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我国钢桶国家标准性能检验问题研究

文/孔凡元 许文杰 汪健 靳红斌

【摘要】我国钢桶包装的国家标准中,对钢桶的性能要求和性能检验方法等存在诸多的问题,不仅导致技术上不能与国际接轨,而且造成钢桶包装在实际生产和使用中常常出现难以解决的质量问题和矛盾。本文针对目前钢桶国家标准中对钢桶性能检验的要求和检验方法进行对比、分析和研究,剖析其问题所在,提出解决问题的出路和方法。

【关键词】钢桶 标准 性能检验

引言

在钢桶出口货物的包装检验中,根据钢桶国家标准GB/T 325系列标准对钢桶进行性能试验。在检验合格的包装钢桶中,却常常出现质量事故和问题,这些问题往往是国家标准中没有提出要求或者没有明确提出要求的问题。为了查清这些问题产生的原因,并解决这些问题,我们对比了钢桶国际标准、有关危险货物运输的国家标准等权威文件,找出了钢桶国家标准中的问题所在。在此基础上,我们提出了解决问题的方法和建议。

1 问题的提出

目前适用的钢桶国际标准ISO 15750系列标准中,并没有对钢桶的性能进行具体的要求,对于性能检验方法等更是没有涉及。只是在标准的引言中,给出了如下说明:

“该标准详细说明和规定了钢桶在商品贸易中的重要技术参数、规格型号和尺寸,但对钢桶的性能要求和与之相关的测试方法未做具体规定。性能要求取决于特定的应用。

应该注意的是,当钢桶用于包装危险货物运输时,钢桶包括封闭器密封形式在内,都必须符合这些国家有关危险货物包装运输的要求,根据运输方式不同要满足如下要求:

——UN(联合国):关于危险货物运输的建议书 规章范本

——ICAO(国际民用航空组织):危险货物安全航空运输技术规则

——IMO(国际海运组织):国际海运危险货物(IMDG)代号

包括证书和标志都要符合这些规定的要求。”

以上这段引言,说明了两个问题:

一是说对钢桶的具体性能要求,是要根据钢桶的用途来决定的,就是要明确用它装什么?因此才能决定对钢桶的具体性能要求,而不是像国家标准那样直接提出几顶性能要求及数据,并不考虑钢桶的具体用途。因为不同的用途,对钢桶的性能要求肯定不同。

二是说对钢桶的具体性能要求,是要根据钢桶的应用环境来决定的,就是要明确在什么情况下使用?比如是汽运、空运或者是海运,比如使用在多大的海拔地区、多热的环境温度等等。因为不同的使用环境,对钢桶的性能要求也是肯定不同的。

在钢桶国家标准GB/T325.1-2008《包装容器 钢桶 第1部分:通用技术要求》中,提出了具体的性能要求和试验方法(如表1)。

表1 钢桶国家标准中的性能要求

序号

项目

闭口钢桶

全开口钢桶

要求

I级

Ⅱ级

Ⅲ级

I级

Ⅱ级

Ⅲ级

1

气密试验/kPa

30

20

20

-

-

-

保压5min不渗漏

2

液压试验/kPa

250

100

100

-

-

-

保压5min不渗漏

3

堆码试验/N

无明显变形与破损

4

跌落高度/m

1.8

1.2

0.8

1.8

1.2

0.8

闭口钢桶:达到内外压平衡时不渗漏。全开口钢桶:不撒漏或破损

虽然标准中对性能要求,区分了I级、Ⅱ级和Ⅲ级的不同,但这其实是针对危险货物中的I类、Ⅱ类和Ⅲ类危险程度不同的危险货物而区分的,与国际标准中的具体货物要求和运输使用方法要求,都是没有任何关系的。

因为国家标准中,既然提出了对钢桶的性能要求,但又不能根据具体的货物要求和运输环境要求指出区别,而是提出了一个以不变应万变的“一刀切”性能要求,这样就难免不适用实际应用中,千变万化的具体货物的特性要求和不同的运输条件和使用条件要求。所以就造成了很多这样的情况:按照标准检验是合格的钢桶,在实际使用中即是常常出现批量质量问题,而且这些问题难以解决,反复出现,给生产商和使用者都造成损失不说,运输和使用安全问题也不容忽视,而且造成钢桶生产商和使用者之间的矛盾,责任问题分也分不清,理也理不顺,公说公有理,婆说婆有理。归其原因:是标准出现了BUG!
下面,我们对钢桶国家标准中几项常见的具体问题进行剖析。

2 钢桶国家标准中有关性能检验的问题剖析

2.1 钢桶的装货质量与钢桶的材料厚度的关系

在实际使用中,我们经常遇到有的货物在运输中,致使钢桶严重变形,桶底和桶盖都鼓出,桶底部中间已经触底,最终导致钢桶破损、渗漏。这种情况,我们经过调查,发现用户所装的货物比重很大,200升的钢桶,其盛装的货物重量达300kg以上甚至更多。针对该问题进行原因和责任分析时,钢桶生产商和用户,似乎都很委曲,因为钢桶生产商说我生产的钢桶达到了国家标准要求,而用户却不理会这些,只是说生产商偷工减料,使用的钢板材料太薄。

实际情况,针对所装的货物,选用的钢桶材料的确是太薄了,但是钢桶国家标准中并没有规定钢桶材料应该选用多厚的材料。

带着这个问题,我们查看了国家标准GB 12463-2009《危险货物运输包装通用技术条件》,在标准的附录A“常用的危险货物运输包装表”中,对钢桶不同厚度适用于盛装货物的质量要求,给出了具体的数据。如表2所示。

表2 常用的钢桶厚度与危险货物对照

包装号

钢桶类型及厚度

适用货物类型

钢桶限制货物质量

1

闭口钢桶钢板厚度:

液体货物

每桶净质量不超过:

1.50mm

250kg

1.25mm

200kg

1.00mm

100kg

0.50~0.75mm

200kg(一次性使用)

2

中开口钢桶:

固体、粉末及晶体状货物

每桶净质量不超过:

1.25mm

250kg

1.00mm

150kg

0.75mm

100kg

0.50mm

50kg或20kg

3

全开口钢桶:

固体、粉末状及晶体状货物

每桶净质量不超过:

1.25mm

250kg

1.00mm

150kg

0.75mm

100kg

0.50mm

50kg

4

钢塑复合桶:

腐蚀性液体货物

每桶净质量不超过:

1.25mm

200kg

1.00mm

50kg或100kg

从表2中我们看到,对于危险货物来说,有国家标准GB 12463-2009的具体而严格的要求,但是这个要求,在钢桶国家标准中只字未提。而且在标准的“规范性引用文件”中也未指明。所以,钢桶生产商,一般只会按照标准GB/T 325去组织生产,检验部门也只能根据钢桶标准的性能要求对钢桶进行检验,而用户就更不知道钢桶的材料厚度与所装货物之间还有标准要求。这样就造成了标准之间的矛盾和脱节。

国家标准GB 12463是针对危险货物而要求的,那么对于一般的非危险货物怎么办呢,钢桶的材料厚度与货物的质量是不是也要按照这个标准进行呢,目前国内还没有任何标准说明这个问题。

我的建议是:应把这一要求写入钢桶国家标准中,不应区分危险货物或非危险货物。因为对于非危险货物而言,虽然钢桶破损不会造成危险,但货物的损失和对环境的污染,都不可忽视。

2.2 钢桶性能检验与钢桶材料厚度的关系

钢桶国家标准GB/T 325.1-2008中,对钢桶的气密试验和液压试验,都规定了具体的要求,如表1所示。在实际生产中,钢桶有大有小,一般来说按照标准GB/T 325.5-2015《包装容器 钢桶 第5部分:200L及以下闭口钢桶》的内容闭口钢桶的容量分为200L、100L、80L、25L和20L等五种。按照常规来说,钢桶容量越小,其制造用的钢板材料厚度就越薄,例如200L钢桶,常采用1.5mm~0.8mm之间的厚钢板,而20L钢桶,则常采用0.35mm~0.5mm之间的较薄钢板。所以钢桶国家标准中规定的气密试验和液压试验压力值,并没有提出与钢桶大小或厚度有什么关系。那么,钢桶的耐压能力与钢板的厚度到底有没有关系呢?

我们查阅了大量的资料显示,容器厚度越大,耐压值就越高,这视乎是无容质疑的。在《包装设计制作工艺与检测技术标准实用手册》一书中,关于金属包装容器的的厚度设计,提出了这样一个公式:

式中 P——容器内耐压力值,MPa;

d——容器内径,cm;

[σ]——钢材的许用应力,MPa;

t——钢板厚度,cm。

从以上公式可以看出:钢桶的材料厚度,与容器的承压能力成正比,与容器的内径成正比。也就是说,钢桶容量越大,承压能力越强,厚度越大,承压能力也越强。

所以,钢桶国家标准中对钢桶进行的压力试验的规定值,不考虑钢桶的大小,也不考虑钢材的厚度,这是极不科学的规定。在实际生产和应用实践中,也因此出现了很多矛盾和令人难以适从的问题。同时,也造成了很多质量问题的出现,比如,如果标准中的压力试验规定值是以1.20mm厚的钢板为依据的,那么对于0.8mm厚的钢桶,这个压力试验值是不是过大了些,可能会出现性能过剩的问题;但如果这个压力试验值是依据0.8mm厚的钢板规定的,那对于1.2mm厚的钢桶,是不是要求又太松了,由此可能会造成性能达不到要求的问题。
我们建议:如果国家标准中一定要规定压力试验数值,那就一定要根据钢桶的大小和厚度,给出具体的数据,或者是计算公式。

2.3 跌落试验中钢桶的大小与跌落高度的关系

从表1中,我们可以看出,国家标准规定的钢桶跌落试验高度值,与钢桶的大小无关,这一点,早已有很多人持怀疑态度,那么这样规定到底是对还是错呢?到底钢桶跌落试验的高度与钢桶的大小有没有关系呢?

根据国家标准GB/T 4857.18《包装 运输包装件 编制性能试验大纲的定量数据》中,专门给出了跌落试验高度与包装件质量大小,以及运输方式之间的修正值,如表3所示。

表3 跌落高度与包装件质量和运输方式的关系

运输方式

包装件质量(kg)

跌落高度(mm)

公路、铁路、航空

<10

800

10~20

600

20~30

500

30~40

400

40~50

300

50~100

200

>100

100

水运

<15

1000

15~30

800

30~40

600

40~45

500

45~50

400

>50

200

从表3中,最少可以提供两个证明:一是钢桶装货质量越大,跌落高度应越小,也就是说钢桶容量越大,跌落高度应越小;二是水运与公路、铁路、航空运输相比,跌落高度应更高。这样看来,钢桶国家标准中的跌落试验高度值,也规定得极不科学,它不管是大桶小桶,不论是水运还是陆运还是空运,一律“一刀切”地规定了一个跌落试验值,这显然是不合适的。

从主观上考虑,钢桶的跌落试验值,还应该与钢桶的材料厚度有关,还可能与直径有关,也可能与钢材的许用应力有关,这样考虑也许太过复杂了。但是钢桶的大小与跌落试验值应该有着较为强烈的关系。在现实生活中,很多人都知道,小孩和大人,从相同的高度跌下,大人受到的伤害会比小孩更大,这也从生活经验中总结出这样一个规律,即物休的重量与跌落高度关系很大。
因此,我们建议:在钢桶国家标准中,对于跌落高度值的规定,应该给出不同钢桶大小的对应值。

2.4 钢桶气密试验中时间与压力的关系

从表1中,我们看到,钢桶的气密试验要求I级闭口钢桶的试验压力值为30kPa,保压时间为5min不渗漏。在实际生产中,国内普通的钢桶生产线每分钟生产能力可达到6~12只,甚至更多,而气密性试验在钢桶国家标准GB/T 325-2008中,是作为出厂检验项目和型式试验项目都要做的试验。型式试验问题不大,只抽查几个桶,可以慢慢做。但是出厂检验,是每个桶都需要进行检验的,这在生产线上根本不可能完成。

在对国内各制桶企业的实际调查中,我们看到,在生产线上进行的气密试验的时间,是与生产线的生产节拍相同的,也就是说每分钟要检验6~12只桶,以每分钟10只桶为例,每只桶的气密性试验时间只有6秒,这还不包括上桶、下桶和充气的时间。所以说,这个规定在钢桶生产企业形同虚设,根本没有达到气密试验的要求。

有的企业说,我试验时间虽短,但我可以把试验压力调高一些,试验效果是一样的。这种说法正确吗?有科学根据吗?就算是可行的,那么试验时间为6秒时,压力调到多高为合适呢?到目前为止,我们还没有找到科学根据。

还有一个问题,在对钢桶例行检验时,有企业的人问我:试验时,桶内的压力规定是一定的,但是如果气密试验是在高原上,大气压力较低的地区进行的话,这个试验压力值是不是不合适了呢?应该说,从理论上讲,试验时,如果外界大气压力不同的情况下,桶内外的压力差肯定不同。如果这个试验是在高原上进行,无形中使得这个压力值偏大了,但是这个问题在标准中没有说明,我也不好回答。

目前,为了提高气密试验的速度和精确度,不少制桶企业把传统的气密试验装置都换成了氦质谱检漏机,其检测的参数各不相同,不论其检测参数定为什么,可以肯定的说,与标准中的规定参数都相去甚远,甚至是风马牛而不相及。因为这两种试验方法和原理是完全不同的。那么问题就来了,国家标准还有用吗?标准如何指导生产?
所以,我们建议,对于钢桶国家标准中规定的气密试验值,应根据目前生产实际进行重新审定,给出实用可靠的科学数据,真正做到标准能指导生产的作用。

2.5 钢桶的搬运与滚动试验项目
尽管钢桶国家标准GB/T 325.1-2008中第9.3条规定:钢桶“在运输和装卸中应避免撞、摔和滚动”。但在实际使用中,不滚动的钢桶几乎是不存在的。在钢桶使用中出现的很多质量问题,也正是因为滚动而产生的。即然是这样,钢桶为什么不设置滚动试验项目呢?

虽然我们再三的对用户说明,钢桶不能滚动装卸,但是用户不听,出了问题,责任就不是我们的,这样推卸责任可以吗?我们常常看到本该有路的铁路公路交叉口上立个牌子,上写“严禁翻越铁路”,但是行人全当没看见,照样翻越铁路。有人说:“存在即合理”,说明这地方原本应该有路。这就和我们不许钢桶滚动一样的不合理。

鉴于此,我们建议,在钢桶国家标准中,增设“滚动试验”项目,让钢桶的滚动合理起来。

即便是这样做之后,我们的钢桶结构可能需要改进,材料需要加强,工艺需要提高,但钢桶的实用性也同样得到了提高,这是市场所需要的,我们必须适应市场的需要。

2.6 钢桶的强度与贯穿试验

在钢桶的实际应用中,常常出现因强度不足,致使钢桶在使用中被外力穿洞导致泄漏的事故。也有些钢桶在运输过程中,桶底与车船底面长时间的摩擦或振动,导致材料磨穿的情况,还有钢桶常常在使用中出现严重变形、鼓胀、凹陷等问题。总之,这都是因为钢桶的强度不足所致。这似乎已经成为制桶行业人士都知道的常识。

但是,恰恰这是这样的常识,在钢桶国家标准中却没有提及,难道有气密试验、跌落试验、堆码试验和液压试验就足够了吗?就能说明钢桶的强度足够了吗?显然是不完全的。

钢桶的强度,除了跟材料厚度、钢桶结构、生产工艺有关外,还与钢材的材质有很大的关系,这个情况,各钢桶企业在生产中都是最清楚不过的事情。

带着这个问题,我们查遍了国内各种行业的钢桶相关标准,发现核工业部的标准EJ1042-1996《低、中水平放射性固体废物包装容器 钢桶》中,设立了一项“贯穿试验”,其试验方法叙述如下:

“钢桶内装密度约200kg/m3的均匀固体物质,充填系数为95%,钢桶应放在一个坚硬平坦的水平面上,在试验进行过程中,该面不应有显著的移动。用一根末端呈半球形,直径为3.2mm,质量为6kg的棒(低碳钢);保持纵轴垂直地直接下落在钢桶最薄弱部分的中心部位。从棒最下端到击中点的下落高度应为1m。该棒不得因进行试验而显著变形。桶不得破损。”

贯穿试验其实就是对钢桶机械强度的检验。那么为什么核工业部的钢桶标准要设立贯穿试验,是因为他们对钢桶的要求更高吗?为了弄清楚这个问题,我们联系了该标准的起草人之一的赵中华先生,向他了解了标准制订时的情况。他告诉我们,之所以设立贯穿试验项目,完全是因为钢桶实际应用中的情况促使他们不得不这样做,因为钢桶在搬运和运输过程中,磕、碰、摔、滚是不可避免的,考虑到实际需要,才设立了这项试验项目。也正是因为这个项目的规定,才把钢桶的强度要求提到了关键位置。通过改进钢桶结构和合理选用钢材,这个问题是可以解决的。

由此可见,钢桶的贯穿试验并不是可有可无的摆设,要真正考虑钢桶的应用实际,增设贯穿试验是很有必要的。

2.7 关于钢桶排空能力的问题

查阅钢桶国际标准ISO 15750-2008,标准中只规定了“钢桶容量测试方法”和“钢桶排放能力测试方法”两个试验项目,这两个测试项目,都是我们国家标准中没有的。我们现在重点说一下这个钢桶排空能力要求。

钢桶国际标准ISO 15750-2008中第8条对“钢桶排空能力”做了如下说明:

“钢桶的设计应满足使桶内物体排放完后残留在桶内的液体尽可能少的要求。按附录B的A步骤试验后,桶内的残留物应不大于100ml;或按附录B的B步骤试验后,桶内的残留物不大于供需双方的协议规定。”

图1为钢桶排空能力测试过程图。


图1 钢桶的排空能力试验

不得不说,钢桶排空能力的要求,是一项利国利民的项目。我们使用过钢桶的人都知道,钢桶在倾倒内容物液体时,因为桶口不可能置于最低点,所以总有一些液体留在钢桶内部。这些不能排出的残留物,不仅浪费了资源,还会随着废旧钢桶的被遗弃,进一步污染环境。所以,国际标准规定了钢桶排空能力要求,这个能力的实现,可以通过改进桶顶结构和形状而解决。

但是我国,一直以来,不把环境保护和资源节约真正重视起来。真正意义上的环保运动,也只是最近几年才开始的。

所以,我们建议,在钢桶国家标准中,设立钢桶排空能力要求。

3 结论

目前我国的钢桶国家标准中的性能检验项目的规定,有诸多的不合理、不科学性,我们通过对比、分析,对这些项目进行了深层次的剖析,其实发现的问题还有很多,并不只是本文叙述到的这些。就目前提出来的这些内容,已经足以了解钢桶国家标准中的问题所在。
为了解决钢桶企业的生产难题,也为了解决钢桶用户的使用难题,也为了使钢桶的标准化工作更加科学、完善,真正的与国际接轨。我们建议,对钢桶国家标准中的性能试验项目,应进行全面的、科学的研究,重新修订新的国家标准,制订正确可行的性能要求。

参考文献

[1] ISO 15750-2:2008《包装 钢桶 第2部分:最小总容量为212L、216.5L和230L的闭口钢桶》

[2] GB/T 325.1-2008《包装容器 钢桶 第1部分:通用技术要求》

[3] GB 12463-2009《危险货物运输通用技术条件》

[4] 编委会《包装设计制作工艺与检测技术标准实用手册》,北京伯通电子出版社。

[5] GB/T 4857.18-2009《包装 运输包装件 编制性能试验大纲的定量数据》

[6] EJ1042-1996《低、中水平放射性固体废物包装容器 钢桶》


 

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