淺談船舶建造中船體變形的預(yù)防及矯正

盧冬冬

摘要：在船舶建造的過(guò)程中，船體變形是較為常見(jiàn)的現(xiàn)象，造成其變形的原因有很多種。如果不能夠及時(shí)采取有效的措施會(huì)導(dǎo)致尺寸出現(xiàn)偏差，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定以及強(qiáng)度降低等后果，會(huì)對(duì)后期的工作造成一定的影響，導(dǎo)致工期延長(zhǎng)。對(duì)船舶建造過(guò)程中造成船體變形的原因進(jìn)行分析，提出有效的預(yù)防措施和矯正方法。

關(guān)鍵詞：船舶建造；船體變形；預(yù)防措施；矯正方法

在船舶建造的過(guò)程中，對(duì)精度進(jìn)行嚴(yán)格控制能夠有效的保證船舶建造的質(zhì)量。而對(duì)進(jìn)度控制影響的重要因素就是船體變形。船體變形是船舶建造的過(guò)程中一種較為常見(jiàn)的現(xiàn)象，一般情況下，船體變形后能夠通過(guò)矯正來(lái)滿(mǎn)足板架平整度的要求，但是依然會(huì)存在一些不良的后果：船舶的美觀受到影響；增加了矯正的工作量，延長(zhǎng)了建造周期，不能夠按時(shí)交船，對(duì)企業(yè)信譽(yù)造成影響；矯正會(huì)影響線(xiàn)型，導(dǎo)致船舶吃水改變，影響船舶性能；會(huì)影響船舶的使用壽命以及安全性。因此，對(duì)船舶船體變形的原因進(jìn)行探究，并且對(duì)其進(jìn)行有效的預(yù)防和矯正，具有重要的意義。

1船舶建造過(guò)程中造成船體變形的原因

1.1原材料的原因?qū)е麓w變形

產(chǎn)品質(zhì)量的好壞除了受到生產(chǎn)工藝以及設(shè)備的影響外，其中原材料的影響因素也非常重要。針對(duì)船舶制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，鋼材是其生產(chǎn)的主要原材料，因此，在船舶建造的過(guò)程中，對(duì)于鋼材的選擇至關(guān)重要。鋼材的不同會(huì)導(dǎo)致其機(jī)械性能也不相同，在造船的過(guò)程中，鋼材由于經(jīng)受過(guò)高溫，可能其機(jī)械性能已經(jīng)發(fā)生了變化，這種變化對(duì)船舶的變形會(huì)有一定的影響。如不銹鋼在焊接的過(guò)程中變形會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于碳鋼，而且變形后不適合進(jìn)行再次加熱矯正。不同類(lèi)型的船舶對(duì)于鋼材的要求也是不相同的，就需要在進(jìn)行船舶設(shè)計(jì)的過(guò)程中，有針對(duì)性的進(jìn)行材料選擇，同時(shí)還要注意考慮到鋼材的成本，最重要的是考慮鋼材的適用性，如果適用性較差，很容易就會(huì)出現(xiàn)船體變形的現(xiàn)象。

1.2焊接因素導(dǎo)致的船體變形

在船舶建造的過(guò)程中，主船體和各個(gè)建造構(gòu)件、各個(gè)分段和總斷之間需要采用焊接工藝。在焊接的過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致鋼材的變形，主要是因?yàn)?，一是在焊接的過(guò)程中，鋼板出現(xiàn)了部分區(qū)域的加熱，在焊接點(diǎn)處局部的溫度很高，在焊縫處以及附近區(qū)域出現(xiàn)受熱不均的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生了不相容的應(yīng)變。二是在實(shí)際的焊接過(guò)程中，由于管理水平、焊工的技術(shù)水平以及焊工素質(zhì)等原因的影響會(huì)出現(xiàn)一些沒(méi)有按照施工程序施工的現(xiàn)象，導(dǎo)致船體變形。三是在焊接的過(guò)程中，前期工序焊接質(zhì)量的影響。此外還有由于裝配余量不足導(dǎo)致焊接穿線(xiàn)收縮變形。

1.3外力因素引起的變形

在整個(gè)船舶建造的過(guò)程中，外力作用也會(huì)造成船體變形。例如，在對(duì)分段進(jìn)行吊起的過(guò)程中，吊鉤產(chǎn)生的作用力導(dǎo)致船體變形；船體在焊接的過(guò)程中，由于磕、碰、摔、撞等情況導(dǎo)致變形。造成船體變形的因素有很多種，除了上述主要的因素外還包括不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建造方案和施工方式的不同選擇，矯正不到位等。

2船舶建造的過(guò)程中船體變形的有效預(yù)防措施

2.1對(duì)焊接的程序進(jìn)行正確選擇

在船舶建造的過(guò)程中，針對(duì)分段建造法，常用的焊接程序是：先進(jìn)行外板里面焊縫的焊接，縱橫構(gòu)架間焊縫以及構(gòu)架和外板的焊縫，只有進(jìn)行內(nèi)底板的安裝，再進(jìn)行分段翻身，之后對(duì)焊接架構(gòu)和內(nèi)底板的焊縫進(jìn)行焊接，最后通過(guò)外板的焊接封底焊。針對(duì)整體建造法，常用的焊接程序是：對(duì)骨架間的連接焊進(jìn)行焊接，之后對(duì)殼板間的橫向和縱向焊縫進(jìn)行焊接，最后進(jìn)行骨架結(jié)構(gòu)和殼板間的連接角焊的焊接。在焊接的過(guò)程中，如果能夠把殼板間的縱向焊接放在最后進(jìn)行焊接能夠有效的減少船體縱向變形，這種焊接方式要造船企業(yè)要求很高的工藝。造船企業(yè)在船舶建造的過(guò)程中，可以結(jié)合自身的造船方式進(jìn)行選擇最佳的焊接程序，在對(duì)焊接程序進(jìn)行選擇后，需要嚴(yán)格按照焊接的程序和規(guī)范進(jìn)行操作，減少焊接引起的變形。

2.2對(duì)收縮的余量進(jìn)行合理的預(yù)留

在船舶建造的過(guò)程中，收縮余量的預(yù)留應(yīng)當(dāng)合理，如果過(guò)大就會(huì)造成材料資源的浪費(fèi)；如果太小，不能夠保證相關(guān)的尺寸。造船企業(yè)應(yīng)當(dāng)按照實(shí)際以及施工的工藝對(duì)收縮余量進(jìn)行合理的預(yù)留。

2.3采取有效的反變形措施

在船舶建造的過(guò)程中，船體裝配焊接前，對(duì)船體分段或者構(gòu)建先預(yù)留一個(gè)反變形值，這個(gè)數(shù)值的大小應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨蛘叽笥诜侄魏附雍蟮淖冃沃?，但是是相反方向的。反變形措施也稱(chēng)為變形補(bǔ)償控制，主要針對(duì)船體總尺寸的收縮變形及中垂（或中拱）進(jìn)行變形量的彌補(bǔ)！目前主要采取的措施是在線(xiàn)型放樣中及胎架上施放反變形量！根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般來(lái)說(shuō)可在縱向每檔肋距加放1mm的焊接收縮量，橫向每檔肋距加放0.5mm的焊接收縮量，可較好地抵消總尺寸的縮短；在每檔肋距施放1mm高度反變形，可較好地抵消船體中垂（或中拱）變形！這兩種反變形措施都具有良好的補(bǔ)償效果！

2.4合理使用剛性固定措施

控制剛性固定法是將構(gòu)件固定在具有足夠剛性平臺(tái)或胎架上，待構(gòu)件上所有焊縫冷卻后再去掉剛性固定的方法，一般在無(wú)反變形的情況實(shí)施，多應(yīng)用于各種船體構(gòu)件的施焊過(guò)程。采取這種措施可使構(gòu)件的變形遠(yuǎn)小于自由狀態(tài)下焊接所產(chǎn)生的變形，特別用來(lái)防止角變形和波浪變形效果明顯。

3在船舶建造的過(guò)程中船體變形的有效矯正方式

通常而言，為了減少船體結(jié)構(gòu)的變形，在進(jìn)行船體結(jié)構(gòu)建造時(shí)均會(huì)通過(guò)做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工方法合理選擇的方式來(lái)避免和控制焊接變形。但盡管采取這些控制措施，變相還是會(huì)存在，主要是由于船體結(jié)構(gòu)建造工藝本身就具有復(fù)雜性特點(diǎn)，加上焊接過(guò)程也非常容易受到各種主客觀因素的影響，所以這種焊接變形可以說(shuō)是一種勢(shì)必會(huì)存在的，無(wú)法避免的現(xiàn)象。處理這一問(wèn)題的方法就是在變形出現(xiàn)后進(jìn)行進(jìn)一步的矯正，使其形狀盡可能最靠近原始狀態(tài)。一般使用矯正工藝是主要是針對(duì)焊接構(gòu)建的局部變形而言，比較彎曲或者波浪變形，但是對(duì)船體的整體變形則一般難以起到很好矯正作用。目前最常見(jiàn)的變形方法主要有火焰矯正法和機(jī)械矯正法兩種。

3.1火焰矯正法

該方法的作用原理是在對(duì)變形結(jié)構(gòu)的金屬進(jìn)行火焰加熱，這些加熱部位冷卻后就會(huì)出現(xiàn)一種壓縮塑性變形，這種變形是一種不可逆的變形類(lèi)型，如此就能夠?qū)崿F(xiàn)矯正變形的目的。但是，需要注意的是火焰矯正法是直接對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件加熱，且一般均會(huì)消耗材料的塑性，所以對(duì)于一些脆性比較差的材料而言，這種矯正方法還是慎用為好。另外，在進(jìn)行火焰集中加熱過(guò)程中，必須要非常注意控制加熱溫度，盡可能保持溫度在一個(gè)適中的位置，避免溫度過(guò)高或者過(guò)低影響機(jī)械性能和無(wú)法實(shí)現(xiàn)矯正目的。

3.2機(jī)械矯正法

所謂的機(jī)械矯正法就是通過(guò)外部機(jī)械用力施壓與變形結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)恢復(fù)原態(tài)的一種矯正方法。這種矯正方式相對(duì)于火焰矯正法而言具有不會(huì)消耗材料塑性的特點(diǎn)。但是，同樣由于該方法會(huì)造成金屬的冷作硬化，影響金屬的塑性。所以，一般情況下不能在塑性比較差的材料中使用。這種矯正方法一般使用的機(jī)械設(shè)備主要有定床、大型油壓機(jī)等比較大力的機(jī)械設(shè)備。

4結(jié)語(yǔ)

船體變形在船舶建造的過(guò)程中是一種普遍出現(xiàn)的現(xiàn)象，特別是由于焊接所引起的變形更是無(wú)法避免。因此，在船舶建造的過(guò)程中，需要采取有效的預(yù)防和矯正措施，減少和矯正船體變形，促進(jìn)船舶質(zhì)量提高，保證船舶性能，縮短船舶建造的周期。

參考文獻(xiàn)

[1]陳彥斌.船舶建造中船體變形的預(yù)防及矯正[J].上海造船，2009，04：60-61.

[2]范慶，周烈.船舶建造中變形的預(yù)防、控制與矯正[J].江蘇船舶，2008，01：20-21.

[3]張寧園，張緒旭.船體結(jié)構(gòu)焊接變形的控制與矯正[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2013（07）.

（作者單位：大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司）