甲板焊接变形矫正.doc

船甲板焊接变形矫正新方法
在造船行业中,只要用到薄钢板,船甲板就将产生扭曲变形,而这种变形将无法完全消除。但是,当发现产生变形的根本原因后,我们发现一种最有经济效益和管理效益的Terac热矫正方法。过去由于缺乏薄板热矫正知识或加热过程控制手段,有些情况下将导致薄板上的筋板热变形更加严重,而对于Terac 感应加热系统的应用进行评估发现,这种方法大大减少了矫正时间。另外,就感应热矫正对薄板材料性能和微观结构的影响进行评估,均没有产生任何不利影响。
1. 什么是矫正
造船行业的甲板焊接变形问题,已被研究了数10年,但是各种变形问题依然以不同方式存在。另外,特别对于军用船只,甲板越薄变形越往结构内部转移。对于高强度钢,如Lioyds DH36(或同级别的S355),这种现象更普遍。最新发布的数据显示,薄板的变形量可以控制在可管理的范围内。目前,通过增加少许余量进一步降低变形已经实现,但是成本很高。
传统的热矫正方法,通常是用于处理厚度>8mm的钢板。热矫正的过程是把钢板一侧加热,而另一侧还是冷的,热面冷却时产生的张力把钢板拉直。然而当加热薄钢板时,热量很容易传递到钢板内。这时,加热区域内的筋板也容易被加热,坚硬的筋板就会产生热变形。这样一来把钢板加热到目标温度就需要更长的时间、燃烧更多的气体。大量的热散失到周围环境中,将引起多方面的不利后果。在澳大利亚做的试验表明:对于4mm厚的X80钢板,加热区域的屈服应力比加热前增加6%。试验用的X80钢板,是一种低碳铌-钛-钼合金钢。Huang et al已经总结了很多这种热矫正方法的不足,如不利影响,经验需求,可能用到水和清洁工,还可能引起薄板上筋板的变形。还有,热影响区内对材料力学性能的影响,特别是喷水冷却时,冷却处很有可能在钢板内部产生硬化晶相组织。
Terac 感应加热系统,使用短的线圈,对薄板进行感应加热,事实证明对减少薄板变形很有效,而且没有前面所描述的加热方法带来的缺陷。下面将对感应加热后的薄板特性、内部结构以及耗时进行描述。
2. 热矫正设备
,便于存储和起吊搬运,如图1所示。主要部件如下。
(1)变频电源把电源电压转换为与高效加热匹配的频率和电流。主要参数通过控制面板设置,试运行后无需操作员任何调整。
(2)操作面板普通操作员控制,如相位切换(用于冷却泵旋转)和故障显示与复位设置。
(3)冷却系统是一个闭环水冷系统。
(4)电容器单元在加热单元中,功率调节级别先于变压器。内部集成有操作员设置的计时器。
(5)30m连接电源和电容器的线缆(通过一个可以扩展单元,可以增加到45m,不影响参数设置)。外部包裹着耐热、耐磨的材料。从主机开始,工作半径可以达到60m。
(6) 加热单元包括感应器、HHT(手持式变压器)、电磁铁(防止在加热时移动)、操作控制按钮和定时选择开关。
(7)立式加热系统对于立壁和或狭小空间,更加容易实现;手持式单元用于取代水平甲板加热单元,如图2所示。
3. 热矫正设备操作
因为感应加热的效率非常高,所以只需要很短时间就可以热透这些薄板。在感应热矫正的应用中,感应器的加热长度是160mm,4s内就可以把钢板加热到居里温度(740℃),根据钢板实际厚度,决定再继续加热的时间。钢板的一小片区域