摘要：本文首先阐述了船舶焊接工艺的发展现状，接着分析了影响船体焊接变形的主要因素，最后对焊接变形的控制措施进行了探讨。希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
关键词：船舶焊接工艺；发展现状；焊接变形；控制
引言：
焊接工艺对船舶建造有着很重要的影响，对焊件工艺投入精力去研究是造船业必须要面对的现实，我国造船业对焊件工艺的使用虽然日趋成熟，但是在先进工艺的研究上还有差距于其他造船业发达的国家，因此我们必须认清形势，做好发展规划，投入必要的精力去研究更先进的焊接工艺，同时对造成焊件变形的因素加以研究，才能使我国造船业成为不仅规模大，而且技术先进的行业。
1 船舶焊接工艺的发展现状
近十年来，我国船舶工业进入了高速发展期，船舶焊接工艺也取得了较大进步，焊接工艺在船舶工业中的应用得以广泛普及，伴随着的是焊接材料、焊接设备以及焊接方法的不断更新优化。
1.1 焊接新工艺的使用与普及
一些新的焊接工艺在我国一些大型船厂得到了广泛采用，比如单面焊双面成型、焊接自动化，焊接效率得以提高。在进行船台或船坞大合拢时，船台及船坞周期为保证焊接的最终质量及缩短，使用了CO2气电垂直自动焊工艺对一些平直对接缝进行焊接。
1.2 焊接设备逐步机械化和自动化
焊接设备随着焊接工艺的进步也与时俱进。CO2气保护焊机国内很多船厂都在使用，因为焊材的用量，人工成本这种设备可以降低也有所减少，焊接效率得到有效的提高，焊接工艺的进步有着深远影响。
1.3 焊材的高质量化
焊接工艺在船舶工业中不断发展，对焊材的要求也更高。目前，主要使用的船舶建造中焊材包括普通焊条、CO2气体保护焊丝以及埋弧焊材等。
2 影响船体焊接变形的主要因素
2.1 焊接方式与焊接工艺参数分析
不同类型的焊接方式实际所产生的收缩量也是不相同的。当船体焊件的厚度基本相同的时候，单层的焊接从纵向上的收缩量比横向上产生的收缩量更大，这主要是因为在实施多层焊接的时候，先进行焊接的冷却之后阻碍了后续的焊接部分的收缩性。逐步的焊接方式相比直通的焊接方式产生的收缩性相对较小，这主要是因为前一种的焊接方式可以让焊接温度保持的比较的均匀，所产生的压缩性的形变比较的分散。焊接工艺的参数的影响主要为线性的能量，通常表现为随着能量的不断提升，产生压缩性的形变的量不断的上升，因此实际产生的收缩量也相对较大。
2.2 焊缝所处的位置
在进行焊接作业时，所涉及到的焊接作恶位置时不固定的，可能会出现在船体结构的任意部位。例如在结构的重心分割位置的，则产生的形变较为简单。若是出现在结构的不对称位置时，除了产生纵向与横向的缩短问题外，还会产生弯曲变化，当焊接位置偏离中心位置越远，则焊接时产生的收缩力越强，随之而来的就是弯曲变形程度加大。
2.3 装配和焊接程序
对于船体的构件在进行装配以及焊接时，需要分成很多的工序来进行，在此过程中，任何工序的不规范都会导致构件出现不同程度的变形，有大有小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以出于船体的整体性能来考虑，在进行焊接以及装配的工序先后顺序上就要多加考虑，经过研究发现先进行装配在进行焊接能够有效减少弯曲变形的情况出现，但是对于有些构构件来说，只能够采用变装配变焊接的工序。
3 焊接变形的控制措施
3.1提升制造工艺
在船舶制造工艺方面，该船舶企业也进行了总结，认为在该方面需要做到三点：第一，在实施无装配应力的强制下进行船体的装配；第二，使用自动埋弧焊与其他相关的气体保护焊等工艺；第三，选择科学合理的焊接规范参数以及在装配焊接的顺序过程。在对焊接的工艺方面尽量选择更加科学合理的刚性的固定方式或者反变性的方式。预留一部分的收缩量，使用刚性固定法以及反变性法师对焊接过程中出现形变状况的基本方式。预留一定的收缩量主要是为了在生产过程中弥补在焊接过后的尺寸的缩短量，预先考虑到实际的收缩量。具体的大小可以通过经验公式来进行估计。刚性固定法是造船企业中经常使用的一种对焊接变形进行控制的方式，主要是构件当中的固定在足够的刚性平台上或者是台架上，等到焊接部件上面所有的焊接缝达到充分冷却的时候，再将外部的胎架去掉；通过这种方式可以将构件上产生的变形大小在自由状态下的产生的形变进行有效的控制。船体在实施焊接装配过程中经常会遇到各种类型的刚性的固定方式，比如临时的固定筋板、临时的点焊加固以及分段周围的定位焊、船体分段加固以及台架螺栓连接等方式。
3.2 结构设计方面
对船体的结构设计方面需要充分的满足船舶制造的强度和投入使用后的整体性能，同时我们还必须要满足对船舶制造产业中的焊接形变最小以及要消耗劳动力降到最低的需求。要是在工作中充分的注意焊接特性来对船体实施整体的设计，就可以有效的降低焊接形变的状况，对此，贵州某船舶企业在长期摸索和总结中，得出以下几种较为有效的控制方式：第一，运用船体分段制造的方式，可以有效的降低船体的工作量，并且还可以对船体在整体焊接形变的影响因素加以控制；第二，在焊缝处需要尽可能保证焊缝的对称性，或者是靠近结构部件的中轴位置，防止出现完全形变的状况；第三，在充分的保证船体整体结构的强度基础下，降低焊缝的尺寸和面积，通过这种方式来降低收缩变形的情况；第四，优化船舶建造工艺，减少焊接工作量，降低焊缝的整体数量；第五，在实施船体装配的过程中，使用比较简单的装配焊接胎卡具。
3.3 焊接变形的预测
对于焊接变形预测最常用、最重要的方法就是热弹塑性有限元法，不仅具有同步分析多种影响因素的优势，同时也可以计算复杂的大型数据，模拟基于力学行为的大型焊接结构。对于焊接变形应着重分析显微组织变化情况，液固相变化是否影响热力过程，变形场等，其模拟时需对几何、材料、状态等非线性属性综合分析。固有应变法与热弹塑性模拟不同，其以完整的焊接结构，合理的焊接变形模拟建立计算方法为基础依据，同时集热应变、塑性应变与相变应变三者于一体。一般情况下，固有应变是塑性应变与相变应变两者残余量总和，即是在焊缝及其影响区零散分布的焊接残余应力源以及焊接变形源。焊接变形优化设计以有限元为基础以研究焊接变形相关的控制技术一种重要的方法，也是重点研究焊接变形优化目标函数、焊接变形设计变量影响的重要手段。目前，焊接变形优化设计要是对焊接顺序和焊接热过程的优化。其中焊接顺序直接对薄壁面板结构产生影响引起焊接变形，学术界对焊接顺序的优化主要是利用接头刚度法为依据进行优化研究；焊接热过程优化主要以有限元、灵敏性分析、非线性程序设计为基础理论将焊接热过程实现瞬态焊接的优化研究，例如在焊缝设计加热带，优化其尺寸进而实现降低焊接变形发生率的目的。
结束语：
综上就是对船舶焊接过程中出现的形变原因以及控制方法的论述，对于船舶焊接产生形变的问题我们不能因为已经有了有效的解决方法就掉以轻心，在进行船舶的焊接以及装配过程中不仅仅要加强技术的改善，还要加强监督与检测，对船舶的质量进行严格把关。
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论文作者:毕浩梁
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/6
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