船体结构焊接变形的控制与火工矫正分析 黄拥军

船体结构焊接变形的控制与火工矫正分析黄拥军

发表时间：2019-01-14T10:00:34.390Z 来源：《科技新时代》2018年11期作者：黄拥军张杰叶彬康[导读] 在建造船舶过程中，船体结构经常会出现变形现象。这种现象主要是在焊接船体结构之后会产生整体和局部变形而导致的，针对这一现象需要采取相应的措施对其进行控制。沪东中华造船(集团)有限公司上海 200129 摘要：在建造船舶过程中，船体结构经常会出现变形现象。这种现象主要是在焊接船体结构之后会产生整体和局部变形而导致的，针对这一现象需要采取相应的措施对其进行控制。基于此，本文首先从正确设计焊接结构、合理装配焊接工艺、变形补偿控制等方面论述了

船体结构焊接变形的控制措施；其次，从延展法、收缩法等方面论述了船体结构焊接变形火工矫正的方法。关键词：船体结构；焊接变形控制；火工矫正前言：随着社会经济的不断发展，我国造船行业逐渐成为世界最大的造船国家之一。在建造船舶过程中，新工艺和新技术被广泛的应用到其中，使得我国船舶行业发展的越来越好。然而船体具有一定的特殊性，它的外形是一个空间曲面，同时大部分船体都是由钢结构焊接而成。这就导致船体结构在焊接之后会产生变形的现象，在使用船舶过程中，必须要对其进行及时的控制和矫正。 1船体结构焊接变形的控制措施 1.1正确设计焊接结构正确设计船体的焊接结构是对船体结构焊接变形进行控制的最有效的方法之一，它能够大大减少船体结构出现焊接变形的几率。在设计焊接结构过程中，首先选择截面对称的结构，使焊缝与截面中性轴对称，这样可以最大限度的避免焊接之后产生较大弯曲或者是扭曲变形情况。同时在设计过程中，充分考虑船体结构的承载能力，与施工工艺相结合，焊缝的尺寸要尽可能的小。其中角焊缝的背面要选用球扁钢或者是角钢。包角焊长度大约为280-320mm，其中选择300mm为最佳。定位焊长度大约为40-60mm，选择50mm为最佳。其次，在设计过程中，最大限度的减少焊缝的数量，将钢板替换成为型钢，在使用钢材过程中，要尽量提高其利用率。最后，在对薄板结构进行设计过程中，要提高和核对构件稳定性，从而避免波浪变形产生。

1.2合理装配焊接工艺合理装配焊接控制法使对船体局部结构和总体结构变形进行控制的重要措施。首先，船体装配过程中，在无装配应力条件下，要最大限度的强制性进行，如果装配应力过大。这是因为如果应力过大，那么有可能造成未焊接时，就产生船体波浪变形现象，尤其是在焊接薄板构件过程中。由于焊接方法、焊接顺序、焊接方向、焊接速度以及焊接电流对船体结构变形都会产生很大的影响。因此，针对不同的板材质量，要选择不同的焊接电流和焊接速度，而焊接方向和焊接顺序是有特定原则性的，这些都需要根据现场情况进行具体分析，从而具体应用。焊接方法的选择主要从其焊接程序上着手考虑，即优化其焊接工序。具体措施为：首先焊接好骨架之间的连接焊，将壳板间的纵横双向焊缝焊接好，同时还要将壳板与骨架结构之间的连接角焊焊接好，也可以将壳板之间的纵向焊缝直接放在所有工序完成之后焊接。全船的焊缝都应该遵循由下而上、由舯向艏艉、有中间向两侧的原则进行焊接，以此减少船体焊接变形的数量。

1.3变形补偿控制变形补偿控制也成为反变形措施，它主要是对船体收缩变形的总尺寸弥补变形量。现阶段，变形补偿控制主要是在胎架上或者是线型放样中对反变形量进行施放。根据船体焊接的实际情况，通常情况下，会在每档肋距纵向上施放一个1mm的收缩焊接量，在每档肋距的横向上施放一个0.5mm的收缩焊接量，这样可以有效将总尺寸缩短情况抵消。同时在横纵双向肋距上施放一个高度反变形量，尺寸为1mm，这样可以有效的抵消船体中拱变形。 2船体结构焊接变形火工矫正方法

2.1延展法延展法矫正变形是在温室中进行的，无需加热钢材，因此又被称为冷矫正法。这种方法的原理是以钢材塑性变形为基础，如果钢材所受外力比屈服点小，那么钢材的变形应该是弹性变形，将外力去掉，钢材会逐渐恢复到以往的焊接状态。如果钢材所受外力比屈服点大但是又比极限强度小时，那么钢材产生的变形为塑性变形。此时将载荷卸除，钢材也不能恢复。延展法的应用能够有效矫正船体结构焊接变形。例如：在三辊卷板机上对卷筒板进行矫正时，工作人员首先要在下辊轴上将30-40mm厚的钢板捆上，然后这个钢板上放置卷筒板。当卷筒板的厚度比3mm小时，可以行放置6-8张卷筒板。为了延伸缩短的板边，可以将2mm后的薄板条垫在板边。这样可以使单位面积压力增加，从而加速板边的延伸。其次，按照不同的变形位置对薄板条进行适当移动，促使上下辊轴不断的进行倒顺转。在辊完一遍后，翻起盖面的板进行二次辊，一直到辊平方可，这样可以有效的矫正船体结构焊接变形。

2.2收缩法收缩法的应用原理与延展法恰恰相反，主要是在加热条件下进行的。通过对变形位置进行加热之后再冷却，这样变形位置会产生收缩现象。而利用人为控制法使收缩量与焊接收缩量正好相互抵消。收缩法主要是对钢结构变形进行矫正。常用的方法有两种。1）圆点加热法。这种方法主要是在板材发生变形位置，利用氧-乙炔焰进行圆环游动，加热成为一个均匀的圆点状。当这个圈的温度达到800℃时，利用铁锤对其周围进行击打。当火圈的温度逐渐下降，铁锤击打的力度也要随之减小，击打位置也要由周围向中心转移，火圈呈现暗红色时，要停止击打。当温度到达40-50℃时，再一次进行锤击，以此使其内应力消失。2）带状加热法。这种方法又称为线状或者是条状加热法。主要是用氧-乙炔焰沿着变形位置一直作往返直线游动或者是向前波形游动，使加热的形状呈现出条状或者是带状。其实施方法与圆点加热法一致。这种方法的横向收缩量是纵向的3倍左右，而且加热面积较小，可以有效避免出现“误伤”现象。结论：综上所述，在建造船舶过程中，船体结构的焊接部分经常会出现变形现象，对其进行有效控制和矫正是十分重要的。经过上文分析可得，在对焊接变形进行控制时，要充分考虑其设计结构，对焊接工艺进行合理转配，实行变形补偿控制。同时在矫正时，要善于应用收缩法和延展法，使矫正工作顺利进行。参考文献：

[1]周海伦.船体结构焊接变形的控制与火工矫正探讨[J].工程建设与设计,2016(08):150-151.

[2]王阳.大型复杂船体结构焊接变形分析方法的研究及应用[D].上海交通大学,2015.