的試樣壓入壓模內，直至出現穿透裂縫為止，此時的杯突深度即為試驗結果，以此來檢驗鋼板的塑性變形性能。

1．試樣要求：杯突試驗用試樣是從表面無缺陷的鋼板上選取的。試樣必須平整，不得扭曲，邊緣無毛刺，不得進行冷熱加工或錘擊，應不經矯直進行試驗。試樣厚度為原材板厚，寬度或直徑為90～95mm。

2．試驗方法：杯突試驗在杯突試驗機上進行，試驗部分見圖16-3。

1—試樣厚度；2—試樣寬度或直徑；3—壓模孔徑；4—墊模孔徑； 5—壓模外徑；6—墊模外徑；7—壓模孔內側圓角半徑； 8—壓模外側圓角半徑；9—墊模外側圓角半徑；10—壓模孔深度； 11—壓模厚度；12—墊模厚度；13—沖頭球形部分直徑；14—杯突深度

圖16-3 杯突試驗

試驗就在10～35℃的溫度下進行。若要求嚴格，則就在23±5℃下測試。

試驗前，就應在試樣兩面和沖頭上涂以一薄層石墨潤滑脂或其類型的潤滑脂。試樣厚度的測量應精確到0.01mm。相鄰兩個壓痕的中心距離不得小于90mm，任一壓痕的中心至試樣任一邊緣的距離不得小于45mm。

試驗時，把試驗機調至零點后，將試樣置于壓模和墊模之間予以夾緊，夾緊力約為10kN。在無沖擊的情況下進行杯突試驗，試驗速度控制在5～20mm/min。試驗接近結束時，將速度降低到下限速度，以便正確地確定裂縫出現的瞬間。當裂縫開始穿透試樣厚度（透光）時，試驗即告終止。

試驗過程中，沖頭不得轉動，沖頭部分應與試樣接觸。

 

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