摘要：本文主要围绕船体结构腐蚀凹坑问题进行研究分析。现如今，我国对于船体腐蚀凹坑问题并没有完美的解决方法，这就需要涉及这一方面的相关人员进行探讨与分析，力求为解决这一问题提供建议。本文就专业人员研究分析的焊补修复技术进行阐述，旨在增强船体腐蚀方面研究人员对焊补修复技术的了解，使其能够更好的为船体结构腐蚀凹坑修复工作提供服务。
关键词：船体结构；腐蚀凹坑；焊补修复；应力关系
前言
本文针对船体结构腐蚀凹陷宽度及深度较为严重的情况进行研究分析，发现对其使用双椭球三维热源模型和热弹塑性材料对其进行模拟分析时有明显改善，结果证明焊补技术对船体结构凹陷有着显著的修复作用。
1、船体结构腐蚀凹坑所面临的现状
因为海水相当于电解质溶液，可以和金属发生电化学反应，在长期接触过程当中，会对船体表面结构造成腐蚀作用，严重时可能会导致船体凹陷下沉。或者当船体遭受外力撞击，温差较大等因素影响时，这都会造成船体发生形变，影响船只正常使用的同时，也危害到了人员生命财产安全[1]。对于船体结构腐蚀这一现象，我国现在并没有良好的解决方法。如果直接进行船体更换的话，不仅花费周期长，效率相对而言也比较低，而且因其停工修复所涉及到的人员与材料、占地等方面的各种问题都会带来很大的麻烦，事实也证明了，更换船体无法从根本上解决这一问题。经专业人员调查研究及实际进行操作分析后发现，焊补修复技术针对船体结构腐蚀这一问题有着独特的修复工艺，这一技术的实行，推动了我国船体腐蚀修补行业的发展，成为了船体修补行业新的指向标。
2、搭建船体结构凹坑物理模型
为合理地呈现出一个遭受外力撞击、海水腐蚀或其他因素造成的船体结构凹陷的情况，按照一定比例，使用相同或类似材料搭建一个船体结构缺陷物理模型。其中，按照比例缩小尺寸，将构建船体结构的材料的厚度设定为40mm，船体凹坑深度设定为30mm，凹坑面积设定为30mm*30mm的正方形结构。按实际情况对比计算出船体结构腐蚀凹坑面积已经超过相关规定中修复标准，已经达到船体材料的三分之二，通过搭建物理模型更为直观地将船体凹坑情况表示出来。
3、计算数学模型
3.1焊补温度场计算模型
图1 三维焊补热传导公式
上述三维焊补热传导公式是指修复大型船体结构凹陷面积时所采用的双椭球三维热源模型，通过计算方式将其对船体结构凹坑焊补修复流程描述出来的，方便相关人员的理解与研究。其中质量密度用p表示，材料比热容由c表示，Q为焊补时所接触面积的热生成率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆除此之外，椭球热源表达式分为两部分，其分别用公式进行描述，具体情况如下图所示：
图2 前半部分椭球热源表达公式
图3 后半部分椭球热源表达公式
其中，ff和fr分别为依照焊补方向热源进行前后分布，需符合ff+fr=2这一条件；a、b分别为焊补修复时，需要焊补位置之间最远的距离以及凹陷最底层与表面的距离；其中，用于表示熔池前后热流率的分别是qf和qf。除此之外，输入的能量由公式Q=nUI表示。
3.2船体结构凹坑焊补修复应力计算模型
船体由于受到外力而产生形变不能恢复原来状态时，应考虑如何处理其应力应变关系，以及如何运用焊补热源修复技术对船体结构进行修补[2]。当船体因外力出现凹陷不能恢复时，由下图公式进行分析：
图4 应力及应变关系
其中，D为弹塑性矩阵，C为与温度方面相关的量。
3.3确定边界条件
在焊补修复船体结构腐蚀凹陷的过程中，应该满足对流散热系数以及辐射放热等方面的边界条件。其中，具体边界条件根据分析所受外力发生形变问题时进行增添，可以选用对称位移方式来达成这一目的。焊补过程当中，要注意充分利用好辐射放热条件以及避免热流损失的情况。
4、试验分析
4.1试验方案
将所选材料根据实际船体结构腐蚀凹坑情况做出相应标识，如同按比例缩小的模型，将表面腐蚀凹坑处打磨后，开始进行焊补工作。应当多注意溶宽与溶深，采用多层焊补方法，对凹坑进行反复焊补，直至将凹坑焊补完整。焊补工作完毕后，需要对内部焊补情况进行检查，焊缝采用特殊工艺进行填补，然后对凹坑焊补位置再次进行打磨。全部工作完成后，可分别进行外力撞击或者其他应力操作，以测试焊补之后的船体能否因外力再次发生形变，并对焊补缝的熔合线也进行应力测验，保证焊补修复工作的完成效果。
4.2凹坑修补
模拟船体结构腐蚀凹坑焊补修复工作时，因其尺寸与船体实际差距悬殊，所以需要更多的精力去对待，焊补方式也需要进行调整，并且需要多层焊补，每焊补一层还需要改变焊补方向，以保证焊补结束后的凹坑位置的平整度[3]。此次焊补实验历经时间久，但焊补工艺精准，完成情况非常好。
4.3焊补完成后的检验
焊补完成后，模拟船体结构腐蚀凹坑的模型外表已被打磨光滑，下面进行焊补成果检验，向焊补部位进行应力测试，未发现船体出现变形情况，并且表面无一丝裂痕，焊补修复工作成功。
结束语
文章主要是围绕焊补技术对船体结构腐蚀凹坑修复的方式进行论述，综上可以得出：利用搭建物理模型模拟船体腐蚀凹陷情况，并运用严谨的数学公式进行计算，在模型上实施焊补修复工作对船体结构腐蚀凹坑进行修复，将修复过程准确合理地描述出来，以此证明，焊补技术对船体结构腐蚀凹坑的修复起到了无可替代的作用。
参考文献：
[1]刘勇，丰少伟，张振海，夏江敏.船体结构腐蚀凹坑焊补修复技术研究[J].舰船科学技术，2017，（09）：22-25.
[2]于淳.基于神经网络算法的船体结构腐蚀分析及预测[J].船海工程，2017，（02）：54-57.
[3]徐伟，侯海量，马晓龙，朱锡，徐昕.局部腐蚀下耐压船体结构振动特性及稳定性研究[J].海军工程大学学报，2017，（02）：42-46.
论文作者:彭家文,包俊,陈栋
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/20
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