一种耐磨钢散货集装箱设计及应用

刘荣

随着散货运输技术的发展，以往散货集装箱只适于装运普通颗粒状、粉末状货物的概念逐步改变，越来越多的矿石、废钢、钢球等货物开始采用散货集装箱运输。普通散货集装箱耐冲击、耐磨损性能较差，矿石、废钢、钢球等货物易对箱体造成损坏，从而缩短集装箱使用寿命;此外，普通散货集装箱与货物接触的箱体板较厚，使得箱体自重增加和载质量减小，导致运输经济效益不佳。为了满足特殊货物对箱体耐冲击性、耐磨性和耐腐蚀性的要求，太仓中集特种物流装备有限公司在充分调研市场的基础上，设计一种耐磨钢散货集装箱，以延长散货集装箱使用寿命，改善散货集装箱运输效益。

1 设计方案

依据国际标准化组织最新集装箱标准及船级社相关检验规范设计耐磨钢散货集装箱。此类专用散货集装箱除具有普通散货集装箱的使用功能外，還可以满足托盘、钢卷、超长货物的运输要求。耐磨钢散货集装箱具体设计内容如下。

（1）采用20英尺硬开顶结构形式，使其具有20英尺集装箱多功能运输能力，满足客户返程装载多种货物的要求，以提高集装箱使用效率。

（2）与货物接触的箱体材料采用高强度耐磨钢，以免运输过程中货物移动产生的冲击力损坏箱体，使集装箱使用寿命远超普通散货集装箱。

（3）箱体一端采用对开门结构，满足从端门使用叉车装卸普通托盘等货物的要求。

（4）箱体前端下部设置上翻卸货门，以便通过自卸车或自卸油缸装置使箱体沿长度方向倾斜，从而实现从箱体前端小门卸料。

（5）顶部采用钢结构顶盖，不仅便于抓斗机从集装箱顶部快速装料，而且便于运输钢管等超长货物。

（6）外部尺寸为6 058 mm？ 438 mm？ 591 mm，箱内容积为3，额定载质量为30 t，重箱堆码6层。

2 主要结构及创新点

箱体包括端门、侧墙、前墙、底板及内角柱、内封板和前楣板等，均采用进口WearTuf450高强度耐磨钢材料，其屈服强度为1 175 MPa，抗拉强度为，平均布氏硬度为450。这种耐磨钢是经过淬火和回火调质处理的完全马氏体结构耐磨钢，能够保证钢板的高硬度和高强度，具有良好的耐磨、可焊和冷成型性能，有利于减轻箱体结构部件磨损和降低损耗成本。样箱试制小组的焊接工程师通过多次焊接试验和工艺评定，确定耐磨钢专用焊接规范和焊接材料：焊接时使用低氢焊条，减少氢摄入和氢裂风险;在低应力区焊接，根据情况对钢板进行预热;为了获得更好的焊接效果，焊接前须清洁焊道，如除湿、除油和清理切削屑等;尽量在开坡口的焊道焊接，而不是直接在钢板轧制边缘焊接;薄板焊接应在保证焊透的前提下尽量选用较低的热输入，可结合采用断续焊、跳跃焊及工装夹具等，以减少焊接变形。

在采用耐磨钢制造箱体构件的过程中，高强度耐磨钢对其冲压所需的弯曲力、回弹效应及最小允许弯曲半径提出更高要求。冲压工程师与车间工人通过多次压制试验调整压型模具的圆弧，实现高强度耐磨钢压制成型。

硬开顶结构与散货集装箱结构相结合的结构设计方案及特殊的顶盖设计方案既能保证箱体内部容积最大化，又能确保顶盖操作简单便捷。此设计的目的在于，使集装箱不仅能运输矿石、废钢、钢球等货物，还可以取代篷布软开顶集装箱运输钢管等超长货物，同时可满足颗粒状散货的运输要求，从而提高集装箱的利用效率。此外，特殊的顶盖设计便于从集装箱顶部装卸超长货物，使货物装卸效率显著提高。顶盖四周内侧采用特殊密封胶条结构，可通过两侧锁杆机构将顶盖锁紧于顶侧梁上，使顶盖与顶侧梁之间通过胶条压缩达到良好的密封性，从而满足集装箱的水密要求。

为了方便客户轻松打开顶盖，在侧墙上设置一种特殊结构的锁杆保险装置。锁杆手柄利用挂钩装置的重力作用，操作安全、简单、便捷，避免了普通插销结构保险装置在运输过程中易出现插销跳出的问题。新锁杆保险装置设计方案不仅有利于缩短锁杆操作时间，而且可以防止误操作。

3 产品先进性

（1）耐磨钢的使用大大延长散货集装箱的使用寿命。

（2）在样箱制造过程中，通过大量焊接工艺试验和折弯压型工艺试验，总结耐磨钢焊接和冲压加工工艺规范，配置相关的焊接工装和成型模具，为耐磨钢散货集装箱批量生产积累大量技术参数。

（3）满足散货、托盘、钢卷、超长件等多种货物的运输要求。

（4）顶盖、侧锁杆等结构设计新颖，操作简单、方便，获批多项专利技术。

4 样箱试验要求

按照ISO 1496-4：2013《系列1货运集装箱 技术要求和试验方法 第4部分：无压干散货集装箱》和船级社试验要求，样箱在批量生产前完成堆码、横向刚性、纵向刚性、吊顶、吊底、底板、侧板、端板、顶盖等结构强度试验及水密试验和装卸料模拟试验，所有设计结构均满足试验要求，并获得相关船级社颁发的船检证书。耐磨钢散货集装箱样箱如图1所示。

5 市场前景及推广

太仓中集特种物流装备有限公司将耐磨钢用于集装箱工业，解决耐磨钢焊接和冲压成型加工难点，成功研制出新型耐磨钢散货集装箱并实现批量生产，在行业中起到先导作用。耐磨钢材料的卓越性能不仅有助于延长集装箱使用寿命，而且可以满足客户对集装箱轻量化的设计和应用要求，在集装箱工业领域拥有广阔的应用空间和较高的推广价值。目前，进口耐磨钢的价格较高，加之加工制造成本较高，使得耐磨钢散货集装箱的价格远远高于普通散货集装箱。未来，采用国产耐磨钢取代进口耐磨钢是耐磨钢散货集装箱产品的发展方向。

当前，耐磨钢散货集装箱的实际使用效果还有待市场验证。随着矿石、废钢边角料、钢球等冲击力较大散货运输需求的增加，高强度和高耐磨性散货集装箱的应用市场将不断拓展，相信耐磨钢散货集装箱将得到越来越多客户的青睐。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2018-09-19）