環保觀念下的鋼桶發展趨勢
文/張連元
當前隨著全球性環境保護呼聲的高漲和人們逐漸對環境污染造成各種危害的認識不斷提高，一個全球性的共同綱領在實施，那就是保護環境，保護地球，為了給孫后代留下一個賴以生存的環填。
世界各國在不同地區、不同程度地頒布了一系列環境保護法律，井對污染環境、治理不力的工廠實行限期治理、停產、關閉等項嚴厲處罰。凡是產生嚴重污染的工廠都限期搬遷或置換出城市或自然保護區。各國相繼成立了各種民間綠色和平組織，他們對政府也實行環境保護監督，一旦發現政府有違反環境保護行徑，立即予以抗議、制止……
上述狀況使一度繁榮的鋼桶制造業不得不把鋼桶包裝發展趨勢列入日常議事日程。我們認為，綜上所述，未來鋼桶包裝發震趨勢在于如何解決發展與環境保護之間的矛盾，使鋼桶發展保待現有速度并有可能隨著世界貿易的發展更快一點。
我們也知道，當我們桶廠將桶出售給用戶(大部分是石化工業、化學工業)，他們將產品灌裝后銷往世界各地，最終用戶將產品取出后，總有部分產品因粘度或其他原因滯留在桶內，不可能全部倒盡。這些空桶有的被遺棄堆積起來（欠發達國家鋼桶回收體系因各種原因尚不完善，這類狀況較為明顯），有的被鋼桶回收商收集清洗再利用。那些堆積在露天的鋼桶任憑鳳吹雨打、腐蝕破壞，造成桶內殘液到處流淌，滲入地下對環境造成污染。當回收商在修理和清洗再生桶時，往往又形成二次污染。清洗時常常使用大量各種溶劑才能使桶內化學物稀釋脫落。這些溶劑是二次污染的主要來源，盡管有些溶劑可重復使用多次，但最終要排放。二次污染物加上桶內殘液有些可以利用，但大部分由于污染嚴重而不能使用，這些廢液成份復雜，通常沒有很好的方法處理，而存放在貯槽或地池內。由于這些物質在自然界降解時間很長，如保管不善將蒸發到大氣中或滲入地下重新對環境造成污染，這種存放實質上是變相向空中、地下排放。所有這些都給鋼桶包裝發展投下巨大陰影，鋼桶包裝發展必須正視環境保護問題。
下面本文將圍繞環境保護問題談談鋼桶包裝發展趨勢。
一、鋼桶國際標準化
近年來，國際鋼桶行業在鋼桶國際標準化問題上已經有了明確的慨念，他們不僅認識到世界范圍內的鋼桶標準化不僅可以消除非關稅壁壘，提高鋼桶的通用性，為高效率的國際集裝化運輸提供安全經濟的包裝，而且意識到鋼桶的重復使用也涉及標準化向題，否則鋼桶修理清洗設備無法適應各種規格的鋼桶，造成鋼桶清洗修理成本上升、重復使用率下降。在這個方面西方工業化國家在鋼桶標準化上做了大量工作，各自基本上都有一套較為完整的國家標準。聯合國有關組織也為鋼桶國際標準化頒布了不少指導性規則文件。這些標準和規則在指導各國鋼桶生產和安全使用中發揮了積極作用。并在國民經濟各生產體系中形成一批與之配套的生產、灌裝、運輸、重復使用等一系列輔助設施。要推行國際標準化，使許多工業化國家放棄一大批現有工業設施，并重新裝備這些部門的確不是件簡單的事情。在向國際標準化邁進方面，歐共體國家認識較早、由于共向利益，歐洲地區最先實行區域性鋼桶標準化，凡是執行prEN210尺寸標準的國家生產的鋼桶可以在歐洲任何CEN（歐洲標準化委員會）成員國被修復和重復使用。這就極大地提高了歐洲產鋼桶的使用價值，減輕了殘留化學品對環境的污染，prEN210標準的出現為國際標準化提供了有益的經驗，他證明鋼桶國際標準化是可以實現的。當然鋼桶國際標準化涉及的面更大、范圍更廣，他與模數選擇、尺寸協調、重直使用、結構改進等都有密切聯系，只有當這些問題基本落實后，才有可能起草鋼桶國際標準。
二、鋼桶重復使用導致中型桶產量增加
上世紀由于直流全自動焊機和圓卷邊技術獲得重大突破，集裝箱運輸的廣泛應用，使輕型桶產量不斷增加。究其主要原因是最終用戶對原料的清潔度提出近似苛刻的要求，重直使用的再生桶清潔度達不到要求，灌裝商不得不選用清潔度高的新桶灌裝產品。為了降低包裝費用，灌裝商更樂意使用價格低的輕型桶，全自動焊機和圓卷邊技術的突破又為制桶商生產輕型桶創造了有利的條件，這為制桶業大量生產一次性輕型桶創造了一個絕好機遇。世界許多制桶商爭先恐后制出更薄的鋼俑。但好景不長，全球性的環境保護浪潮開始對輕型桶造成沖擊，而且勢頭越來越大。這主要是因為輕型桶材料不斷變薄，從最初的1.0毫米厚下降到最薄只有0.6毫米左右。鋼桶的整體剛度、靜水壓、真空強度、抗沖擊跌落等多種性能都不能同中型桶相比，它們在灌裝、運輸、使用過程中不同程度受到沖擊損傷、銹蝕、變形，有不少桶在倒出原料后已失去修復價值，變成真正的一次性包裝，被破碎作為煉鋼原料。尚有部分輕型桶經過修復清洗還可以重復使用，但它們往往是不受歡迎的，因為它們的清潔度和可性下降了�；厥丈掏ǔ２辉敢饣厥仗幚磔p型桶，這是因為輕型桶的修復清洗費用沒有降低，而它們的使用價值卻在降，尤其是殘留在輕型桶內的各種化學品的清洗費用往往相當于那些失去重復使用價值而被破碎作為煉鋼原料的價值。這種狀況在得不到政府環保治理專門補貼時，通常很少有人愿章干。從某種意義上來講，輕型桶的黃金時代已經過去，人們將重新認識輕型桶，未來鋼桶重復使用次數的增加將導致中型桶產量上升。
三、卷邊鋼桶將面臨新結構鋼桶挑戰
采用傳統卷邊結構是目前世界上55加侖鋼桶制造的主要方法。近年來由于卷邊結構出現重大突破，五層平卷邊改進為7層圓弧卷邊，填料也由紅糖骨膠改進為乳跤、樹脂膠，大大提高了鋼桶的綜告性能指標�；窘鉀Q了鋼桶質量長期徘徊的局面。但泄漏沒有徹底消除，這主要是卷邊結構本身造成的。
卷邊密封原理是利用鋼阪卷曲時塑性變形產生壓緊力將桶身和桶頂底緊密地接合在一起。為了使接合處縫隙減少到最小，通常需放入彈性很好的填料以達到密封的良好效果，這種結構本身有一種暫時密封的含義。當卷邊在最后道定形壓輪作用下成形后（壓輪尚未離開卷邊），卷邊此時呈現二種密封狀態，一種是壓輪尚處在卷邊一點上，這點卷邊上除有鋼板塑性變形產生的壓緊力，還有壓輪外力作用。此時這點是最緊密的，假設卷曲狀態和填料分布變形是理想的，這一點密封最好；另一種是失去壓輪外力作用的卷邊處因外力的消失，產生彈性而使卷邊松開。鋼板的彈性變形和塑性變形是依次產生的，當卷邊在壓輪多種力作用下成型時內部卷邊大部分是塑性變形，彈性變形很少，而最外層鋼板受到處力尚未全部超過屈服強度，它們內是部分產生塑性變形，一旦外力消失，它們將在彈性變形作用下恢復原狀使卷邊微微松開（松開程度由材料本身的性質決定），自由狀態下的鋼桶密封狀況大部分是這樣的。
在卷邊處于緊密狀態下卷邊縫 隙充滿彈性十足的填料，卷邊縫了隙小到桶內容物滲透不過的狀態，我們認為桶無泄漏。而當桶在生產時卷曲不良或填料分布不合理使卷邊縫隙增大到桶內容滲出，我們認為是不合格桶。從某種意義上來講，采用卷邊結構生產的桶漏是絕對的，不漏是相對的，因為即使是檢驗不漏的桶，在使用過程中也會受自然界冷熱溫差變化使桶內蒸汽壓或真空度產生劇烈變化，導致卷邊縫隙增大到桶內容物滲出桶外。從上述分析中我們不難看出卷邊鋼桶從生產線下來后這一直處于臨界狀態，它在特定狀態下參保持不漏，一旦條件變化泄漏將不可避免，卷邊桶實質上在不漏時處于隱性泄漏階段，在這個階段泄漏呈微觀狀態，肉眼一般夫法辨認，而肉眼看見桶內容物滲出或時顯聞到內容物氣味桶就進入顯性泄漏階段。由此可見傳統結構卷邊鋼桶將面臨新結構鋼桶的挑戰。
四、鋼桶“大型化”
隨著全球經濟的發展和石化產業的進步，鋼桶包裝（這里主要指55加侖鋼桶）將受到一定限制，替代產品將應運而生。這就是目前進入實用階段的國際危險貨物海運法規（IMDG）中被定為“非人力搬運的槽罐”或歐洲危險貨物陸路運輸國際協定（ADR）中定為“槽罐集裝容器”。這種容器為792.6加侖（3000升）和金屬棱柱型容器被正式稱為“中型散裝槽罐”（IBCs）俗稱集裝箱槽罐。
目前大量石化產品和中間體陸上運輸一半借助大容量的鐵路槽車，汽車槽車和大口徑管道運輸，另一部分靠鋼桶包裝運輸，而海上運輸基本上沿用鋼桶包裝。隨著精細化工的發展和海運量的增加，55加侖鋼桶運輸費用和污染處理費用不斷上升，我們預感到中型集裝箱槽罐（IBCs）和大型集裝箱槽罐將在不太長時間內部分取代55加侖鋼桶包裝。首先它的裝載量大，小型的IBCs桶也有1000升，相當于5個鋼桶的容量；而一只中型集裝箱槽罐可裝6750加侖（27000升），相當于120只55加侖桶容量，大型集裝箱槽罐一次可比同規格的標準集裝箱多裝40桶原料，這將大幅度降低運輸成本。由于集裝箱槽罐結構與桶不同，它靠機械化搬運，不存在卷邊變形、填料變質溶解產生泄漏，它可以說是非常安全可靠的運輸容器。集裝箱槽罐設計有清洗檢修孔，清洗處理費用低，可在用戶處直接處理。上述優點使集箱箱槽罐給世界各地鋼桶市場造成巨大威脅，它是今后55加侖鋼桶的主要競爭對手。但它無法取代55加侖鋼桶，它需要大型起重運輸設備和與之配套的灌裝抽吸設施，不適應小批量多品種并受場地限制。
五、綠色鋼桶裝開創新天地
鋼桶作為目前世界各地廣泛使用的包裝容器，從它誕生至今已有百年歷史，歷經幾代人的發明和改進才有現在如此完善，但這種完善已不能滿足未來環境保護要求，改革現在鋼桶結構，使之適應貿易和環境保護要求將逐漸被世界各國所接受。近年來科學技術突飛猛進的發展，也為鋼桶結構改革創造了有利條件，為了與IBCs抗衡，根據未來鋼桶包裝發展趨勢，我們設想一種集傳統卷邊鋼桶和IBCs優點的新型結構桶罐將可能在不久會出現，我們可以把這種新結構桶稱作“綠色鋼桶”。它表示無污染或易于治與，這象人們把用氟利昂制冷劑的替代物制造出的電冰箱稱作“綠色冰箱”、把不含色素、激素、添加劑的食品稱作“綠色食品”一樣。構思中的“綠色鋼桶”將傳統桶頂底與桶身卷邊結合改為焊接、桶頂蓋注入品或透氣口采用一體化封閉器即直接在桶頂蓋上沖孔、翻邊滾軋螺紋。如果這種技術是可行的，就可取清卷邊填料和密封圈，徹底消除泄漏。為了增加“綠色鋼桶”的邊緣強度，我們考慮應在鋼桶的上下端各鑲焊一個加強環，環的端部制成圓管狀，即可保護桶頂底免受沖擊，又可作為人力起重裝卸把手，以彌補取消卷邊后桶頂底強度下降，無起重搭子等不足。經過改革的“綠色鋼桶”將具備7個方面的特點：
1、桶身與桶頂底采用焊接取消了卷邊填料，桶頂底不會因卷邊變形松開或填料變質溶解造成泄漏，由于焊接屬高溫溶焊因此它不受材料氧化膜、電阻率、交流阻抗和鍛壓力的影響，即使產生滲漏點也只需補焊一點即可，由于補焊不受填料影響，不必采用全周邊補焊，因此鋼桶外觀質量好。
2、桶頂底結合部為球面圓弧過渡，類似壓力容器上的封頭，徹底消除卷邊或鋼桶周邊環狀縫隙，綠色鋼桶倒出內容物后經清洗可使桶內清潔度達到新桶標準。
3、桶頂上的注入口（透氣口）采用一體化封閉器取消了分離式封閉器上不可缺少的密封圈，從而減少了泄漏隱患。這種封閉器出口為瓶頸狀，無障礙、死角，可使桶內容物流盡，節約了原料，減少了殘留物造成的污染。
4、由于“綠色鋼桶”采用合理的封頭式結構，眾所周知這種結構受力好，靜水壓試驗時幾乎不產生嚴重變形，而卷邊式鋼桶在水壓試驗時嚴重凸起變形，使邊緣部分皺折、破壞卷邊結構，使鋼桶產生泄漏。“綠色鋼桶”耐水壓，氣密值大幅度提高，使它在使用中可承受更高的內容物蒸汽和真空度。
5、鋼桶加強環在制造時預留工藝孔，焊接到桶頂底上可起多種作用。當桶頂上有水時，由于桶頂呈封頭狀，水從最高處向加周流淌，經加強環工藝孔排走，使桶頂不積水，不會產生桶內真空負壓吸水作用，桶內容物自然不會受到污染，空桶也不會銹蝕。在桶底由于工藝孔通風良好，桶底不會凝結水珠，減輕桶底腐蝕，延長了鋼桶使用壽命，這種結構使盛裝原料桶露天堆放時不必將桶傾斜放置就可保證桶頂不積水。由于加強環與封頭結構的雙重增強作用，大大提高了鋼桶抗沖南跌落強度，為危險品運輸提供了可靠保證。
6、“綠色鋼桶”由于結構和制造工藝都有重大改變，為鋼桶開辟了更為廣泛的用途，它可根據食品、精細化工原料、強腐蝕化學品的特點，選用不銹鋼、鈦合金、鋁合金等金屬材料制作，以適應不同行業的需求，在這之前有些材料是不能通過傳統卷邊藝制作的。
7、過去有些廠商產品在灌裝時溫度達上百度，高溫使密封填料溶化，老化變質，從而造成泄漏。“綠色鋼桶”采用焊接不用填料，不怕灌裝時溫度高，也不怕化學品對填料腐蝕溶解，當然沒有后顧之憂。
“綠色鋼桶”構思可能會使一些制桶商震驚，因為一旦進入工業化生產，很多制桶商將面臨傳統卷邊桶大幅度減產，原有工藝設備大部分不能使用，這需要有一個適應過程。我們制桶業歷來依靠石油化工和化學工業的發展并最大限度地滿足它們的需求，從鋼桶發明到目前世界鋼桶年生產量達數億只，主要得益于石化行業的高速發展，近年來全球環境意識不斷增長，環保法律不斷完善，如果我們制桶業不加速產品更新換代，就不能與石化工業同步發展。我們將面臨殘酷的生存競爭，其他制造業將趁虛而入，毫不留情地取代我們生產石化工業滿意的包裝容器。
鋼桶包裝發展趨勢是不斷采用新標準、新技術、新工藝開發適應石化工業和化學工業發展需要的無污染和易于治理的“綠色鋼桶”。 |
