船体水火矫正工艺
船体水火矫正工艺
２ ７ ４ ・
工 程 科 技
船体水火矫正工艺
程宝亮 张志荣 乔 东旭
（ 扬州大洋造船有限公 司， 江苏 扬州 ２ ２ ５ ０ ０ ０ ） 摘 要： 分析了火工矫正常用基本方法及技术要求， 并介绍了修造船中常用的几种典型矫正工艺。 关键词： 修船 ； 技 术要求 ； 矫正工艺 １概述 厚度烧透。 １ ． １ 本文适用于修船中焊接过程所产生的应力与变形 ， 或 由于海损 ｂ 。 面板凸起纵 向弯曲。 局部变形 ； 而无须进行挖补修理时可采用 火矫正的方法进行修复。 １ － ２矫正变形的方法很多， 如辊 、 压校正 ， 锤击校正， 水火校正等。 目 前， 船厂以水火矫正应用较多， 该方法甚为简便、 灵活。 水火校正时利用 氧乙炔焰将钢材弯曲或凹凸变形的部位的有限区域进行局部加热， 随 即用水冷却 ， 使之收缩， 以便达到消除变形的 目的。 ｈ ≤（ １ ， ２ ） Ｈ １ － ３本文同时适用于造船中部件的合拢及分段合拢 中的分段矫正 及船台合拢后的局部矫正工作。 用楔形法， 自 尖角处开始加热至面板， 接着在面板的同 一位置用宽 ２火工矫正常用基本方法及技术要求 条法沿全宽度内加热， 以较高温度加热必须全厚度烧透。 ２ ． １长条形加热法。 ｃ ． 横向弯曲。 ２ ． １ ． １用于钢板变形区，用氧乙炔作直线或曲线形状的加热带 ， 施 于骨架背面或骨架背面的两侧。 ２ ． １ ． ２对于厚度大于 ６ ｍ ｍ以上的钢板加热带要尽量靠近骨架。 ｚ １ ． ３加热温度常用 ７ ０ ０ ～ ８ ０ Ｏ ％， 最高 ８ ５ ０ ℃。 对板厚 ２ — ４ ａ ｒ ｍ薄板 ， 加热温度不大于 ７ ０ ０ ￣ Ｃ 为宜。 ２ ． １ ． ４长条也可烧成 口字形或 ｒ ～ 形。根据变形部位及变形特点灵 活掌握。 用短条法 从 腹板的端部开始加热 ， 腹板凸 起 的一面冷却后 ， 用楔形 ２ ． ２短条形加热法。 法以较高温度加热面板凸弯的一边 ， 从面板宽度的中间开始。 ２ ． ２ ． １加热线施于变形凸起的一面。 ３ ． １ ． ２以上各形式加热法可辅以水冷却 ， 变形较大时可用千斤顶外 ２ ． ２ ． ２加热温度常用 ７ ０ ０ ８ ｏ ｏ ℃， 最高 ８ ５ ０ ℃。 对板厚 ２ － ４ ａ ｒ ｍ薄板 ， 力加压。但注意不可加压过量， 要考虑冷却后的收缩。 加 热温度 不大 于 ７ ０ ０ ￣ Ｃ 为宜 。 ３ ． １ ． ３质量检验 ： 对构件长度不小于 ５ ｍ检验线直度为 ３ ａ ｒ ｍ。对构 ２ ． ２ ＿ ３矫正变形时由近骨架处问中部变形大处移动， 加热温度则由 件长度大于 ５ ｍ时检验线直度为 ５ ａ ｒ ｍ ． ２ ． １在框架约四角隅￣ ＇ Ｈ Ｊ ｎ 热， 也可采用楔形法。根据变形情况决 ２ ． ２ ． ４矫正焊缝变形时， 宜成交角以改善应力分布、 仪＝ ３ ５ — ４ ０ ￣。 ２ ． ２ ． ５适用于板厚为 ２ ～ ６ ａ ｒ ｍ钢板及 Ｔ型构件。 定加热 温 ， 在必 要时 可用锤 击 。 ２ － ３楔形加热法。 ３ ． ２ ． ２质量检验： 采用拉对角线的方法校正。 ２ ． ３ ． １适 用于 Ｔ型构 件 Ｉ ３ ． ３对基座及吊杆等件的矫正。 型构件及其它型材的弯 曲变 ３ ． ３ ． １矫正方 法 。 形。也适用矫正分段 自由边缘 ａ 对基座矫正的方法基本上与 Ｔ型钢变形的矫正方法一样， 但是要 的变形 。 注意必须采用对称加热法 ， 左右同时进行力 Ｉ Ｉ 热矫正， 以防止矫正变形不
水火弯板及火工矫正工艺祥解
水火弯板及火工矫正工艺
3.2.3格子状加热法 其加热区呈格子形，又称纲目烧法，此法使用于大变形的 场合下，能得到较均匀的外表，但必须注意切勿矫正过大。 3.2.4放射形加热法 其加热区呈放射形，此方法是使用于凸变形，由变形凸部 中心向四周进行短线加热，加热长度为100~150mm。
90~120 7~20
100~120
130~150 4~40
加热深度（mm）
加热宽度（mm） 氧气压力（kg/cm2） 乙炔压力（ kg/cm2 ） 焰心距板面（mm） 2~3
（0.6~0.8）t
12~15 3~4 0.4~0.8 2~3
t—板厚
5~7
水火弯板及火工矫正工艺
2.3形状左右对称的构件，对称轴两侧的加热线的 数量、位置和长度应一致，操作也必须对称进行。 2.4应尽量避免在同一部位重复加热过多，对低合 金钢更应严格控制。一般情况下重复加热次数不 应超过3次，否则不仅影响成形效果，还会降低钢 材的机械性能。 2.5新钢种的水火弯板和火工矫正，须经试验鉴定 后方可进行。
水火弯板及火工矫正工艺
表二 梅花式圆点火圈的排列间距表 火圈间距 火圈直径 凸弯绕度 垂直轴间距a 垂直轴间距b 30~40
5~10 11~15 16~20 21~25 350 300 250 2000 170 150 125 100
被矫正钢板 厚度
2~3
4~6
40~50
5~10 11~15 16~20
400 350 300
200 175 150
水火弯板及火工矫正工艺
3.2带状加热矫正法： 带状加热矫正法一般使用在板架凸弯区域，其加区呈带状。 此种矫正法的优点是用极少的加热面积能获得与圆点加热 同样的矫形效果。一般带形加热的面积大约为凸弯变形部 分总面积的12%左右。带状加热的宽度与钢板的厚度有关， 矫正薄板时加热带的宽度过大，则易产生加热带板材的表 面失稳起皱现象，影响外观质量，矫正厚板时加热带宽度 过小，是施加板材的热量不足，矫正的效果不佳，因此应 合理选择加热宽度。板厚与加热宽度的关系见下表三所示。
船舶建造工艺力学 水火弯板工艺力学
基于以上原因，必须要开发船体曲面钢板水火加工 成型自动化系统。 目前国内从事这方面工作（20世纪80年代）的主要 有：大连理工大学和大连造船厂，上海交通大学和 广船国际，哈尔滨工业大学等单位。 国际上（20世纪50年代）日本东京大学开发了旨在 对青年工人技术培训的水火弯板计算机模拟系统， 大阪大学开发了水火弯板计算机辅助设计系统。. 本章注重定性的分析，定量分析少（热弹塑性—有 限元模拟为主）
由于钢材的屈服点是随着温度变化而变化的，因此 s 也同样随着温度的升高而下降，如图1—1—1所 示．从图中可以看出，当加热温度在0—200℃范围内， 温度升高，屈服点几乎稳定不变，约为 2.3536×108Pa(2400kgf／cm2)；在200一700℃范围 内，随着温度的升高，屈服点急剧下降，700℃时的 屈服极限仅为1.961×107Pa(200kgf／cm2)，在温度超 过700℃以后屈服点的下降又趋于缓慢，一直到钢材 溶化，1300℃时屈服极限才为零。因此一般总是把 700℃视作是钢材加热温度的转折点，而把700 ℃时的 屈服极限看作零，工程实际中这样做具有足够的精度。
在加热过程中，当：
式中： s ——钢材达到屈服极限时的相对伸长量。 加热部位相对伸长变形纯粹是弹性变形，受到周围 钢板的制约所产生的压缩变形也在弹性范围以内， 加热部分冷却以后，依然可以回复到加热以前的初 始状态。 而温度进一步升高，使
加热部位除弹性变形以外还出现了塑性变法。显然， E 此时的相对伸长量由弹性变形 和塑性变形 T E 两部分组成。 设 T E 0 此时的相对温度 T 称为临界温度，由 TC 表示
水火弯板的力学研究方法
水火弯板的工艺过程是金属板局部的瞬态热弹塑性变形过程， 而且影响金属板局部瞬态温度场的因素也比较多（其中一些 因素难以确定），所以导致金属板的局部变形比较复杂。 第一步：定性研究。根据金属板的材质和强度要求，限定金 属表面的最高温度（美国航运局确定水火弯板加热温度的限 制标准—最高温度应控制在650摄氏度）；根据不同加热线 形状，确定较好的冷却方法；研究主要工艺参数对成型效果 的影响规律。 主要是在实验室中通过实验开展研究，定性找出不同加工方 法对变形的影响规律，制定工艺规程，规定某些工艺参数的 应用范围。
船体火工矫正通用工艺(修订稿)
2.3.1 圆点加热矫正法 圆点加热矫正，一般用在板型结构变形区域，如上层建筑的围壁。用
氧-乙炔焰炬，在被矫正的部位作圆环状游动，均匀地加热使加热区域成圆 点形（见图 1），加热温度为 780℃～800℃。当火圈呈现樱红色，立即用木 槌或铁锤敲火圈周围。随着火圈颜色的逐渐暗淡，锤击也渐轻渐缓。
3
1.圆点加热
2.锤击位置和方向
（图 1 圆点加热矫正）
锤击中心也渐由火圈外围移至火圈区域，直到火圈成黑色，温度约 200℃～450℃。即停止锤击。
待冷却至 10℃～15℃时（用手触摸无烫感），复行锤击。6mm 以上的板 和骨架用铁锤。
圆点（火圈）的大小，应与被矫正板的厚度相适应。火圈的密度，不 仅与被矫正板厚度有关，而且与被矫正板的弯曲的挠度有关。根据火圈的 排列分为圆周式圆点火圈（见图 2）与梅花式圆点火圈（见图 3）。
2010
船体火工矫正通用工艺
船体结构在建造过程中，由于种种原因，必然会产生变形，所以矫正是不 可缺少的一个工种，目前本公司常用的矫正方法有二种：机械矫正和火工 矫正。火工矫正有设备简单，就地矫正，机动灵活等特点。本标准着重叙 述了船体结构焊后产生的变形及其采用火工矫正消除变形的方法。
L SCS 2010‐3‐2
表 2 焰心距钢板表面长度与钢板厚度
mm
钢板厚度
焰心距钢板表面 长度
2～5 -2～0
9～
15
6～8
14
～22
23 ～26
0～
3～
4～
0
3
4
5
＞26 6～10
注：负值表示钢板表面深入焰心的距离
4 矫正的冷却方法
变形矫正的冷却分为空气冷和水冷两种。目前船厂常用水冷，因为这种冷却能够 加速冷却速度，提高矫正效率。水冷却又可分为正面浇水与背面浇水（一般适用于薄 板的矫正）两种。采取水冷却时应遵循以下要求：
船体结构修理与水火矫正技术的相关分析
船体结构修理与水火矫正技术的相关分析【摘要】本文主要从船体结构修理与水火矫正技术的相关分析进行阐述说明。
因为船舶的船龄、船体不同，所产生的船体损坏部位也是不同的，需要研究的修理范围与工艺之间也有所不同。
在具体修理的期间，所需要运用的主要技术就是焊接，且这也难免会在其中存在焊接变形的问题，如果对于其中的焊接变形问题没有合理的矫正，那么不仅会对日后的安装造成影响，并且还会影响工程发展的安全性。
虽然在具体的船体维修期间会针对施工的工艺进行控制，但是因为焊接期间的工艺复杂性，导致也会存在变形的情况。
所以，需要针对焊接的变形进行科学矫正，运用水火矫正技术。
【关键词】船体结构修理；水火矫正技术；对策研究引言：船体在建造与维修的期间，所存在的焊接变形是不可避免的，因此需要针对实际情况进行研究，运用更为合理的装配与焊接工艺，进而确保可以更好的控制变形，在此基础上还需要针对焊接变形尽心不断的矫正。
因为在水火矫正的期间，以及焊接内应力来说，都属于内应力，而所产生的不恰当矫正内应力，可以促进与焊接内应力衔接，促进应力叠加，这就会存在总应力超过允许应力的情况，进而降低其中的安全系数。
所以说，需要在具体发展期间创建更为科学的水火矫正变形方案，明确工艺秩序的规范性，进而完成矫正，这样不仅可以满足结构强度与使用性能的要求，并且还可以在根本上提升经济性。
1、船舶自身的内容结构航海技术主要研究海洋船舶驾驶、船舶运输管理等方面的基本知识和技能，接受船舶操纵、船舶避碰、航图运用、仪表识别、GMDSS通信、消防和急救等方面的基本训练，进行系列海上作业。
例如:海上船舶货物运输，出海航线规划设计，海洋科学考察、海上搜救，海上国防等。
首先，纵骨探式结构：板格的长她沿船长方向短边沿船宽方向，纵向骨材间距小而密，横向桁材间距大而疏；其次，强力甲板：船体总枞要曲时起最大作用的一层甲板，也称之为甲板；第三，般弧：也称边昂，是甲板在船瓶首尾方向的翅曲，也是甲标边线在中线面上的投影形状；第四，大倾角稳性：当横倾角大于10°~15°或者甲板的边缘开始入水后的稳性；第五，动稳性：倾斜力矩实在甲板上突然作用的，使船有明显角速度变化的稳性；第六，正浮状态：如果船的重心的纵向坐标和横向坐标与浮心的纵向坐标，和横后坐标对应相等，船就处于正浮状态；最后，旁底桁：中线面两侧的旁底纵格行称为勇底桁。
船体变形处理以及火工矫正原则工艺-LYY
船体火工矫正原则工艺1. 火工矫正的作用原理船体结构的火工矫正，就是利用金属局部受热后，所引起的新的变形去矫正原先的变形。
而非始4）利用刚性约束能加大热塑变形量的原理进行矫正。
如果取水冷却的火工矫正办法，让周围的金属尽量保持冷却以提高周围约束的刚性，从而增大矫正效果；5）利用预应力进行矫正。
如果用辅助工夹具等，以使冷金属区域预先有一个附加的应力压缩加热区金属，促使压缩应力提早达到屈服点，而加快热塑变形以增大矫正效果。
2.2 加热方法方 法优缺点、适用范围线状加热法加热线宽度一般为钢板厚度的0.5~2倍，矫正质量好、效率高，适用于矫正板架、变形“瘦马”变形,板架的起伏波浪变形等.点状加热法各点直径一般不小于15mm,变形量越大,点与点距离越小,一般为50~100mm,加热参数易掌握、但速度慢、工效低.三角形加热法适用于矫正较大构件的弯曲变形.2.3 按冷却方法划分方 法优点、适用范围常规矫正法（空冷法）用于矫正各种钢结构。
水火矫正法用于矫正低碳钢等。
2.4 火工矫正参数1）火工矫正参数包括火焰性质、火焰功率、加热温度、加热区规格、火焰至工件表面距离；火焰一般采用氧-乙炔焰。
2）钢板四边波浪变形时，加热长度一般为板宽的1/2~1/3，加热距离视变形越大，距离越近，一般50~200mm。
矫正厚钢板弯曲变形时，加热深度不超过板厚的1/3。
3）加热点至工件表面的距离应以能获得最高的热效率为宜。
水火矫正厚度为5~6mm 钢板时，水火间距离为约25~30mm。
4)低碳钢火焰矫正时,常采用600°C~800°C的加热温度,一般不超过850°C。
一般凭钢材的颜色判断加热温度，见下表：颜色温度（°C）深褐红色 550~580褐红色 580~650暗樱红色 650~730深樱红色 730~770樱红色 770~800淡樱红色 800~830亮樱红色 830~900橘黄色 900~1050暗黄色 1050~11503. 火工矫正的时机、范围及处理方法4. 火工矫正的工艺要求4.1矫正前工作状态的要求。
07火工矫正作业指导书
火工矫正作业指导书1目的保证火工矫正顺利进行，确保钢结构变形在公差范围内。
2范围本文件规定了钢质船舶建造过程中火工矫正的基本技术，本文件适用于一般强度船用结构钢和高强度船用结构钢。
3定义3.1火工矫正：又称火焰矫正，它是利用气体火焰对金属结构进行局部加热，使金属结构内产生压缩塑性变形去矫正结构中已产生的各种焊接变形。
3.2包凸：结构在内力或外力作用下（或共同作用）所产生的凸凹不平。
3.3 “瘦马”变形：也称结构角变形。
即，采用大量筋板的结构在焊后产生的类似波浪形的变形。
3.4焰心距离：从火焰的白亮点到钢板表面的距离4职责4.1从事火工矫正的工人在操作前必须经过系统的培训，掌握火工矫正的操作要领。
4.2操作时必须严格控制火焰温度，防止损伤母材表面。
5施工前准备5.1施工者在施工前应准备好加热工具，冷却工具和护具等。
5.2施工者在施工前应明确矫正点。
5.3施工者在施工前应了解施工处的情况，防止积水或流水污染已做好的边缘准备。
6作业流程图7主船体的火工矫正7.1平面组立过程中的火工矫正7.1.1 T型材变形的火工矫正1) T型材横向弯曲变形的矫正T型材横向弯曲变形的矫正，应首先从弯曲的端部开始，一般先在腹板凸侧进行线加热，然后在面板凸侧进行三角形加热，稍后一些再浇冷却水。
若腹板较厚，则在腹板上进行带状加热；腹板较薄，则腹板不需加热。
三角形加热应从面板宽度1/2处开始，加热线宽度20-30mm 三角形顶角度300，间距500-600mm具体见图1。
面扳20-30 500-5002) T型材纵向弯曲变形的矫正T型材纵向弯曲变形可分为两种情况，一种是腹板外凸的弯曲变形，一种是腹板内凹的弯曲变形,这两种变形方式分别按下述方法矫正：——腹板外凸的弯曲变形矫正：首先从弯曲变形小的地方开始，其矫正方法从腹板2/3处开始，由里向外用三角形加热法加热，稍后一些浇冷却水，按着用带状加热面板。
对于具有焊接肘板的T型材，则三角形加热的位置应分布在肘板装焊的位置，具体见图2。
水火弯板及火工矫正工艺
详细描述
水火弯板技术利用水与火的结合，通过精确控制温度和压力，实现对金属材料的弯曲和矫直。在船舶制造中，水火弯板技术广泛应用于船体外壳的制造，能够高效、精准地完成大型曲面板的加工，同时降低能耗和减少环境污染。
案例一：水火弯板在船舶制造中的应用
高强度、高精度、可靠性
总结词
火工矫正工艺是一种利用高温对金属材料进行塑性变形的工艺方法。在航空工业中，由于对材料性能和构件精度的要求极高，火工矫正工艺被广泛应用于飞机机身、机翼等关键部件的制造。通过精确控制加热温度和冷却速度，实现高强度、高精度和可靠性的加工要求。
防止开裂
在弯板过程中，注意控制应力分布，避免因应力集中导致板材开裂。
表面处理
对弯板表面进行清理、打磨、涂装等处理，提高弯板的外观质量和耐腐蚀性。
冷却处理
通过自然冷却或强制冷却的方式，使弯板快速降温至室温。
检查与验收
对弯板进行质量检查，确保符合设计要求，并进行验收。
后期处理阶段
03
CHAPTER
火工矫正工艺简介
01
变形控制
在加热过程中，通过控制加热时间和温度，使钢板产生所需的变形。
02
矫直操作
在钢板冷却过程中，通过施加外力进行矫直，使钢板达到设计要求的平整度和直线度。
矫正阶段
去除固定装置
在确保钢板已经完全冷却后，移除支撑和固定装置。
表面处理
对钢板表面进行清理和修整，去除氧化皮和其他杂质，确保表面质量。
检查与验收
火焰加热
通过温度计实时监测加热区域的温度，确保温度在工艺要求的范围内。
温度控制
保证加热区域温度均匀，避免因温度不均导致板材变形。
加热均匀性
加热阶段
船体火工矫正通用工艺
船体火工矫正通用工艺1.1对矫正前工作状态的要求1.1.1焊接成的T形、工字形构件和基座等的矫正工作，应在其上船安装前进行；1.1.2分段或总段的变形，应在离胎前进行火工矫正，矫正前，其内部结构的装配和焊接工作必须结束；1.1.3仅作定位焊或尚未进行封底焊的结构，不得进行火工矫正；1.1.4矫正刚性不足的单个结构时，必须注意作临时性加强；1.1.5矫正前，应考虑工件原来的加工状态，冷加工板内部存在压应力，故矫正冷加工板时的收缩量一般小于热加工板；1.1.6矫正工作应在未作安装前进行完毕；1.1.7当工作环境气温低于–10℃时，应停止矫正操作；1.1.8在夏日进行矫正时，应考虑到日照对变形的影响。
1.2对矫正的一般要求1.2.1根据结构材料性能、变形情况及技术要求，选择合理的矫正方案和矫正参数，不宜在结构上形成刚性很大的封闭式加热圈（如“井”字形，“回”字形及“目”字形）；1.2.2为了避免由于局部加热而引起立体分段或全船的总变形，矫正操作应尽可能对称于船体中线面和剖面中和轴同时进行，在高度方面，则应自下而上进行；1.2.3在矫正几幅毗邻并列的变形时，应间隔一幅（“跳格”）进行，这样，间隔幅度内的变形挠度会同两毗邻板幅的收缩而减小，有利于加速矫正；1.2.4在矫正两个相邻的刚性不同的结构时，应先矫正刚性较大的构件；1.2.5在矫正板架结构时，应先矫正骨材的变形，后矫正板壁的变形；1.2.6板架中有不同方向的变形时，应先矫正凹入骨架方向的变形，后矫正凸出的变形；1.2.7在矫正具有开孔或自由边缘的板架结构时，应先矫正板架的变形，后矫正开孔或自由边缘的变形；1.2.8上层建筑倒装分段离胎前，应先将上口（翻身后为下口）矫平直；1.2.9矫正上层建筑内部围壁的变形前，应先矫正围壁上、下甲板的变形；1.2.10在矫正船体外板的变形时，水线以下应尽量减少加热面积；1.2.11当矫正厚板的加热速度较慢时，应不断摆动加热嘴，变动火焰位置，同时氧气压力不宜太高；1.2.12当矫正厚度小于5mm的薄板时，若需敲击则应采用木锤，且用力不可过猛；1.2.13在焊缝上不可直接加热和进行敲击，在焊缝热影响区（距焊缝约30~50mm 范围内）也尽量避免敲击，若必须敲击时应在焊缝位置垫以带槽平锤；1.2.14矫正时，用锤敲击的速度应随温度的减低而减缓，敲击位置也逐渐由加热区的外缘移向中心，对钢材而言，在加热区呈暗红色（约550~600℃）起至手触钢板表面无剧烫感（约250~300℃）这段温度范围内，属于所谓“脆性区”应暂停敲击；1.2.15当矫正变形需要重复加热或多次加热时，下次加热应在上次加热完全冷却后进行，低碳钢的重复加热次数不宜超过5次；1.2.16经矫正的结构，应力求表面光滑平顺，在进行敲击之处，不得留有凹凸不平或残留的局部变形以及明显的锤印。
典型船体结构的修理及水火矫正工艺
船舶尾部外板由于长期遭到明显 的局部流体动 力 的作用 ，在许 多情况 下 ，会 引起结 构 的冲刷腐蚀
材 的外侧采用气刨 ，内侧焊接。
２ ）艉 部外板 的挖 补焊接 工艺 。
破坏。由于船体和由铜合金制成的螺旋桨接触 ， 船
和冲击 ，因此，船舶修理时经常进行艉部外板的修 理和挖 换 。
１ ）艉部外 板 的挖 换 。 （ ）先将需 挖换 的外板纵 骨 的角接缝 割除 。 １ （ ）切 割 需 要 挖 换 的 外 板 （ 、ｂ段 ） ２ ａ ，如 图
１ ，板 ４角要求 切割成 圆角 。
仅影响结构整体安装 ，还会 降低 工程的安全可靠
性 。虽 然在船 体维修 和施工 工艺上 采取措 施来控 制
施 工 中所产生 的焊接 变形 ，但 由于焊接过 程 的特 点
－ －－
＿Ｊ ＿
ｔ－ － －
和施工工艺的复杂性 ，一般来讲 ，产生焊接变形是 不可避 免 的 ，对 出现 的超过设 计要求 的焊 接变形 必
须进行 矫 正 ¨ 。本 文介 绍 了典 型 船 体 结 构 的修 理
和对焊 接变形进 行水 火矫 正的工艺 。
厂 厂 广 ｌ ｂ
］ ］ ］
－／ 】 ／
图 １ 艉 部 外 板 的 挖 换
１ 典 型 船 体 结构 的修 理
１ １ 船体 尾部 外板 的修 理工 艺 ．
（ ） 按 照 需 要 挖 换 的 外 板 形 状 下 料 、加 工 ， ３
依 据不 同 的板 厚 开坡 口。板 厚 在 １ ｍ 以上 板 材 ０ｍ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｓ ａｔｃｅ ｄ ｓ ｒｂ ｓ ｔ ｔｕ ｔ ｒ ｅ ｉ ｆａ ｔｐ ｃ ｌｓ ｉ ｌ ａ ｄ ｃ ｒｅ ｔ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓｆ ｒｗｅｄｉｇ ｉ ｒｉｌ ｅ ｃ ｉｅ ｈｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ｒｐａｒｏ ｙ ｉ ａ ｈｐ ｈｕｌ ｎ ｏ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｓ ｏ ｌ ｎ ｏ ｄ ｓｏ ｉｎ ｂ ｒ ｎ ｔｒｍｅｈｏ ｉｔｒ ｏ ｙ ｆ ｅ ａ ｄ ｗａｅ ｔ ｄ， ｗｈｉｈ ｐ ｏ ｉ ｅ ｏ ｕ ｄ ｎ ｅ ａ ｅｅ ｅ ｃ ｏ ｈ ａ ｅ ａ ｒａ ｄ Ｃ １ｅ － ｔ ｉ ｃ ｒ ｖｄ ｓ ｓ ｍｅ ｇ ｉ ａ ｃ ｎｄ ｒｆ ｒ ｎ ｅ ｆｒ ｔｅ ｓ ｍｅ ｒ ｐ ｉ ｎ ＯＴ Ｃ
船体结构焊接变形控制、矫正方法
船体结构焊接变形控制、矫正方法船体结构焊接变形控制、矫正方法摘要：船舶建造过程中的变形是一种常见现象，主要是由于船体结构在焊接后产生的局部和整体变形所导致。
如不及时采取有效措施，会造成尺寸偏差、结构失稳、强度降低等后果，给下一阶段的焊接和装配工作带来很大困难，不仅导致工期延长，甚至无法达到规范、标准规定的质量要求。
因此，研究焊接变形产生的原因，采取正确的控制措施，合理的对变形进行矫正，对缩短船舶建造周期，提高船舶建造质量具有重要意义。
关键词：船体结构，变形，控制，火工矫正；0 前言随着世界造船业的不断发展，我国已经成为世界造船大国之一。
在船舶的建造过程中，新技术、新工艺不断得到应用，船舶现代化程度也越来越高。
但船体本身是特殊的，其外形是个空间曲面，且船体主要是由焊接的钢结构构成，在船舶建造和修理过程中为了修正其结构的变形，船厂通常采用火工矫正的工艺方法。
火工矫正是用火工对钢材进行局部加热进行矫正，利用钢材热胀冷缩的特性，使加热区域的膨胀受到周围较冷区域的阻碍而发生的变形。
在船体建造过程中，零件、部件及分、总段的加工，调运、装配及焊接时，特别是经过焊接后，会产生各种各样的变形，当变形超过一定数值时，必须随时进行矫正，才能确保下道工序的正常进行。
1 船体结构变形原因及形式船舶建造过程中的变形是一种常见现象，主要是由于船体结构在焊接后产生的局部和整体变形所导致。
如不及时采取有效措施，会造成尺寸偏差、结构失稳、强度降低等后果，给下一阶段的焊接和装配工作带来很大困难，不仅导致工期延长，甚至无法达到规范、标准规定的质量要求。
因此，研究焊接变形产生的原因，采取正确的预防和控制措施，合理的对变形进行矫正，对缩短船舶建造周期，提高船舶建造质量具有重要意义。
产生焊接变形最基本和最本质的因素是焊接过程中的热变形和焊接构件的刚性条件，在焊接过程中的热变形受到了构件刚性条件的约束，出现了压缩塑性变形。
凡是与焊接热变形和构件刚性有关的各种因素，都会对焊接残余变形产生影响。
火工校正原则工艺标准
火工矫正原则工艺标准1. 范围1.1本标准规定了船体火工矫正的原理和基本方法、矫正加热方法、矫正冷却方法、船舶建造过程中典型特征的火工矫正方法。
1.2本标准适用于公司在建的所有船舶。
2. 规范性引用文件CB/T4000-2005《中国造船质量标准》3. 术语和定义无4. 工作原理火工矫正时利用金属局部加热，出现加热区域受到周围冷金属的限制而无法自由膨胀产生塑性变形，在冷却过程中又引起收缩变形，从而消去原有的变形。
5. 基本要求5.1 加热温度的选择（附录表2 高强度钢火工矫正温度）。
5.2 加热温度的确定可使用温度计检测和肉眼判断相结合的方法（附录表1温度与火色）。
5.3 焊接成的T型、工型、肋板、围壁板和各种基座等的矫正工作应在其安装前进行。
5.4 矫正工作必须在一个分段或总段内零部件的装配和焊接工作结束后进行。
以免因为焊接变形而再次矫正，钢板焊接的接头仅作定位焊或尚未施行封底焊出，不允许进行矫正。
5.5 拼板的对接边缘应预先进行矫正以利于装配。
5.6 在焊接热影响区域内（距离焊缝50mm范围内），原则上不允许进行加热矫正。
5.7 凡参加火工矫正的人员必须经过专业培训，并考试合格。
经有关部门认可合格后才能持证上岗。
6. 火工矫正常用方法6.1 按加热方法分表1常用的矫正加热方法方法 图 示描述圆点 加热 矫正 法1）一般用在板型结构变形区域。
如上层建筑围壁板、箱形梁、柱及圆管的弯曲变形。
带状加热矫正法1） 一般用在板架凸弯区域，加热区呈带状。
细分为以下四种：线状加热法，十字状加热法，格子状加热法，放射状加热法 2） 加热宽度一般为钢板厚度的4~5倍，矫正质量好、效率高，适用面广方法图示描述圆点加热矫正法1）一般用在板型结构变形区域。
如上层建筑围壁板、箱形梁、柱及圆管的弯曲变形。
三角形加热法1）又称楔形加热，其加热区域呈三角形.2）一般用于矫正焊接组件，如T型，I型，L型截面以及骨架分段的自由边缘的变形3）适用于矫正较大构件的弯曲变形6.2 按冷却方式分表2常用的矫正冷却方法方法适用范围常规矫正法（空冷法）用于矫正各种钢结构水冷矫正法一般用于薄板的矫正、低碳钢、高强度低合金钢等7. 船舶建造过程中的典型变形的火工矫正方法由于船体结构十分复杂，故产生的变形也是多种多样的，但根据其变形的特性，可以归纳为典型的几类。
火工矫正的原则工艺
板格内加热线的间距�不 宜小于 50mm�100mm� 加热温度� 第一阶段不宜过高。
第二阶段视具体情况 而定。
点形加热法�位置③�直至
矫正为止。
第一阶段�在靠近变形部位
的一段骨架处�用长条形加
热法进行“背烧”� 第二阶段�自未发生变形的 位置开始�向自由边缘处用 条形或楔形进行加热矫正� 如图�b��c�。 在矫正时�可辅以必要的夹
矫正时�在变形的中间部 位或仅在板边加热�效果 很低� 第二阶段加热时�温度可 以提高。
具。
2
开 孔 周 边 的 失 稳 变 形
变形特征 简 图
拼
板
时
对
接
焊
缝
的 对
起 接
折பைடு நூலகம்焊
缝
起 折骨
架
间
对
接
焊
缝
的
起
折
(a) 焊缝成直线 (b) 焊缝有纵向变形
先矫正开孔附近的板和扶强
材的变形�
根据变形情况�用楔形法按
板架的 “瘦马” 变形
变形示图
1) 宜选用长条形水火矫正 矫正“瘦马”变形的加热
法�
温度不宜过高�可取长条
加热线位于骨架的背部�即 形矫正法温度的下限�
“背烧”�
初次加热时不宜烧得过于
加热线数量�当变形严重时� 强烈�特别要防止不管变
采用双条�施于骨材背部的 形如何一律沿所有骨架通
两侧�当变形较小时�可用 烧一遍的倾向�以免矫正
Ceq�0.38%
AH�DH
加热后立即水冷时 加热后空气冷却时 加热后空气冷却后再 水冷时
加热后立即水冷或空 冷时
高强度钢 Ceq�0.38% EH
船体水火矫正工艺
船体水火矫正工艺水火矫正 900~600度隔一副配以夹具或锤击过烧，过热，骨架处背烧点状加热，线状加热，条状加热，楔形加热面板角弯曲变行，纵向弯曲变形，自由边，开口周边的失稳矫正，一、适用范围本工艺适用于船体矫正二、工艺内容船体焊接的变形是一个相当复杂的问题，即使焊接以前采取了各种措施，往往仍难达到令人满意的结果。
因此，校正变形也就成为必要的工序了。
矫正变形的方法甚多，如辊压校正，锤击校正，水火矫正等。
目前，船厂以水火矫正应用较多，该法甚为简便、灵活。
水火矫正是利用氧乙炔焰将钢材局部加热，随即用水冷却，使之收缩，以达到消除变形的目的。
图a 是用点状加热矫正钢板局部凹凸变形，图b 是用线状加热矫钢板波浪式变形。
点状加热法中，加热点的直径通常为20～30mm，加热点中心间距约为60～80mm加热时间约为30秒左右，使钢材温度达到600度左右。
线状加热法中，加热宽度约20mm，加热速度约160mm/分。
两种加热法都需在钢材达到一定温度后用水急冷，方可达到最大的矫形效果。
1 在火工矫正中，一般应掌握的原则1.1 板厚小于5mm的，宜用木锤敲击，用力不可过猛，以防产生锤痕。
1.2 在矫正数幅毗邻并列板的变形时，应间隔一幅进行。
这样间隔度内的变形挠度因相邻板幅的收缩而减小，以利加速矫正。
且应先从钢性较大的结构开始矫正。
1.3 加热处从变形最低处开始，顺次向变形较大处移动。
1.4 加热的温度要超过600度，使钢材进入塑性变形范围，但要小于900度。
当加热温度超过900度时，会使钢材晶粒粗大，钢材性能将显著降低，且在这一温度下急冷，可能出现淬火组织，这种现象称为“过热”。
1.5 当一次加热未达到目的时，待冷却后可进行第二次加热，但不宜超过三次，否则将使钢材表面质量恶化，性能下降，此种现象称为“过烧”1.6 对一般船用钢材，矫形时可用水急冷，低合金钢在850度以下时可用水急冷，“902”钢材应控制在700度以上时可用水急冷。
刍议典型船体结构的修理及水火矫正工艺
刍议典型船体结构的修理及水火矫正工艺摘要船体结构修理是根据船东提供的修订设计任务书、设计图纸、技术文件、标准化综合要求、船舶状态等进行的系统化、综合性的操作。
船体改造设计是其中的重要组成部分，是其他改型设计的基础，贯穿整个船体结构的修复过程，同时它与机电专业紧密相连。
本文描述了船体结构修理过程中的常见问题及水火矫正工艺，并针对各类问题提出了防范措施。
关键词：船体结构；修理；水火矫正1.船体结构的修理问题分析修船过程中，一般的修船厂往往需要对船体结构进行钢板结构施工，换板工程中由于换板材料、船体结构和工具的使用，造成了系列问题。
因此，有必要及时解决和预防此类问题。
1.1船板材料1.中国船只一般都是经由中国船级社认可，所以在船上更换国内船舶使用的材料也是经中国船级社认可。
（2）在中国的外国船舶材料转换，即船舶板通过各种试验，在样品检验中，满足国外船级社要求，可更换板材。
转移过程中，需对材料进行采样和打印，对样品进行处理，将其转移到钢密封件上，然后通过实验对其力学性能进行测试。
应重视船舶用高强度钢板的拉伸和冲击试验。
为避免样本检验数据失效，造成工作损失，取样时可多取几个，反复试验后再报告。
1.2船体结构1.板厚差≥4mm的过度问题。
船板的厚度会出现不均匀。
在实际应用中，如果板的厚度差≥4mm，就必须进行上甲板的拐角处、顶板和侧板的对接、上下柜的顶和下侧对接。
实操中，“船规”要求这些部件倾斜，斜面应通过数控加工或机械切割加工，既美观又满足船舶规则的要求，还省时省力。
2.用于深穿透或穿透焊接的角对接装配和焊接。
必须考虑对接结构：与上、右、左、右、后对应的结构，结构错位极限≤1/3板厚；坡口的型式，熔透焊就必须碳刨清洁；掌握理论知识后，实操中如遇到这种结构，有必要了解结构和节点图，方可进行施工。
3.结构的开启和加工。
首先要熟悉船体结构中常见开口类型，即贯穿孔，减轻孔，过焊孔，止漏孔，透气孔，流水孔等，并了解这些开口的设计、尺寸、形状、数量等标准要求。
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船体水火矫正工艺
水火矫正 900~600度隔一副配以夹具或锤击
过烧，过热，骨架处背烧
点状加热，线状加热，条状加热，楔形加热
面板角弯曲变行，纵向弯曲变形，自由边，开口周边的失稳矫正，
一、适用范围
本工艺适用于船体矫正
二、工艺内容
船体焊接的变形是一个相当复杂的问题，即使焊接以前采取了各种措施，往往仍难达到令人满意的结果。
因此，校正变形也就成为必要的工序了。
矫正变形的方法甚多，如辊压校正，锤击校正，水火矫正等。
目前，船厂以水火矫正应用较多，该法甚为简便、灵活。
水火矫正是利用氧乙炔焰将钢材局部加热，随即用水冷却，使之收缩，以达到消除变形的目的。
图a 是用点状加热矫正钢板局部凹凸变形，图b 是用线状加热矫钢板波浪式变形。
点状加热法中，加热点的直径通常为20～30mm，加热点中心间距约为60～80mm加热时间约为30秒左右，使钢材温度达到600度左右。
线状加热法中，加热宽度约20mm，加热速度约160mm/分。
两种加热法都需在钢材达到一定温度后用水急冷，方可达到最大的矫形效果。
1 在火工矫正中，一般应掌握的原则
1.1 板厚小于5mm的，宜用木锤敲击，用力不可过猛，以防产生锤痕。
1.2 在矫正数幅毗邻并列板的变形时，应间隔一幅进行。
这样间隔度内的变形挠度因相
邻板幅的收缩而减小，以利加速矫正。
且应先从钢性较大的结构开始矫正。
1.3 加热处从变形最低处开始，顺次向变形较大处移动。
1.4 加热的温度要超过600度，使钢材进入塑性变形范围，但要小于900度。
当加热温
度超过900度时，会使钢材晶粒粗大，钢材性能将显著降低，且在这一温度下急冷，
可能出现淬火组织，这种现象称为“过热”。
1.5 当一次加热未达到目的时，待冷却后可进行第二次加热，但不宜超过三次，否则将
使钢材表面质量恶化，性能下降，此种现象称为“过烧”
1.6 对一般船用钢材，矫形时可用水急冷，低合金钢在850度以下时可用水急冷，“902”
钢材应控制在700度以上时可用水急冷。
1.7 矫形的火焰宜用中性焰。
2．T型部件的矫正
T型或工字型部件焊接后，产生的变形有面板角变形和纵向弯曲变形两种:
2.1 面板角变形。
可用长条形水火矫正。
加热线位于骨架的背部，即“背烧”，当变形较
小时，可用单条，烧于骨材正背部；当变形严重时，可烧于骨材的两侧（图A）。
加热
温度为700度左右。
2.2 腹板的纵向弯曲。
可用楔形法矫正，温度可稍高，使整个厚度烧透，并可浇水急冷。
对于变形严重的可兼施外力促其收缩成形。
加热的次序按两端的中间进行。
步骤：1、2、3 （图A）（图B）（图C）（图D）
3．板架变形的矫正
板架焊接后的变形大致有三种：
3.1 板架的“瘦马”变形如图B所示。
它的矫正方法，与矫正面板角变形的方法相同，
用长条形水火矫正，在骨架的背面加热，即“背烧”。
3.2 板架的起伏波浪变形。
如图 C 所示。
它的矫正方法，先在凹入面两侧的骨架处，用
长条形加热法进行“背烧”，然后在凸出面的骨架之间，用长条形或其他形式的加热
法进行矫正。
3.3 同一板格中的凹凸变形。
如图D所示。
矫正时先在骨架处用长条形加热法进行“背烧”，
如位置1所示；然后在变形的凸部与凹部的交界处用长条法，短条法或十字形法进行加热矫正。
若此时变形不能完全矫正时，再在位置3处进行加热矫正。
4.板架自由边缘的矫正
矫正的步骤如图 E所示。
先在骨架处用长条形加热法进行“背烧”，以矫正板架的“瘦马”变形。
其次是对自由边缘用楔形法进行矫正，这时温度可稍高，且宜辅以必要的夹具，促其成形。
5．开孔周边的失稳的矫正
如图F所示，用楔形按图示次序进行加热矫正。
火路应起于内面终于开口边缘，使收缩从内往边缘增大。
为提高矫正效果，可辅以锤击，促其成形。
（图E）（图F）。