《钢桶制造技术》

杨文亮 辛巧娟 编著

 

第十六章 钢桶的检验与质量分析

钢桶的质量检验是钢桶生产过程中一道必不可少的重要工序，它不仅存在于钢桶的成品检验，而且存大于钢桶生产的全过程。产品质量的好坏，决定着企业的声誉和命运，所以，质量检验是一定要引起重视的。采取切实可行的方法，始终如一的坚持下去，不让一个不合格的产品出厂。在钢桶的质量管理中，针对质量问题的分析始终是这一领域的最高技术和经验积累。

 

第一节 钢桶原材料的质量检验

一、钢桶用薄钢板原材料的质量要求

根据行业标准YB/T 055的规定，对200升钢桶用冷轧及镀锌薄钢板要求如下：

1．尺寸、外形

（1）钢板（带）的尺寸应符合表16-1的规定。

表16-1 薄钢板的尺寸要求（mm）

（2）尺寸允许偏差

①钢板（带）厚度允许偏差应符合表16-2的规定。

表16-2 钢板厚度偏差（mm）

②宽度和长度允许偏差：宽度和长度允许偏差为+8mm。

（3）外形

①不平度：钢板的每米不平度不大于8mm。

②镰刀弯：钢带的镰刀弯每2m内不大于6mm。

（4）锌层表面结构：

镀锌板（带）的锌层结构为正常锌花。锌层重量XT1为200g/m2，XT2为275g/m2。XT1和XT2为镀锌板按锌层重量分类的二个牌号，LT为冷轧钢板。

2．技术要求

（1）牌号和化学成分

①钢的牌号和化学成分应符合表16-3的规定。

表16-3 钢的牌号和化学成分

牌号	化学成分，%
	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	由供方选择，需方有要求时，可提供化学成分

②成品钢板和钢带的化学成分允许偏差应符合GB222的规定。

（2）交货状态：

冷轧钢板（带），经过热处理（再结晶退火）和平整后交货。除特殊要求外，一律涂油。冷轧热镀锌钢桶（带），经过热处理（再结晶退火）和表面处理后交货，除有特殊要求外，应钝化加涂油。

（3）力学性能和工艺性能

①冷轧板和镀锌板的力学性能应符合表16-4的规定。

表16-4 钢板力学性能指标

②桶盖用钢板（带）的杯突试验应符合表5的规定。

表16-5 钢板的杯突试验指标（mm）

④镀锌板（带）应做180°锌层弯曲试验，弯芯直径等于零，弯曲后距试样边部5mm以外不允许出现锌层脱落，但允许出现不露钢基的裂纹。

（4）镀锌板（带）的锌层重量应符合表16-6的规定。

表16-6 锌层重量

牌号	表面结构	锌层重量	三点试验平均值（双面），不小于	三点试验最小值
				双面	单面
XT1	正常锌花	200	200	170	68
XT2		275	275	235	94

⑤表面质量

钢板（带）的表面不允许有裂纹、结疤、折叠、气泡、夹杂和其他影响使用的缺陷。钢板（带）不得有分层。允许有厚度公差一半范围内的下列缺陷：轻微的麻点、划痕、压痕和局部轻微氧化色。

冷轧热镀锌钢板（带）不得存在影响使用的缺陷，允许有小腐蚀点，轻微的条痕、划伤、压痕、小的锌粒、锌疤、宽度不大于20mm的轻微锌厚边及因原板锈点而形成的轻微麻点。

3．试验方法

（1）钢板（带）的尺寸测量方法应符合GB708的规定。

（2）钢板（带）的检验项目、取样数量和试验方法应符合表16-7的规定。

表16-7 钢板的检验项目、取样数量和试验方法

序号	检验项目	取样数量，个	取样方法	试验方法
1	化学分析	1（每炉罐号）	GB 222	GB 223
2	拉伸试验	1	GB 2975	GB 6397，GB228，LT试样04，XT试样9
3	冷弯试验	1	GB 2975，试样宽度20mm	GB 232
4	锌层重量	1	每个试样面积50cm2，距边缘等于50mm内侧在边、中、边三个部位取样	GB/T1839
5	锌层弯曲	1	GB2975，试样宽度20mm	GB232
6	杯突试验	1	试样长度同板宽，试验在试样中心与边部三点进行	GB4156

4．检验规则

（1）钢板和钢带应成批验收。每批应由同一炉罐号、同一厚度、同一炉次或同一热处理规范的钢板或钢带组成，冷轧钢板（带）重量不得大于45t，冷轧热镀锌板（带）重量不得大于10t。

（2）用于检验的钢板应从板卷的头部或尾部切取。

（3）钢板的复验按GB247进行。

图16-1 材料形状尺寸检验

二、薄钢板的化学成分检验

对原材料的分析检验，是每一个钢桶制造企业都必须认真做的原材料入厂检验程序，它是保证产品质量的基础。钢材化学成分的分析检验一般采用化学分析法，化学分析是以化学反应为基础的分析方法，常用方法主要又可以分为以下两种：

重量分析法。通常是使用被测组分与试样中的其它组分分离后，转变为一种纯粹的、化学组成固定的化合物，称其重量，从而计算被测组分含量的一种分析方法。这种方法的分析速度较慢，但其准确度高，目前它是在钢材分析中仍用作标准方法。

滴定分析法。此法是用一种已知准确浓度的试剂溶液（即标准溶液），滴加到被测组分溶液中去，使之发生反应，根据反应恰好完全时所消耗标准溶液的体积计算出被测组分的含量。这样的分析方法称为滴定法，又称容量分析法。此法操作简单快速，测定结果的准确度比较高，有较大的实用价值。

下面介绍钢材中各成分的常用分析方法。

（一）碳的测定

1．燃烧-容积法。又称气体容量法，最目前测定碳应用最广泛的分析方法。将试样置于约1200℃的氧气流中燃烧，生成的CO2和过量的氧气经导管导入量气管，定容后将气体压入装有KOH溶液的吸收器中将CO2吸收，然后使剩余氧气返回量气管，根据前后体积之差即可计算钢中的碳含量。

试样在高温燃烧时，其中的硫也被氧化，生成的二氧化硫也能被氢氧化钾吸收，因此必须事先用特制的、组织疏松的二氧化锰把二氧化硫吸收将其去除。

2．非水滴定法。试样在高温下通氧燃烧生成CO2和SO2，首先导入硫吸收杯中，SO2被淀粉溶液吸收后生成亚硫酸消除干扰，未被吸收的CO2和O2导入含有百里酚酞指示剂的乙醇-乙醇胺-氢氧化钾混合液中被吸收。随后用碘酸钾溶碱性非水溶液（标准溶液）滴定，使之完全反应。根据标准溶液消耗的体积可计算出碳的百分含量。

（二）锰的测定

1．过硫酸铵容量法。试样溶解后，在酸性溶液中并有硝酸银存在的情况下，用过硫酸铵将锰氧化为七价锰（高锰酸），然后加入氯化钠溶液使银离子沉淀，再用亚砷酸钠-亚硝酸钠标准溶液滴定，据此测定钢中的锰含量。

2．三价锰容量法。试样溶解后，在加入大量磷酸的条件下，用固体硝酸铵将锰氧化为三价锰，然后以二苯胺磺酸钠为指示剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定，据此测定钢中的锰含量。

（三）硅的测定

1．重量法。试样经酸溶解，用高氯酸蒸发冒烟，使硅酸脱水转变成难溶的硅酸凝胶，过滤洗净后将其灼烧成二氧化硅。用硫酸-氢氟酸处理，使硅生成四氟化硅挥发除去。根据除硅前后的重量差可计算出硅的百分含量。

2．硅氟酸钾滴定法。试样以酸及氢氟酸分解，使硅转化为硅氟酸，加入硝酸溶液时即生成硅氟酸钾沉淀，然后滤出并洗净沉淀物，用热水溶解使之水解而释放出氢氟酸，再用氢氧化钠标准溶液滴定其释放出的氢氟酸，由消耗氢氟化钠标准溶液的量计算硅的含量。

（四）硫的测定

1．燃烧碘量法。试样在高温下氧气流中燃烧，生成的二氧化硫随氧气流通入吸收器，被水吸收形成亚硫酸，再以淀粉作指示剂用碘标准溶液滴定，根据碘液的消耗量即可求得硫的含量。

2．重量法。将试样用硝酸或盐酸溶解，使硫转变成硫酸盐，往硫酸盐中加氯化钡使之生成硫酸钡沉淀物，然后将沉淀的硫酸钡过滤、灼烧、称重，以测定钢中的硫含量。

（五）磷的测定

碱容量法。将试样用酸分解使磷转变为正磷酸后，加钼酸铵使之生成磷钼酸铵沉淀物，过滤后将沉淀物用一定数量的氢氧化钠标准溶液溶解，然后用酸（硝酸）标准溶液回滴过剩的氢氧化钠溶液，根据所消耗的氢氧化钠标准溶液计算钢中的磷含量。

（六）铬的测定

过硫酸铵容量法。试样经硫磷混合酸分解，在硝酸银溶液中用过硫酸铵将铬氧化为六价，然后用硫酸亚铁标准溶液滴定，根据硫酸亚铁的消耗量即可求得铬含量。或者试样直接用高氯酸溶解并蒸发至冒烟将铬氧化，再用硫酸亚铁滴定。

（七）镍的测定

重量法。试样用盐酸溶解后，置于加酒石酸（或柠檬酸）和氢氧化铵的弱碱性溶液中，用丁二肟溶液使镍沉淀。经过滤、洗涤、烘干或灼烧成氧化镍后，进行称量，再计算镍的含量。

 

三、薄钢板的力学性能检验

1．抗拉强度
钢的强度是通过拉伸试验测定的。拉伸试验一般是在万能试验机上进行的。拉伸试验时，试样在负荷平稳增加下发生变形直至断裂。此时利用万能试验机上的自动绘图装置，可以绘出试样在拉伸过程中伸长与负荷之间的关系曲线。习惯上称此曲线为试样的拉伸图，即F-△L曲线。图16-2为低碳钢试样的拉伸图。

图16-2 低碳钢拉伸图

钢材试样在外力作用下发生的形状变化，称为变形。而恢复变形的能力则称为弹性。当外力去除之后，而恢复变形的能力则称为弹性。当外力去除之后，试样的变形即随之消失，而无残余变形，这种变形称为弹性变形。由拉伸图可知，弹性变形呈一直线段，这说明试样的伸长与外力的增加成正比关系。

当试样在试验过程中拉伸力不增加（保持恒定）时，仍能继续伸长时的应力称为屈服点。试样经过屈服阶段再除去负荷，部分变形不能恢复，这部分不能恢复的残余变形称为塑性变形。

试样屈服后，若要使其继续发生变形，则需增加外力以克服其中不断增长的抗力，这是因为材料在塑性变形过程中不断发生强化。在强化阶段中，试样的变形主要是塑性变形，其变形时要比弹性变形阶段的变形大得多，试样的变形仍是均匀的，但可以看到整个试样的横向尺寸有显著缩小。当外力继续增加到某一最大值（图16-2曲线b点对应的力）时，试样的局部面积缩小，产生了所谓“缩颈”现象，故载荷也逐渐降低，直到试样被拉断。

抗拉强度是指试样在拉断过程中最大力所对应的应力，即

                     （16-1）

式中：σb——抗拉强度；Fb——试样承受的最大力；S0——试样平行长度部分的原始横截面面积。

抗拉强度的测定，是在测定屈服点后，对试样继续加荷至拉断试样为止。从测力盘上读取最大力Fb。按照上式计算出抗拉强度值。

2．伸长率

伸长率是试样在一定应力下的标距增长量与原标距长度之比。标准意义上的伸长率是指断后伸长率，就是试样拉断后，标距的增长时与原始标距长度的百分比，即

                 （16-2）

式中：δ——断后伸长率； L1——试样拉断后的标距长度；L0——试样原始标距长度。

断后伸长率的测定，是将拉断后的试样断裂处紧密对接，尽量使其轴线位于一直线上，以测量断后长度。然后按上式计算出伸长率。

 

四、薄钢桶的工艺性能检验

标准规定的工艺性能检验是进行杯突试验。杯突试验就是用端部为球形的冲头，将夹紧的试样压入压模内，直至出现穿透裂缝为止，此时的杯突深度即为试验结果，以此来检验钢板的塑性变形性能。

1．试样要求：杯突试验用试样是从表面无缺陷的钢板上选取的。试样必须平整，不得扭曲，边缘无毛刺，不得进行冷热加工或锤击，应不经矫直进行试验。试样厚度为原材板厚，宽度或直径为90～95mm。

2．试验方法：杯突试验在杯突试验机上进行，试验部分见图16-3。

1—试样厚度；2—试样宽度或直径；3—压模孔径；4—垫模孔径； 5—压模外径；6—垫模外径；7—压模孔内侧圆角半径； 8—压模外侧圆角半径；9—垫模外侧圆角半径；10—压模孔深度； 11—压模厚度；12—垫模厚度；13—冲头球形部分直径；14—杯突深度

图16-3 杯突试验

试验就在10～35℃的温度下进行。若要求严格，则就在23±5℃下测试。

试验前，就应在试样两面和冲头上涂以一薄层石墨润滑脂或其类型的润滑脂。试样厚度的测量应精确到0.01mm。相邻两个压痕的中心距离不得小于90mm，任一压痕的中心至试样任一边缘的距离不得小于45mm。

试验时，把试验机调至零点后，将试样置于压模和垫模之间予以夹紧，夹紧力约为10kN。在无冲击的情况下进行杯突试验，试验速度控制在5～20mm/min。试验接近结束时，将速度降低到下限速度，以便正确地确定裂缝出现的瞬间。当裂缝开始穿透试样厚度（透光）时，试验即告终止。

试验过程中，冲头不得转动，冲头部分应与试样接触。

 

【返回目录】