马飞 安双利
扬州中远海运重工有限公司 江苏扬州 225000
摘要：船舶建造过程中的变形是一种常见现象，造船行业作为市场经济持续增长中重要组成部分，在人均物质生活水平显著提升在这样的背景下，对造船工艺提出了更高的要求，尤其是在船体结构焊接中，可能由于种种客观因素影响，缺少合理有效的控制导致造船中出现结构焊接变形问题影响到造船质量。本文就船体结构焊接变形的控制进行分析，结合实际情况，针对变形问题寻求合理的火工矫正方法，尽可能降低变形问题对船舶制造质量带来不良影响。
关键词：火工矫正控制；变形；船体结构
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。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。船体变形可大致分为：发生于焊接结构某部位的构件局部变形，除此之外，还有体变形，即整个结构形状和尺寸发生了变化。
2焊接变形的预防与控制
2.1正确的焊接结构设计
①计薄板结构时，应校核和提高构件的稳定性，防止波浪变形。②优先考虑型钢代替钢板，想方设法提高钢材的利用率，尽可能减少焊缝数量。③尽可能选取小的焊缝尺寸，在保证结构承载能力条件下，综合施工工艺的可能性。④为避免焊接后产生扭曲或较大弯曲变形，应尽可能使焊缝对称于截面中性轴，选用对称截面的结构。
2.2优化选择合理的焊接工艺
在船舶结构焊接变形控制中，为了能够有效提升控制成效，应该从以下几个方面着手：(1)结合实际情况，选择合理的焊缝尺寸，如果焊缝尺寸增加，相应的变形程度也将随之增加，但是焊缝尺寸过小可能会对结构整体承载能力产生影响，进而加剧焊接接头冷却速度，热影响区硬度不同程度上增加，可能出现裂缝现象，影响到船舶制造质量。故此，应该在尽可能满足结构焊接质量和承载力要求基础上，根据板的厚度来选择合理的工艺，在可接受范围内尽可能选择较小的焊缝尺寸。(2)减少焊缝数量，合理控制板的厚度，降低焊缝和焊接变形带来的不良影响，也可以通过压型结构，改善传统肋板结构存在的缺陷和不足，提升结构稳定性，减少焊接数量，尽可能避免船舶结构焊接变形现象出现。(3)合理选择焊缝位置，焊缝和焊件截面中性轴对称，这种设计可以有效降低焊接变形问题出现，提升焊接质量；(4)收缩余量的预留控制，焊件焊接处理后.可以通过焊缝收缩量来估算纵向与横向收缩变形程度，这就需要在船舶结构焊接设计中预留收缩量，加强焊缝的控制成效。同时，还安预留装配焊接卡具的位置，便于后续焊接过程中可以使用夹具有效避免变形现象出现。
2.3反变形措施
反变形措施也称为变形补偿控制，主要针对船体总尺寸的收缩变形及中垂或中拱)进行变形量的弥补。目前主要采取的措：施是在线型放样中及胎架_上施放反变形量。根据经验，一般来说可在纵向每档肋距加放lm m的焊接收缩量，横向每档肋距加放0.5mm的焊接收缩量，可较好地抵消总尺寸的缩短；在每档肋距施放lmm高度反变形，可较好地抵消船体中垂或中拱)度形。这两种反变形措施都具有良好的补偿效果。
2.4刚性固定法约束控制
刚性固定法是将构件固定在具有足够刚性平台或胎架上，待构件上所有焊缝冷却后再去掉刚性固定的方法，一般在无反变形的情况实施，多应用于各种船体构件的施焊过程。采取这种措施可使构件的变形远小于自由状态下焊接所产生的变形，特别用来防止角变形和波浪变形效果明显。
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2.5合理的焊接顺序
在船舶结构焊接中，为了避免船舶结构焊接变形出现，应该结合实际情况来确定合理的焊接顺序。焊接平面上的焊缝要具备自由伸缩性能，诸如在对接焊缝焊接中，要求焊接方向朝向自由端；收缩量较大的焊缝首先焊接处理，如果结构上存在对接焊缝，尽可能选择焊接收编量较大的焊缝；加工作业中，首先选择较大的焊缝进行焊接，确保内应力合理的分布；对接焊缝交叉焊接中，应该选择合理措施来优化焊接顺序，避免交叉点出现焊接缺陷，影响后续焊接活动的有序开展。对于T型焊缝焊接处理中，首先要求焊接人员能够将交叉区域清理干净，只有这样才能保证T型焊缝自由伸缩，避免焊缝交叉处出现裂纹问题影响到焊接质量。
3火工矫正的主要方法
在施工实践中，要想使火工矫正取得理想的效果，根据结构特点和变形情况，分析变形的原因，确定不同的火工矫正方法。最基本的加热矫正方法有三角形加热矫正法、线状加热矫正法和点状加热矫正法，有时候还需要同时采用两种或两种以上的矫正方法。在此基础上，经过演变火工矫正的方法归纳为下列常用的几种方法。
3.1圆正法
此法是在版材产生变形的地方，用氧-乙炔焰圆环游动，使之均匀地加热成圆点状。火圈温度到800C呈谈红色时，用冷水直吹圆点中心位置使其冷却，当火圈呈暗红色时冷水暂停继续加热呈红色在用水玲却，直至变形区域调平结束。用此法矫正版材时，不能将火圈直接布置在变形最高点，不然的话会使矫正质量受到影响。必须从变形小的地方开始向变形大的地方进行，这样就可逐步将变形最高处的扰度减小。研究认为火圈直径选择不宜过大或过小，过大易使火圈表面皱褶；过小会使周困刚性过大而产生很大的局部平面应力，甚至造成龟裂。
3.2格状加热矫正法
此种方法在实际应用中，是在反复多次的条状加热处理基础上形成网格状，强制性使用冷水对轨迹线进行冷却处理，实现变形出的冷却处理目的。除此之外，还可以通过冲击能来校正，同样可以获得可观的成效，不需要对结构件加热即可有效解决变形问题，提升船舶造船质量。
3.3螺旋带状火圈加热矫正法
这种方法的特点是加热带成螺旋状。方法是在骨架的背面(外板表面)，用氧-乙炔炬以缘旋式游动加热，同时在加热处用2磅铁锤轻敲。实践证明，用这种方法矫正8毫来厚度以上外板的角变形有明显效果。
4设计合理的工艺措施
选择合理的焊缝尺寸：焊縫尺寸增加，变形随之增大，但是过小的焊缝尺寸将降低结构的承载能力，并使焊接接头的冷却速度加快，热影响区硬度增高，容易产生裂纹等缺陷，因此应在满足结构承载能力和保证焊接质量的前提下，随着板的厚度来选取工艺上可能选用的最小的焊缝尺寸。(2)尽 量减少焊缝数量；适当选择饭的厚度，减少肋板数量，从而可减少焊缝和焊接后变形的校正量，如薄板结构件，可用压型结构代替助板结构，以减少焊縫数量，防止或减少焊后变形。(3)合理安排焊缝位置：焊縫对称于焊件截面的中性轴或使焊缝接近中生轴均可减少弯曲变形。(4)预留收缩余量：焊件焊后纵向横向收缩变形可通过对焊缝收缩量的估算，在设计时预先留出收缩余量进行控制。(5)留出装焊卡具的位置：在结构上留有可装焊夹具的位置，以便在焊接过程中可利用夹具来控制技术变形。
5结束语
综上所述，船舶建造过程中，变形是不可避兔的，只能采取有效的方法、措施控制焊接变形，并对超出公差要求的焊接变形进行矫正，从而既满足船舶强度和使用性能，又满足经济性要求。
参考文献：
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[2]张宁园，张绪旭.船体结构焊接变形的控制与矫正[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2013（07）.
[3]巩新，苏振国，李丹.论船体结构焊接变形的控制与矫正[J].中国科技博览，2013（24）.
论文作者:马飞,安双利
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/7
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