探究大型散貨船的船體結(jié)構(gòu)焊接工藝

陶景

摘 要 大型散貨船的結(jié)構(gòu)不但龐大，更是極為復雜的，焊接技術(shù)是其中最為關(guān)鍵的工藝方式，所以，科學管控大型散貨船中典型的焊接技術(shù)，對于提升傳統(tǒng)焊接質(zhì)量、縮減船體造價成本、減少船體的制造周期來講有極為關(guān)鍵的作用。文中探究大型散貨船中典型的焊接接頭方式和焊接變形管控措施等內(nèi)容，增加科學焊接方式的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 大型散貨船；船體結(jié)構(gòu)；焊接工藝；研究；應(yīng)用

在船舶建造行業(yè)中，船體不見出現(xiàn)焊接變形的情況，不但會對造船工藝流程的有序進行產(chǎn)生不良影響，更會嚴重降低船體構(gòu)造的承載能力，影響船體構(gòu)造的精準尺寸和外形。使用焊后矯正再去矯正參與變形的方式，不僅會延誤船體建造周期，更會增加傳播建造成本，并且還會導致整個船體質(zhì)量欠缺穩(wěn)定性等后果，所以，對于造船業(yè)來講，對船體結(jié)構(gòu)部件焊接變形的管控與消除工作是極為關(guān)鍵的。對大型散貨船來講，結(jié)構(gòu)非常復雜，焊接兩較大，焊接變形是一定要重視的工作內(nèi)容。

1 簡述焊接變形

焊接變形氛圍兩種形式，一種是焊接過程當中產(chǎn)生瞬態(tài)熱變形，另一種則是在室溫條件下形成的參與變形。焊接變形出現(xiàn)的原因是因為構(gòu)件在實際焊接中受熱不均引起的。因為受熱不均會讓焊縫和附近熱影響區(qū)域的金屬在實際焊接中刑場壓縮塑性的變形，在冷卻過程中產(chǎn)生遇冷收縮，最終造成構(gòu)件產(chǎn)生焊接變形，對實際制造建造工作來講，焊后殘余變形是備受關(guān)注的內(nèi)容[1]。

2 對焊接變形情況的進行管控的有效措施

2.1 焊接順序

焊接順序是整個焊接工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對船舶構(gòu)件按照科學的焊接順序進行焊接，會對焊接強度、裝配精準度產(chǎn)生直接影響。文中在有限元模擬技術(shù)的幫助之下，驗證焊接技術(shù)的科學設(shè)計，以達成對焊接變形的有效管控，并且對這種方式在大型散貨船焊接過程中實際應(yīng)用進行探究。帶掛舵壁的分段焊接，屬于大型散貨船整個建造工作中的重難點，這是因為這種船體尾部分段構(gòu)造較為復雜，特別是其中使用到掛舵壁的焊接順序就更為關(guān)鍵。

對船體結(jié)構(gòu)和掛舵壁間的焊接，要使用雙數(shù)焊工的對稱焊接方式，這樣能從中間向兩弦以及前后依次焊接，這是一種比較科學的焊接順序。為了能更為直觀地展示出對稱焊接順序?qū)附幼冃蔚墓芸刈饔?，這里也可以使用有限元方式，對掛舵壁和外部構(gòu)造進行科學的簡化，并且劃分網(wǎng)格，使用雙橢球熱源對瞬態(tài)熱力進行計算。這樣的結(jié)構(gòu)焊接出現(xiàn)變形一般集中在掛舵壁上，易于產(chǎn)生一定的傾斜角度，使用合理的焊接技術(shù)進行焊接，焊后變形的情況會得到有效控制，與不合理焊接技術(shù)下產(chǎn)生的變形量會有明顯減少，而未優(yōu)化焊接順序和焊接技術(shù)的焊接工作，出現(xiàn)焊接變形的數(shù)量較多。也就是說，科學的設(shè)置焊接順序，能對焊接產(chǎn)生的變形進行有效管控。

2.2 增加結(jié)構(gòu)的剛性

因為大型散貨船的建造工序較為復雜，因此要進行分段制作，這個時期會面對很多輕薄構(gòu)件的焊接，這些構(gòu)件焊接過程中如果出現(xiàn)較為突出的尺寸誤差，會直接導致后續(xù)的拼裝誤差情況產(chǎn)生。對焊接變形來講，將其完全清除掉是不現(xiàn)實的，大型散貨船傳統(tǒng)構(gòu)造分段中，焊道分布具有明顯的不規(guī)則形，無法用科學的焊接順序來控制變形情況的產(chǎn)生。鑒于此，為了能避免焊接變形情況超出標準值設(shè)計范疇，可在其中增加剛性固定，能切實減少焊接工作中產(chǎn)生的變形。

在較為輕薄的梁型構(gòu)件焊接過程中，使用有限元技術(shù)來計算是否需要添加剛性固定構(gòu)件，如果對構(gòu)件角焊縫直接進行焊接，會出現(xiàn)翼板端部嚴重變形的情況，需要增加剛性構(gòu)件進行固定，使用支撐鏈接翼板來固定，完成焊接之后把固定作用的支撐拿掉即可[2]。

3 在焊接變形的管控工作中使用有限元法

焊接工作中要解決的關(guān)鍵問題就是管控焊接變形問題，通常來講，焊接變形的管控是焊接工程師依據(jù)經(jīng)驗或者行為準則來確定的，可是現(xiàn)代焊接工作面臨著更為復雜的問題，使用有限元方法能模擬出復雜的狀況，對比不同工藝參數(shù)與邊界條件間的計算結(jié)果，獲得更為優(yōu)質(zhì)的工藝技術(shù)。

可是伴隨船舶建造行業(yè)要求的不斷提高，并且很多船體焊接構(gòu)中因為焊縫的分布較為負載等，傳統(tǒng)經(jīng)驗與實踐方式已經(jīng)無法準確預測焊接變形了，鑒于此，窗長在制訂大型散貨船對應(yīng)的焊接工藝技術(shù)的時候，可借鑒焊接模擬軟件對變形情況進行預估計算，這已經(jīng)成為大型船舶建筑工作中各建造時期的必然發(fā)展趨勢。焊接變形計算得出結(jié)果的精準程度被很多因素所影響，涉及船舶種類、分段、建造工藝、裝配順序、焊接工藝、水火校正等多種原因，所以，對大型散貨船而言，需要建立母型船的焊接數(shù)據(jù)計算資源庫，這樣在后期建造工作中遇到相似的船舶可進行借鑒與比對。船廠還要形成系統(tǒng)的焊接模擬計算與實際建造工藝密切整合的體系，這樣能依據(jù)不同船舶、工藝、構(gòu)造、焊接參數(shù)等進行區(qū)別選擇，繼而讓船廠生產(chǎn)進度、質(zhì)量等都獲得保障。

4 結(jié)束語

在大型散貨船的建造活動中，對傳統(tǒng)變形、精讀進行管控是極為復雜、困難的過程，文中借助于有限元技術(shù)在多個層面上闡述有關(guān)焊接變形的管控辦法，并且針對大型散貨船建造工作中的經(jīng)驗進行歸納，即使現(xiàn)代焊床工藝、技術(shù)都已經(jīng)日趨成熟，可是，焊接變形問題始終都是船舶制造行業(yè)獲得發(fā)展要面對的問題，在有限元技術(shù)的幫助之下，探究并管控船體焊接變形，能為船舶建造行業(yè)帶來創(chuàng)新改革，這是未來船舶制造行業(yè)的發(fā)展方向。

參考文獻

[1] 曹陽.大型散貨船的船體結(jié)構(gòu)焊接工藝研究[J].工程技術(shù)研究， 2018，（04）：86-88.

[2] 趙軼磊，陳倩清.散貨船海水冷卻系統(tǒng)中的銅-鎳合金管焊接及生產(chǎn)工藝研究[J].船海工程，2015，44（01）：74-77.