淺析船舶建造過程中薄板變形問題及其控制方法

李靖

摘要：在具體實(shí)施船舶建造時，應(yīng)保證薄板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及質(zhì)量符合建造標(biāo)準(zhǔn)，才能確保船只在航行的過程中具備較強(qiáng)的安全可靠性。現(xiàn)如今，如何通過相應(yīng)手段合理控制薄板變形已然成為了造船行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問題。本文主要說明了各個施工流程引發(fā)薄板發(fā)生形變的主要原因，并根據(jù)相關(guān)的建造經(jīng)驗(yàn)，對不同階段控制薄板變形的有效工藝措施進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)，并給予合理的控制措施防止發(fā)生薄板變形。

關(guān)鍵詞：船舶建造;薄板變形;工藝控制

引言：部分船舶建造企業(yè)為了在船舶建造過程中減輕船舶重量，并合理提升船舶整體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，通常對選取工藝拘束較小。結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定且易加工成型的材料實(shí)施焊接作業(yè)，由于薄板焊接結(jié)構(gòu)的本身構(gòu)造過于簡單，且工藝性能也符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，在船舶建造領(lǐng)域深受建造人員的喜愛。但受到自身特性的影響，在具體實(shí)施薄板焊接時，會時常發(fā)生薄板形變以及收縮狀況等，嚴(yán)重導(dǎo)致船舶在航行的過程中沒有較強(qiáng)的航行穩(wěn)定性，當(dāng)發(fā)生失穩(wěn)時，就難于矯正。現(xiàn)如今，以上狀況已然成為了較難解決的問題。除此之外，對于焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及維護(hù)而言，業(yè)內(nèi)仍處于理論研究階段，無法適用于實(shí)際的焊接工藝流程，因此，相關(guān)企業(yè)應(yīng)根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步完善相關(guān)的矯正工藝，并積極提升船舶建造的業(yè)務(wù)水平，為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益奠定良好的基礎(chǔ)。

1.薄板變形的主要因素

薄板變形的狀況主要集中在船舶建造堆放吊裝以及片體等流程。施工工藝不符合標(biāo)準(zhǔn)時也會造成相應(yīng)的薄板變形，而焊接工藝是最容易發(fā)生薄板變形的工藝階段，其中相應(yīng)的材料以及施工技術(shù)等主要因素也會促使薄板變形的狀況更為嚴(yán)重，無法通過科學(xué)合理的手段控制薄板形變狀況。在具體開展薄板的堆放吊裝時，應(yīng)合理管控薄板的堆疊數(shù)量，防止薄板的堆疊數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出承重臺的承重范圍，從而引發(fā)形變。因此，在具體開展施工時應(yīng)事前做好壓強(qiáng)控制以及計(jì)算工作，積極避免受力集中從而導(dǎo)致吊裝階段的薄板發(fā)生形變。其次，在日常開展船舶建造的過程中，由于技術(shù)以及精度等約束，船舶制造企業(yè)普遍運(yùn)用激光切割技術(shù)切割薄板，相較于激光切割口，等離子切割機(jī)口更加粗糙，產(chǎn)生的形變程度更為嚴(yán)重，通常只有排水量值較高的大型船只，使用等離子切割技術(shù)切割薄板才不會影響船只的正常運(yùn)作，薄板發(fā)生形變的概率也會明顯降低，即使出現(xiàn)較小幅度的變形也可以通過沖壓機(jī)以及外力拉伸等方式進(jìn)行優(yōu)化。除此之外，焊接作為影響薄板發(fā)生形變的主要因素，雖然焊接技術(shù)引發(fā)薄板發(fā)生形變的因素較多，其根本原因在于焊接過程中產(chǎn)生的熱變形以及焊件剛性條件，由于薄板的形狀、尺寸大小以及流程等都是作為影響焊件剛性的重要條件，而焊接工藝的數(shù)量以及截面大小等特征都會在過程中產(chǎn)生相應(yīng)的熱量，從而影響薄板發(fā)生熱變形，這些重要因素都是互相綜合起來從而對焊接結(jié)構(gòu)造成了相應(yīng)的影響[1]。

2.薄板變形的有效控制工藝

2.1堆放吊裝期以及下料加工期

由于堆放薄板的平臺承重能力有限，合理控制壓強(qiáng)，這才是此階段應(yīng)重視的問題。因此，應(yīng)確保堆放平臺的接觸面更為憑證，保證受力均勻，并合理提升薄板與支撐平臺的接觸面積，適當(dāng)降低堆放層數(shù)以及高度，并進(jìn)一步減輕薄板自身的重量。其次，板材吊裝流程可以運(yùn)用門架支撐薄板，并減少平臺所承受的重量，保證平臺受力均勻，從而降低形變的幾率，避免運(yùn)用鋼板夾吊裝防止中止層受壓，從而產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變，并遵循下大上小的基本原則，從而優(yōu)化配送方案，既要合理降低配送時長，還要將薄板疊放整齊[2]。

當(dāng)具體實(shí)施加工時，當(dāng)薄板直徑超出3mm并低于10mm時，可以運(yùn)用等離子切割方式以此確保結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，同時邊線較為平整光滑，也沒有明顯的形變狀況，而切割面應(yīng)與薄板保持垂直角度，根據(jù)不同種類的薄板以及設(shè)計(jì)厚度制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，尺寸差應(yīng)小與3mm，以此降低薄板在加工流程的變形概率[3]。

2.2拼版階段的控制措施

拼版作為焊接技術(shù)的重要階段，焊接速率以及質(zhì)量取決于施工現(xiàn)場的平整程度。因此，長期開展項(xiàng)目運(yùn)營的船舶建造廠應(yīng)定期整理施工現(xiàn)場，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)每月進(jìn)行1或2次的整地工作。其次，焊接的具體參數(shù)應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)制定，合理控制焊接過程中的電壓以及電流，進(jìn)一步提升焊接效率，同時還應(yīng)保證焊接的整體質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，還應(yīng)重視焊接過后產(chǎn)生的折角，當(dāng)發(fā)生相應(yīng)的形變狀況時，應(yīng)在第一時間內(nèi)合理運(yùn)用沖壓法實(shí)施反約束變形，與此同時，也應(yīng)注意循環(huán)應(yīng)變作用下從而引發(fā)的金屬疲勞，當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊縫冷卻時，應(yīng)立即停止相應(yīng)的作業(yè)，并在2mm以內(nèi)的折角可合理運(yùn)用氣刨重焊的方式。最后，當(dāng)檢測薄板是否發(fā)生形變時，應(yīng)以直線木樣作為對比標(biāo)準(zhǔn)，以此減少拼版階段的不規(guī)則變形，具體工藝參數(shù)如表1所示[4]。

2.3組立階段的變形控制

組立階段區(qū)分為中小組立、片體階段以及大組立階段，片體階段通常采取角焊機(jī)實(shí)施焊接工作，當(dāng)焊接工作完成后，工藝標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)采取水火矯直，其直線度變差應(yīng)低于3mm，為制備相應(yīng)的片體時，應(yīng)在水平框架平臺具體開展相應(yīng)的工作，片體焊接也應(yīng)采取退縮焊接法，未待焊區(qū)預(yù)留出充足的空間。其次，片體球以及扁鋼都應(yīng)采取角焊機(jī)機(jī)型實(shí)施焊接作業(yè)，并將相應(yīng)的電壓以及電流控制在基準(zhǔn)范圍內(nèi)，同時確保焊接順序的準(zhǔn)確性。除此之外，完成水火矯直后，可以上片體裝焊，為后續(xù)吊運(yùn)工作提供有利幫助，直線度也應(yīng)約束在3mm以內(nèi)，加排后并組裝成一體，并合攏接口。而控制薄板變形的主要方式為自由邊活絡(luò)加排法，充分防止通焊孔的數(shù)量超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保持焊縫位置的平衡，配備T型材料以及橫向扁鋼，并合理應(yīng)用角焊機(jī)進(jìn)行預(yù)焊作業(yè)，當(dāng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時，應(yīng)運(yùn)用間隔跳焊的方式開展焊接工作[5]。

大組立階段的胎架水平度不得超出3mm，并運(yùn)用胎架輔助支撐的方式對相應(yīng)的材料以及片體結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐作業(yè)，要想充分減少結(jié)構(gòu)的變形幅度，應(yīng)將自由辯的分段脫胎融入組立結(jié)構(gòu)中，基準(zhǔn)板以及胎架的連接都應(yīng)采取小鐵板以此降低結(jié)構(gòu)的變形程度，并合理管控焊接作業(yè)以及火工矯直工藝，同時液壓確保胎架平整，而焊接的流程也要遵循相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，先對外板進(jìn)行接縫以及對接縫，然后在實(shí)施內(nèi)角焊縫補(bǔ)工，最后在完成相應(yīng)的對外板角焊縫焊接[6]。

結(jié)束語：

總而言之，誘發(fā)薄板產(chǎn)生形變的主要因素就是焊接位置的不對稱以及方向錯誤等，因此，應(yīng)根據(jù)上述內(nèi)容以及意見，合理優(yōu)化焊接工藝，確保焊接作業(yè)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

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