梓琰分享集裝箱頂板損壞原因及維修方法

來源：未知| 發布時間：2020-10-31| 瀏覽數：載入中...

隨著全球貿易的發展和集裝箱運輸的普及，集裝箱需求不斷增長，集裝箱維修費用也隨之大幅增長，尤其是集裝箱頂板維修費用的不斷增長引起了集裝箱所有人的焦慮。蘇州梓琰金屬制品有限公司基于大規模數據統計，分析集裝箱頂板損壞類別及原因，以期為干貨集裝箱產品開發及改進提供參考。

隨著全球貿易的發展和集裝箱運輸的普及，集裝箱需求不斷增長，集裝箱維修費用也隨之大幅增長，尤其是集裝箱頂板維修費用的不斷增長引起了集裝箱所有人的焦慮。本文基于大規模數據統計，分析集裝箱頂板損壞類別及原因，以期為干貨集裝箱產品開發及改進提供參考。
  1 集裝箱頂板損壞類別
  根據堆場集裝箱維修數據統計，集裝箱頂板維修主要分為硬傷損壞維修和自然損壞維修。集裝箱頂板硬傷損壞主要表現為破裂（見圖1）、變形超標（見圖2）等。集裝箱頂板自然損壞幾乎均為銹蝕，主要表現形式有碰撞銹蝕（見圖3）、積水銹蝕（見圖4）、自然銹蝕（見圖5）等。由于集裝箱頂板硬傷損壞主要由作業人員操作不當引起，不可控制，本文對此不作深入分析。鑒于集裝箱頂板自然損壞（即銹蝕）占整箱自然損壞的比例高達40%，有必要就頂板銹蝕原因展開深入分析。
  2 集裝箱頂板損壞原因
  2.1 頂板碰撞頻繁
  集裝箱吊裝多由目視定位，容易產生偏差；因此，在堆垛過程中，集裝箱頂板常常遭受上方集裝箱底架的碰撞，重則直接撞破頂板或令頂板嚴重變形，輕則令頂板受損變形（見圖6）或油漆遭破壞（見圖7）。若當時因未達到維修標準而不作修補，日后頂板會在積水、腐蝕等因素的作用下逐漸銹穿，形成自然損壞。
  集裝箱堆存、裝卸、轉駁和維修等環節都需要進行吊裝作業，在頻繁吊裝過程中，頂板成為箱體碰撞頻繁的部位。集裝箱頂板碰損主要表現為大面積的撞擊變形和連片密布的刮碰，尤其以角件周邊和波頭處為嚴重。頂板遭碰撞后，因其油漆受損或材料變形，在日后使用過程中會逐步銹穿。此外，集裝箱頂板容易積水，雖然已將頂板設計為中部上拱，以便排水，但在碰撞、等因素的作用下，頂板因下凹而易積水，從而使鋼材料頂板易出現大面積銹穿。
  2.2 頂板所處環境惡劣
  試驗發現，在日曬、雨淋、鹽分、污染等不同環境下，材料的腐蝕速率差異較大。集裝箱不同部位（箱外、底架、箱內）的環境差異主要表現為日曬、雨淋和鹽分的差異，例如，箱外容易沉積鹽分，底架和箱內不容易沉積鹽分。
  本文根據日曬、雨淋、鹽分等環境差異的相似性，將集裝箱箱外比作戶外的情況，將底架比作棚下的情況，將箱內比作庫房的情況進行分析。廖國棟等[1]在西沙、海南、廣州3個試驗站的戶外、棚下和庫房進行鋼板曝露于自然環境下的腐蝕試驗，得出三地不同狀態下的腐蝕數據（見表1）。
  由表1可見，鋼板曝露在戶外、棚下和庫房的腐蝕速率之比在西沙約為64∶4∶1，在海南約為31∶ 10∶1，在廣州約為84∶6∶1，平均約為50∶5∶1。這表明，鋼板處于棚下的腐蝕速率遠低于戶外，處于庫房的腐蝕速率遠低于棚下，更遠低于戶外。若將集裝箱箱外比作戶外的情況，將底架比作棚下的情況，將箱內比作庫房的情況，則可知集裝箱箱外、底架、箱內在不同環境下的腐蝕速率之比約為50∶ 5∶1。由此可見，集裝箱各部位因所處環境不同，其腐蝕速率大不相同：箱外因腐蝕環境惡劣，其腐蝕速率，底架次之，箱內的腐蝕速率小。集裝箱頂板不但處于箱外，而且容易積聚雨水和鹽分，加之溫度較高（夏天日照下頂板溫度高達70℃），頂板極易遭受腐蝕。
  2.3 頂板成形缺陷較多
  干貨集裝箱主要零件基本采用折彎或羅拉成形工藝，僅頂板采用拉延成形工藝。集裝箱頂板為帶有許多縱向長壓筋的鋼板（見圖8），由于軋制的鋼帶寬度受限，只能將集裝箱頂部鋼板設計為由5張（20英尺集裝箱）或11張（40英尺集裝箱）頂板橫向拼接而成，單張頂板的寬度為，長度為，中間均布5個同樣的拱形長壓筋，以提高頂板強度，避免集裝箱頂部積水。
  傳統集裝箱頂板加工流程如下：先將板料按毛坯長度剪斷成單張鋼板，再采用拉延模具將5個壓筋逐個拉延成形，按頂板尺寸要求修剪四邊。隨著集裝箱生產線的不斷升級換產效率大幅提高，頂板5個壓筋逐個成形的加工方式明顯效率偏低。為此，箱廠逐步引入頂板全自動生產線，采用在連續板料上將5個壓筋一次整體成形后，再按頂板長度剪斷板料，修剪兩側邊的流線加工方式。集裝箱頂板成形工藝具有以下特點：
  （1）頂板拉延過程多為拉深、脹形的復合過程。在頂板拉延成形過程中的毛坯變形并不是簡單的拉深，而是拉深和脹形同時存在的復合成形。通常，在拉延模中，壓料面變形區上的板料變形形式為拉深（即徑向受拉、切向受壓）；而在頂板內部，特別是鄰近凸模沖頭的中心區域，坯料的變形形式為脹形變形（即徑向和切向皆受拉）。
  （2）拉延過程中板料發生局部變形。通常情況下，在拉延開始后，壓料面上的板料受到壓邊圈的擠壓和模具的牽引，該部分材料產生變形并向凹模腔內流動；當凹模下行到一定深度時，局部凸狀開始成形，并在成形過程的終時刻全部貼模。材料變形性質多屬于脹形成形，可能出現的成形缺陷主要為壓筋四周進料不足導致減薄，進而造成破裂。[2]
  集裝箱頂板的成形特點注定頂板材料容易減薄，且易產生裂紋和應力集中。盡管頂板波頭和棱邊等殘余應力集中的地方經過打砂處理會有一定改善，但對漆膜仍有較大影響。在集裝箱使用過程中，伴隨著鋼結構的不斷柔性變形，波頭和棱邊處的殘余應力不斷作用于漆膜，并與漆膜內部的應力相互作用，對漆膜產生較大的破壞作用，致使微小裂紋不斷擴展，進而導致漆膜開裂或脫落，降低頂板的疲勞強度、抗應力腐蝕能力和使用壽命。此外，頂板拉筋波形角度較陡，使得油漆的有效保護面積相對減少，保護力度較弱。綜上所述，頂板的波形設計和成形工藝導致頂板自身缺陷較多且抗銹蝕能力較弱。集裝箱頂板波頭和棱邊出現自然銹蝕的現象如圖9所示。
  3 集裝箱頂板損壞對策
  針對上述集裝箱頂板損壞原因采取優化方案，以預防頂板銹蝕，降低頂板維修費用。
  （1）進一步加強頂角件周邊部位的保護；優化波頭位置，降低其被刮碰的幾率；提高頂板整體剛性，避免出現下凹現象。
  （2）根據集裝箱各部位腐蝕速率的差異，優化涂層設計，增強對頂板外側油漆的保護。
  （3）優化頂板波形設計，改進頂板成形工藝參數，避免成形缺陷，減少應力腐蝕。