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标准集装箱与近海集装箱的差异

作者:admin 发布日期:2019/2/16 关注次数: 二维码分享

集装箱是一种运输设备,其产生于英国、发展于美国。根据国际标准化组织集装箱技术委员会(ISO/TC 104)的规定,集装箱应具备下列条件:(1)具有足够的强度,可长期反复使用;(2)适用于1种或多种运输方式,途中转运时箱内货物无须换装;(3)适用于专门的快速装卸和搬运装置,便于从一种运输方式转换为另一种运输方式;(4)便于货物装满和卸空;(5)容积不小于1 平方米。




随着海洋工程的高速发展,作为配套装备的近海集装箱也得到迅猛发展,近海集装箱由标准集装箱逐渐演变而来。标准集装箱指20英尺、40英尺集装箱,大总质量为,一般采用钢制,用于装运普通货物。近海集装箱指具备在浪高海域运输和作业的能力且总质量不超过的移动式单元,该单元被频繁用于海上固定或浮动设施与船舶间货物或设备的运输和吊装。

1 使用环境及吊运方式

标准集装箱一般通过集装箱班轮实现港口到港口运输。若标准集装箱被放置在班轮舱内,则可利用舱内的箱格导柱防止箱体移动;若标准集装箱被放置在甲板上且需堆装数层,则上下层集装箱间应采用堆码固定件加以连接,并通过拉杆将集装箱角件与甲板上的系环拉紧。

在港口码头,标准集装箱的吊装通常采用岸边集装箱起重机或场站集装箱起重机,利用起重机的扭锁装置与集装箱4个顶角件相连后垂直起吊。由于港口气候一般较温和,标准集装箱吊装时无碰撞,因此其使用环境相对较安全。

近海集装箱通常被放置于海洋石油行业的供应船甲板上,无须捆绑,直接暴露于海洋环境下。近海集装箱皆为单点起吊,经常在海况恶劣的条件下向石油平台上吊运,箱体各部分遭受较大冲击,极易与邻近箱或船体产生碰撞,因此对近海集装箱的结构强度要求较高,一般会将吊具永久性地装配在箱体上,并要求配备一定的保护装置。

近海集装箱通常没有角件,即使有角件,也不允许被用来进行海上起吊作业。在运输过程中,近海集装箱不允许堆叠在船上,只允许堆叠在近海和岸上设施上,且一般不超过2层。

2 设计要求

2.1 箱体结构要求

标准集装箱一般为20英尺、40英尺集装箱,用于装运普通干货;箱体由钢质框架、全垂直波形侧板和前墙板、压型盲波纹顶板、木地板、铰链式活动波纹门以及符合 ISO标准的角件组成,按部件可分为门端、前端、侧墙、底架和顶板;各结构作用相同,无主次之分,对材料厚度也无具体规定,只须满足相关刚性试验要求即可。

近海集装箱仅适用于全球近海工业,其外形尺寸、功能等没有严格标准,主要按用途设计箱体结构和箱体类型。箱体结构根据其作用可分为主要结构和次要结构。主要结构起主要承载和支撑作用,其又可细分为关键主结构和非关键主结构:关键主结构包括顶底侧梁、端顶梁、端底梁、角柱、叉槽和吊耳等,其能将所装货物产生的载荷传递至吊钩或叉车;非关键主结构包括底板、导向板和堆码板等。次要结构包括门板、侧板和顶板等,其不起主要承载作用,在进行强度分析时可略去。近海集装箱一般会将吊具永久性地装配在箱体上。吊具指连接近海集装箱与起重设备的综合装置,包括吊索(如钢丝绳吊索、链式吊索等)、卸扣、连接环等。

在设计近海集装箱结构时,还应满足以下要求:(1)充分考虑箱体在吊运过程中撞击邻近箱或船体刚性部位而产生的局部冲击载荷。(2)在布置主要结构时,应确保结构的有效连续性;梁(柱)之间的交叉点距离应尽可能远,并应采取有效措施,以减少腹板或翼板的应力集中情况。(3)箱体应具备向任何方向倾斜30�熬磺愀驳哪芰Α#?)合理设置箱门、把手、箱盖支耳等,并采取相应保护措施,以免其挂在起重设备的吊钩上。

2.2 材料要求

标准集装箱主要用于远洋运输,对材料的耐腐蚀性能要求较高,故一般采用SPA-H和SS400等耐候性钢材。耐候性钢材由普通钢内添加少许铜、铬、磷、钒等元素而成,其耐候抗腐蚀性能比普通钢材高4~8倍。这是因为耐候性钢材中所含的特殊元素与大气接触后会形成一层氧化物膜,这层坚固的膜使钢材与外界隔绝,从而不受气候影响,达到耐候抗腐蚀的目的。在节能减排以及航运业整体不景气的大环境下,高强度钢被越来越多地应用到标准集装箱制造工业,这是因为采用高强度钢可在箱体强度不变的情况下降低箱体自重,从而增加标准集装箱载质量,并且采用高强度钢对成本影响不大。

由于近海集装箱皆为单点起吊,在起吊过程中,箱体各部位(尤其是角柱、顶底侧梁、前后楣以及前后槛等)会遭受较大冲击,极易与邻近箱或船体发生撞击;在运输过程中,各箱体间也会因无捆绑而互相撞击。当温度降低时,近海集装箱材料脆性变大,冲击韧性降低;因此,近海集装箱材料一般采用具有低温冲击功的Q345D/Q345E低合金钢,以尽量减轻碰撞后的损坏。近海集装箱的设计温度应不高于其使用区域的低日平均气温,且不高于 20℃,故一般选用Q345D低合金钢;在俄罗斯北部、加拿大北部、库页岛等地区,近海集装箱按 40℃的气温进行设计,故选用Q345E低合金钢,该材料在低温条件下仍然有足够的强度和冲击韧性。

另外,近海集装箱材料还须满足下列要求:(1)对于角柱和底梁,其小材料厚度为,但对于总质量不大于的近海集装箱,其小材料厚度为;其他主要结构的小材料厚度为;次要结构的小材料厚度为。(2)为确保安全,设计载荷的等效应力不允许超过所用材料小屈服强度的85%。(3)为防止脆断,不允许使用常温下屈服强度大于的高强度钢。

2.3 试验要求

根据不同使用环境及吊运方式,标准集装箱和近海集装箱有不同的试验要求。试验相关定义如下:R为大总质量,kg;T为集装箱自重,kg;P为大载质量,kg;S为吊具质量,kg。标准集装箱试验要求和近海集装箱试验要求分别见表1和表2。

表1 标准集装箱试验要求

表2 近海集装箱试验要求

3 认证和生产制作

与标准集装箱相比,近海集装箱的认证和生产制作有严格规定。国际海事组织海上安全委员会第860号通告明确要求在对近海集装箱进行认证时,必须考虑设计计算和实际验证,对此,其规定了近海集装箱设计时必须考虑的6个项目以及必须进行的4项试验。

近海集装箱认证采取以下3个步骤。(1)评估和认证:根据各项标准对近海集装箱结构图纸进行计算、审核,评估其箱体材料、货物承载、箱体起吊和箱内货物紧固等细节。(2)制造过程检验:认证检验师鉴证和试验原材料,确保焊工资质、焊接工艺以及无损探伤工作符合要求。(3)样箱试验:包括四点起吊、两点起吊、倾斜试验以及跌落试验等。

在近海集装箱生产制作过程中,要求吊耳及与其相连的角焊缝全熔透,并进行100%超声波探伤;主要结构如承载结构梁、叉槽和底梁的焊接均应全熔透,认证检验师可根据情况按20%的要求进行超声波或射线探伤。同时,在生产全过程中须对主要结构的材料进行跟踪。

4 结束语

基于不同功能、使用环境及吊运方式,标准集装箱与近海集装箱在箱体结构、材料要求、试验要求、认证和生产制作等方面均有诸多不同;因此,在集装箱采购、设计、生产、运营过程中须加以区分和识别,从而更好地开展近海集装箱业务。

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