船体结构焊接变形控制矫正方法样稿.doc

船体结构焊接变形控制、矫正方法
摘要：船舶建造过程中变形是一个常见现象，关键是因为船体结构在焊接后产生局部和整体变形所造成。如不立即采取有效方法，会造成尺寸偏差、结构失稳、强度降低等后果，给下一阶段焊接和装配工作带来很大困难，不仅造成工期延长，甚至无法达成规范、标准要求质量要求。所以，研究焊接变形产生原因，采取正确控制方法，合理对变形进行矫正，对缩短船舶建造周期，提升船舶建造质量含相关键意义。
关 键 词：船体结构，变形，控制，火工矫正；
0 序言
伴随世界造船业不停发展，中国已经成为世界造船大国之一。在船舶建造过程中，新技术、新工艺不停得到应用，船舶现代化程度也越来越高。但船体本身是特殊，其外形是个空间曲面，且船体关键是由焊接钢结构组成，在船舶建造和修理过程中为了修正其结构变形，船厂通常采取火工矫正工艺方法。火工矫正是用火工对钢材进行局部加热进行矫正，利用钢材热胀冷缩特征，使加热区域膨胀受到周围较冷区域阻碍而发生变形。在船体建造过程中，零件、部件及分、总段加工，调运、装配及焊接时，尤其是经过焊接后，会产生多种多样变形，当变形超出一定数值时，必需随时进行矫正，才能确保下道工序正常进行。
1 船体结构变形原因及形式
船舶建造过程中变形是一个常见现象，关键是因为船体结构在焊接后产生局部和整体变形所造成。如不立即采取有效方法，会造成尺寸偏差、结构失稳、强度降低等后果，给下一阶段焊接和装配工作带来很大困难，不仅造成工期延长，甚至无法达成规范、标准要求质量要求。所以，研究焊接变形产生原因，采取正确预防和控制方法，合理对变形进行矫正，对缩短船舶建造周期，提升船舶建造质量含相关键意义。产生焊接变形最基础和最本质原因是焊接过程中热变形和焊接构件刚性条件，在焊接过程中热变形受到了构件刚性条件约束，出现了压缩塑性变形。通常和焊接热变形和构件刚性相关多种原因，全部会对焊接残余变形产生影响。和热变形相关原因有焊接工艺方法、焊接参数、焊缝数量和断面大小、施焊方法、材料热物理性能等，和构件刚性相关原因有尺寸和形状、胎夹具应用、装配焊接程序等。因为实际生产过程中焊接是一个很复杂过程，影响焊接变形不可知原因很多，试图完全消除焊接变形是不可能，只有依据焊接变形基础原理及影响焊接变形关键原因，采取对应调整方法，以达成预防和控制焊接变形目标。
船体变形可大致分为整体变形，即整个结构形状和尺寸发生了改变；另一类是构件局部变形，它是指发生于焊接结构某部位局部变形。
整体变形是因为焊缝在各个方向收缩而引发，包含收缩变形，弯曲变形和扭曲变形。收缩变形是因为焊缝纵向和横向收缩造成整个结构长度缩短和宽度变窄；弯曲和扭曲变形是因为焊缝在结构中部署不对称时产生，也可能因为装配质量不好，焊件搁置不妥、焊接程序和焊接方向不合理而造成。通常弯曲变形、扭曲变形和纵向和横向收缩相伴而同时发生改变。
局部变形包含角变形、波浪变形和错边变形。角变形关键因为温度沿板厚方向分布不均匀和熔化金属沿板厚方向收缩量不一致而引发，所以通常多发生于厚板对接街头。波浪变形产生于薄板结构中，它是因为纵向和横向压应力使薄板失去稳定而造成。错边变形关键是因为组成焊件两个零件在装夹时夹紧程度不一致或刚度各不相同或物理性质不一样，和装配不良或电弧偏离坡口中心等原因引发。
2 焊接变形预防和控制
因为焊接变形有可能造成严重后果，我们在船舶建造过程中必需做好对船体变形控制，尽可能降低变形，预防超标准变形情况出现。
产生焊接变形最基础和最本质原因是焊接过程中热变形和焊接构件刚性条件，在焊接过程中热变形受到了构件刚性条件约束，出现了压缩塑性变形。通常和焊接热变形和构件刚性相关多种原因，全部会对焊接残余变形产生影响。和热变形相关原因有焊接工艺方法、焊接参数、焊缝数量和断面大小、施焊方法、材料热物理性能等，和构件刚性相关原因有尺寸和形状、胎夹具应用、装配焊接程序等。因为实际生产过程中焊接是一个很复杂过程，影响焊接变形不可知原因很多，试图完全消除焊接变形是不可能，只有依据焊接变形基础原理及影响焊接变形关键原因，采取对应调整方法，以达成预防和控制焊接变形目标。
因为焊接变形有可能造成严重后果，我们在船舶建造过程中必需做好对船体变形控制，尽可能降低变形，预防超标准变形情况出现。现在在实际生产中，关键应用以下四种措施控制变形。
正确焊接结构设计
正确焊接结构设计是控制焊接变形和应力最关键方法之一，正确设计能够有效降低焊接变形。依据前人总结经验认为，焊缝设计标准最少应包含以下几点：
选择对称截面结构，尽可能使焊缝对称于截面中性轴，避免焊接后产生扭曲或较大弯曲变形；
在确保结构承载能力条件下，综合施工工艺可能性，尽可能选择小焊缝尺寸；
尽可能降低焊缝数量，优先考虑型钢替