浅谈船体结构焊接变形

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1、浅谈船体结构焊接变形摘要：本文主要介绍船体分段建造和大合拢过程屮结构焊接变形的预防控制措施，以及矫正方法。关键词：船体结构，焊接变形，控制，矫止；中图分类号：U674.7+03.1文献标识码：A文章编号：引言：船舶建造过程中，结构变形不仅影响船体美观性，而且会造成尺寸偏差、结构失稳、强度降低等后果，尤其是焊接变形现象更为普遍，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。1、船体结构焊接变形原因及形式焊接变形是由于焊接时在金属构件中产生不均匀温度场所造成的内应力达

2、到材料的屈服限，使局部区域产生的塑性变形。当温度恢复到原始的均匀状态后，在构件内就产生了新的内应力，这种内应力是温度均匀后残存于构件中的，所以称为残余应力，由此产生的焊接变形就称为焊接残余变形。船体焊接变形可大致分为整体变形和局部变形，整体变形即整个结构形状和尺寸发生了变化，是山于焊缝在各个方向收缩而引起的，包括直线变形，弯曲变形和扭曲变形；另一类是构件局部变形，它是指发生于焊接结构某部位的局部变形，包括角变形和波浪变形。产生焊接变形最基本和最本质的因索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

3、，出现了压缩槊•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。与热变形有关的因素有焊接工艺方法、焊接参数、焊缝数量和断面大小、施焊方法、材料的热物理性能等，与构件刚性有关的因素有尺寸和形状、装配焊接程序等。由于实际生产过程中焊接是一个非常复杂的过程，影响焊接变形的不可知因素很多，试图完全消除焊接变形是不可能的，只冇根据焊接变形的基本原理及影响焊接变形的主要因素，采取相应的调节措施，以达到预防和控制焊接变形的目的。2、焊接变形的预防与控制在造船生产中所采取的防止或减少焊接变形的措施有两大类，一是结构设计上的措

4、施，二是制造工艺上的措施。2.1结构设计结构设计方面若能在保证强度的基础上，充分考虑制造工艺，注重焊接特点进行船体结构设计，则可以大大减少焊接变形・。有几点原则通常在设计中用到：①分段中的焊缝应保持对称性，或者靠近结构中心线，以防止弯曲变形。②在保证结构强度的前提下，减小焊缝的截面尺寸，以减少收缩变形。③尽可能的减少焊缝数量。例如，尽量采用大尺寸的钢板，或者用槽型壁板及压筋结构代替有扶强材的焊接结构，等等。2.2制造工艺（1）严格对加工、装配工序的要求，尤其要注意装配间隙要求以及坡口形式。（2）预留收缩余量，在一些比较成熟的生产设计图纸上

5、都会有注明。（3）反变形法。反变形法是根据结构焊后变形的情况，预先给出一个方向相反、大小相等的变形，用以抵消机构焊后产生的变形。如下图，图一（A）是没有做反变形时的焊后变形状况，图一（B）是焊前做反变形,焊后抵消变形的情况。图一又如在船台进行船体合拢时，由于船体中和轴偏于船底部，而合拢时船体中的大部分焊缝及甲板以上所有结构焊缝都位于中和轴之上，焊接后船体产生向上翘起的变形。这时采用龙骨线反变形法消除船体上翘非常有效。（4）刚性固定法。焊前对焊件采用外加刚性拘束，强制焊件在焊接时不能自由变形，这种防止焊接残余变形的方法称为刚性固定法。将焊件

6、固定在刚性平台上。薄板焊接时，可将其用定位焊缝固定在刚性平台上，并且用压铁压住修补区附近，待修补区焊缝全部焊完冷却后，再磨掉定位焊缝，这样可避免薄板焊接时产生波浪变形。用临时支撑（立条）增加结构件的拘束，在容易发生变形的部位焊上一些临时支撑或拉杆,增加局部的刚度，能冇效地减小焊接变形。此外，还可以采用加“马板”的方法控制焊接变形。（5）合理的焊接次序。焊接电流电压、焊接速度、焊接方向、焊接顺序、焊接方法等都会对结构变形产生影响。针对不同的板材及焊接方法,可选取不同的焊接电流与焊接速度，但焊接顺序和焊接方向一般来说具有一定的原则性，口对整个

7、船体的变形影响显著。一般应先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩量小的焊缝。先焊对接焊缝，后焊角接焊缝。对接焊缝应该先焊平对接焊缝，后焊横对接缝，最后焊立对接缝；带破口的接头先焊，不带坡口的接头后焊。角焊缝是先焊立介焊缝，后焊平角焊缝。这些焊接顺序所遵循的一个前提都是尽量使焊缝能够自由收缩以释放焊接应力。如某大型船厂230000DWT-VL0C艇部分段装配焊接顺序：①艇轴管轧圆后与II轴毂铸钢件装焊，由两名焊工对称施焊；②以横隔舱壁板为基面安装纵横构架，并施焊角焊缝，由双数焊工从中间向两端施焊；③插入靛轴管后，先焊醍轴管与各道肋板环形角焊缝，再焊构

8、架Z间的角焊缝。施焊时应由双数焊工从中间向前后、左右方向推进；④安装外板，焊接时先焊短焊缝，后焊长焊缝，短焊缝可从下向上施焊，长焊缝采用分段施焊法。外板焊接顺序如下图：(6)锤击法。在焊后用手