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摘要：分析了散货船船体船体常用焊接工艺方法的改进措施，对散货船船体焊接变形的措施及预防进行了阐述，船体焊接过程中的新工艺，包括船体总组搭载大接头的焊接自动化工艺和船体焊接变形控制与校正技术等焊接工艺，为焊接过程中遇到的问题和对策提供了新思路。
关键词：焊接过程；瞬态热变形；焊接变形；温度场
在船厂的制造工序中，对散货船船体结构的焊接是一种重要的工作内容，船体焊接具有典型的焊接工艺。据统计，在船厂的造船过程中，船体焊接的工作量可以占据超过整个船体建造工作的40%工作量。焊接的质量和生产效率直接影响到船体的建造周期、成本和使用性能。对船体钢板比较薄的船舶来说，焊接引起的变形更为严重，如不能很好地控制焊接变形，将会给船体装配、主辅机系统的安装带来极大困难，甚至达不到质量检验要求，施工中焊接变形的控制与矫正显得尤为重要。
1 散货船的船体的瞬态热变形和残余变形
焊接变形（welding deformation）焊接过程中被焊工件受到不均匀温度场的作用而产生的形状、尺寸变化称为焊接变形。随温度变化而变化的称为焊接瞬时变形，被焊工件完全冷却到初始温度时的改变，称为焊接残余变形。焊接变形可以分为瞬态热变形和残余变形，瞬态热变形在在焊接过程中，瞬间发生的热变形，在焊接工作中极为常见；残余变形一般发生在瞬态热变形后，在室温条件下产生的变形。引起以上两种焊接变形的主要机理是在工作现场焊接构件收到了不均匀的温度场所致，由于材料本身对温度的反应程度，温度的不同造成了不同的热影响区。
2 船体结构焊接变形产生的原因
下图船舶结构是由船壳、船体骨架、甲板、船舱和上层建筑所组成。以大中型散装货船中的纵横混合骨架式结构为例，这种结构的主船体中一部分结构采用纵骨架式，船体的另一部分结构采用横骨架式，如图1所示。船体结构是通过骨架结构和板架结构等连接方式，采用不同的焊接方法制造而成的，所以焊接变形直接决定了船体结构的整体性。
图1 船体结构
船体结构焊接时，在船体的对接处需要进行焊接，在接头区域达到船体材料本身熔化的热量，由于材料局部的温度急剧升高，在焊接材料的局部区域会产生不同的温度场，在热传导的作用下，材料本身结构内部会造成不均匀的温度分布，引起船体材料内部的不均匀的应力变化，称为热应变，热应变是当材料受到热作用，由于温度的上升或下降，发生的几何形状有关方面和尺寸变化。随着该热量的不断输入，在使材料结构实现金属原子间相互结合的同时，也不可避免地带来了各种形式的焊接变形，该变形量的种类和大小受焊接热源的输入量和热温度场影响，同时还与其结构的约束度有密切关系，对船体结构而言，结构的横向收缩、纵向收缩、扭曲变形、绕曲变形的程度受焊接顺序、焊接方法、焊接线能量等影响。焊接变形破坏了结构的外观，降低了结构的抗弯强度。例如：金属材料的导热系数不同，热胀冷缩的程度也会不同，在焊接时，温度的急剧变化会使焊缝及焊缝附件的热影响区产生压缩塑性变形。特别在冷却过程中，发生热胀冷缩，产生构件的焊接变形，所以，在实际焊接工作中，除了前面提到的瞬态热变形，后期残余焊接变形也应该受到关注。
3 影响焊接变形的因素
3.1焊接方法与焊接顺序
目前电弧焊是船体建造工程中最常见的一种焊接方法。它是以电弧的形式将电能转变为热能来熔化金属、实现焊接的。不同的焊接方法，温度场的产生机理也不同，形成的热变形程度也不相同。一般来说，自动焊焊接方法就比手工焊焊接方法加热集中，受热面和区域窄，变形较小。而气体保护焊如二氧化碳气体保护焊它的焊丝细，电流密度大，加热比较集中，变形也是很小的，和手工焊比起来，气体保护焊更适合于船体薄板结构的焊接。所以，根据船体焊接工作现场的不同，选择适合的焊接方法尤为重要。其次，对船体结构材料焊接顺序，对船体结构的刚性和焊缝收缩的约束也有直接的影响。
3.2焊接工艺参数及焊缝数量和断面大小
影响焊接变形的因素有很多，其中，焊接工艺参数包括电弧电压、焊接电流和焊接速度。焊接电流和电弧电压越大，焊接变形也会相应增大，焊接速度越快，焊接变形也会越小。在电弧电压、焊接电流和焊接速度中，电弧电压的作用最为明显，因此，在选择焊接工艺方法时，应选择低电压高速度大电流密度的焊接方法，如果能选择自动焊最好，因为自动焊对结构焊接的变形程度比手动焊要小。此外，在焊接工艺参数包括电弧电压、焊接电流和焊接速度确定的情况下，焊缝数量越多，焊接变形几率会增大，同理，断面尺寸越大，焊接变形也会相应增大。
3.3 连续焊、断续焊和材料本身的导热系数
连续焊和断续焊也是影响焊接变形的因素的重要因素，因为连续焊和断续焊它们焊接产生的温度场不同，焊接产生的热变形也不同。通常，连续焊变形较大，断续焊变形最小。焊接变形和材料的热物理性能也有关系。材料的导热系数不同、它们的比热也均不相同，产生的热变形也不相同，焊接变形也不相同。
结束语
大型散货船的分段较复杂，当船厂施工场地，工艺基本保持不变的情况下，通过焊接手段降低散货船船体焊接变形，必然会使船体建造成本的降低，极大地提高焊接效率。
参考文献：
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作者简介
王文明（1981-），男，辽宁葫芦岛人，工程师，大学本科，法学专业
高东月（1966-），男，辽宁葫芦岛人，工程师，大学本科，自动化专业
论文作者:王文明1,高东月 2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/19
标签：船体论文; 结构论文; 电弧论文; 材料论文; 方法论文; 葫芦岛论文; 温度论文; 《基层建设》2018年第33期论文;