船舶論文散貨船雙層底建造預(yù)防焊接變形的措施

1、實 習(xí) 報 告散貨船雙層底建造預(yù)防焊接變形的措施姓 名： 趙環(huán)宇 專 業(yè) 班 級 ： 12船舶2班 實 習(xí) 單 位 ： 大連船舶重工 指 導(dǎo) 教 師 ： 穆景寶 完 成 日 期 ： 2015.4.1 摘要焊接結(jié)構(gòu)的變形不僅造成尺寸偏差而且降低了結(jié)構(gòu)的承載能力和使用壽命，也給正常的焊接生產(chǎn)帶來一定的困難。所以必須采取合理的預(yù)防措施，最大程度的降低變形對焊接結(jié)構(gòu)的影響。論文中闡述了散貨船雙層底結(jié)構(gòu)焊接變形產(chǎn)生的原因以及焊接變形種類，分別從結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工工藝兩個方面進行焊接變形的預(yù)防，充分細(xì)致的介紹了船舶建造過程中正確的焊接工藝，合理的裝配焊接順序、預(yù)留收縮變形量、剛性固定法等預(yù)防焊接變形的措施。關(guān)

2、鍵詞：焊接變形預(yù)防措施結(jié)構(gòu)設(shè)計焊接工藝1引言焊接變形是焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，它不但影響焊接結(jié)構(gòu)的尺寸準(zhǔn)確度和外形美觀，而且有可能降低結(jié)構(gòu)的承載，引起事故。在船舶雙層底的建造過程中，焊接變形更是一種常見現(xiàn)象。由于雙層底結(jié)構(gòu)的尺寸較大、形狀復(fù)雜，不易采取單項措施進行處理，必須進行綜合治理。當(dāng)結(jié)構(gòu)件上出現(xiàn)了焊接變形時，就需要花很多工時去矯正。比較復(fù)雜的變形，矯正的工作量可能比焊接工作量還要大。當(dāng)變形太大，無法矯正時，就造成了廢品。因此了解和掌握焊接變形的種類，以及變形產(chǎn)生的原因和影響因素，針對船體構(gòu)件建造過程中各個階段的特點，采取正確的預(yù)防措施，對控制焊接變形、縮短船舶建造周期，以及提高船舶

3、建造質(zhì)量具有十分重要的意義。 2雙層底焊接變形的原因以及變形的種類船舶建造過程中，焊接是一個非常復(fù)雜的過程，影響變形的不可知因素很多，所以要根據(jù)實際情況采取相應(yīng)的控制措施，以達到預(yù)防變形的目的2.1焊接變形產(chǎn)生的原因焊接時，在金屬構(gòu)件中產(chǎn)生不均勻溫度場所，造成的內(nèi)應(yīng)力達到材料的屈服限，使局部區(qū)域產(chǎn)生塑性變形。分段結(jié)構(gòu)在裝配焊接后，往往會產(chǎn)生縱向及橫向的變形和扭曲變形。主要是由外板縫的橫向收縮，縱橫骨架與外板角焊縫和骨架間相互連接時，垂直連接的垂直焊縫引起的分段縱橫方向收縮及上翹變形引起的。分段建造過程中，裝配和焊接順序以及坡口大小和焊縫大小的不正確，也會引起焊接變形。2.2焊接變形種類（1）縱

4、向收縮變形，即構(gòu)件焊后在焊縫方向發(fā)生收縮。（2）橫向收縮變形，即構(gòu)件焊后在垂直焊縫方向發(fā)生收縮。（3）撓曲變形，構(gòu)件焊后發(fā)生撓曲，這種撓曲可由焊縫的縱向收縮引起，也可由焊縫的橫向收縮引起。（4）角變形，即焊后構(gòu)件的平面圍繞焊縫產(chǎn)生了角位移。（5）波浪焊縫，焊后構(gòu)件出現(xiàn)波浪形狀，這種變形在薄板焊接時最容易發(fā)生（6）錯邊變形，在焊接過程中，兩焊接件的熱膨脹不一致，可能引起長度方向上的錯邊，也可能引起厚度方向上的錯邊。（7）螺旋變形，焊后構(gòu)件出現(xiàn)類似麻花、螺旋形的扭曲。3焊接變形的預(yù)防措施在結(jié)構(gòu)設(shè)計上除了要滿足船舶的強度、使用性能以及經(jīng)濟性外，還必須滿足船舶制造工藝性，必須要考慮到焊接的特點來進行結(jié)

5、構(gòu)設(shè)計。焊接工藝是船體施工中重要的工藝之一。船體結(jié)構(gòu)不按照焊接工藝特點進行設(shè)計，將帶來變形，削弱船舶強度，影響船舶使用性能，所以必須從船體結(jié)構(gòu)設(shè)計和焊接工藝等方面預(yù)防焊接變形。3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計方面預(yù)防焊接變形的措施3.1.1焊縫尺寸和形狀的選擇焊縫尺寸直接關(guān)系到焊接工作量和焊接變形的大小。焊縫尺寸大，不僅焊接量大，而且焊接變形也大。所以在設(shè)計焊縫尺寸時，應(yīng)該在保證焊接質(zhì)量的前提下，按照構(gòu)件的板厚來選取工藝上盡可能小的焊縫尺寸。不同的焊縫坡口形式所需的焊縫金屬相差很大，應(yīng)該選用焊縫金屬少的坡口形式，以有利于減小焊接變形。3.1.2焊縫位置的安排船體焊縫的布置應(yīng)和船體分段截面中性軸對稱或接近截面中性

6、軸，避免焊接后產(chǎn)生扭曲和過大的彎曲變形，防止兩焊縫夾角過小或者對接焊縫與角焊縫過近等，焊縫位置盡可能對稱于中心軸。而且，這對于減少梁、柱等一類結(jié)構(gòu)的撓曲變形有良好的效果。3.1.2焊縫位置的安排船體焊縫的布置應(yīng)和船體分段截面中性軸對稱或接近截面中性軸，避免焊接后產(chǎn)生扭曲和過大的彎曲變形，防止兩焊縫夾角過小或者對接焊縫與角焊縫過近等，焊縫位置盡可能對稱于中心軸。而且，這對于減少梁、柱等一類結(jié)構(gòu)的撓曲變形有良好的效果。3.1.3減少不必要的焊縫船舶設(shè)計時，要優(yōu)先采用寬而長的鋼板，盡可能的減少焊縫數(shù)量。在條件允許的情況下，通過采用壓型等加工手段提高構(gòu)件的剛性和穩(wěn)定性，來減少因采用拼接或增加加強筋的焊

7、接方式而產(chǎn)生的焊縫，進而減少焊接變形3.1.4考慮胎架的運用船體分段的劃分要考慮到焊接時采用各種工夾具和胎架的可能性。盡可能的在緊固條件下進行船體分段的焊接可以減少變形3.1.5合理的裝配程序根據(jù)實際操作情況，設(shè)計合理的焊接順序，方式及焊接參數(shù)。由于焊接線能量直接影響焊接殘余變形的大小，因此可根據(jù)焊接構(gòu)件的構(gòu)造特點依次分別選擇CO2氣體保護焊、埋弧自動、手工電弧焊焊等3.2施工工藝上預(yù)防焊接變形的措施3.2.1預(yù)留收縮變形量a）收縮變形b）彎曲變形c）波浪變形d）扭曲變形e）角變形圖3-2-1焊接變形的基本形式根據(jù)理論計算和實踐經(jīng)驗，在焊接備料及加工時預(yù)先考慮收縮量，以便焊后工件達到所要求的尺

8、寸和型狀。焊接變形的基本形式如上圖:1-1。3.2.2選擇合理的裝配和焊接順序（1）盡可能使焊縫自由收縮焊接焊縫較多的結(jié)構(gòu)件時，應(yīng)先焊錯開的短焊縫，再焊直通長焊縫，以防在焊縫交接處產(chǎn)生裂紋。79600DWT散貨船雙層底結(jié)構(gòu)較大，焊縫一般較長，可采用逐步退焊法和跳焊法，使溫度分布較均勻，從而減少了焊接應(yīng)力和變形合理的裝配和焊接順序。在焊接T形交叉對接焊時，處于雙層底分段中間的平列接縫時，若先焊接端焊縫，則在焊接邊焊縫時，邊焊縫會產(chǎn)生較大的橫向收縮受阻，容易產(chǎn)生應(yīng)力和變形。因此必須先焊邊焊縫，后焊接端焊縫。船兩端的雙層底的錯開板縫，應(yīng)先焊端焊縫，后焊接邊焊縫?？傊附覶形交叉焊縫時，應(yīng)先焊接腹板

9、焊縫，后焊接面板焊縫。(2）收縮量大的焊縫先焊船體結(jié)構(gòu)中同時存在對接焊縫和角焊縫時，必須先焊對接焊縫，后焊角焊縫。因為先焊的焊縫在收縮時受到的阻力較小，所以先焊收縮量大的焊縫，而對接焊縫在收縮量比角焊縫大，因此應(yīng)該先焊對接縫，然后焊接角焊縫（3）采取對稱焊接對構(gòu)件具有對稱布置的焊縫時，可以采用對稱焊。如果先焊周圍的焊縫，后焊中央的焊縫，那么中央的焊縫的收縮就會受到周圍先焊焊縫所形成的緊固，內(nèi)應(yīng)力必然很大，所以會增大船體的變形，所以應(yīng)先焊接中央焊縫。不對稱焊縫先焊焊縫少的一側(cè)因為先焊焊縫的變形大，故焊縫少的一側(cè)先焊時，使它產(chǎn)生較大的變形，然后再用另一側(cè)多的焊縫引起的變形來加以抵消，就可以減少整個

10、結(jié)構(gòu)的變形。（4）擇合理的焊接工藝方法及施焊方向不同的焊接方法產(chǎn)生加熱區(qū)的大小不同，因而對焊接變形影響也不同。焊接相同厚度鋼板時，自動焊比手工焊變形小，因為自動焊焊接速度快，電流密度大，加熱集中，熔深大。焊接薄板所以，在焊接平直的外板時盡量采用埋弧自動焊。結(jié)構(gòu)時，氣焊最大，手工焊次之，CO2最小。因為CO2焊用細(xì)焊絲，電流密度大，加熱集中，而氣焊火焰加熱區(qū)寬，熱量不集中。當(dāng)焊接較長焊縫時，為了使焊件受熱均勻，采用分中焊法和分段退燒焊法等工藝，能是焊縫長度的溫度分布均勻，以減少內(nèi)應(yīng)力，如圖1-2，直通焊、分中焊、分段退燒焊、兩端到中間焊應(yīng)力分布圖的比較，可知，分中焊和分段退燒焊的應(yīng)力相對小些，則

11、變形也不小。所以一般焊縫長度小于0.5m時，可采用直通焊。焊縫長度在（0.5-4）m,可采用分中焊法或者分段退燒焊法。焊縫長度4m以上，可采用分段退燒焊或者分段跳燒。79600DWT散貨船雙層底分段結(jié)構(gòu)比較長，適采用分段退燒焊或者分段跳燒圖3-2-2直通焊、分中焊、分段退燒焊、兩端到中間焊應(yīng)力分布圖（5）規(guī)范焊接操作焊接規(guī)范與焊接變形的關(guān)系很大。一般CO2氣體保護焊主要是指焊接的電流強度，焊絲的直徑，焊接電壓，速度等，盡量減少熱輸入，使用較小的電流。因為電流越大，輸入到構(gòu)件上的熱量越多。（6）正確的裝配間隙與坡口對接焊縫的收縮變形與對接焊縫的坡口形式、對接間隙、焊接線的能量、鋼板的厚度和焊縫的

12、橫截面積等因素有關(guān)，對接間隙大，焊縫截面積大，焊接能量也大，擴大熱影響區(qū)域，則加大焊接變形。采用相同焊接方式的情況下，通過下圖比較可知V形坡口比X形坡口變形大，所以在有利于開坡口的情況下要優(yōu)先選擇X形坡口。3.2.3預(yù)制反變形在焊接船體雙層底分段時，由于外底板縱縫的橫向收縮變形，兩舷離開胎架平面而向上翹曲，由于79600DWT的雙層底結(jié)構(gòu)分段較大，所以只能采用具有反變形的胎架來控制分段變形，按正確的焊接工藝參數(shù)和焊接程序進行裝焊，使焊后結(jié)構(gòu)符合設(shè)計要求，為此，分段胎架的模板線型必須具有一定的反變形。如圖3-2-3，分段反變形數(shù)值：3.2.4剛性固定法在拼接鋼板時，經(jīng)常沿拼接焊縫接若干個工藝加強

13、板（俗稱馬板）進行剛性固定,焊后待焊件冷卻到室溫再去掉剛性固定，以防止角變形和波浪變形，保證鋼板拼接平整。此方法會增大焊接應(yīng)力，只適用于塑性較好的低碳鋼結(jié)構(gòu)。在裝配焊接雙層底時，經(jīng)常采用馬板將外板與胎架固定，提高結(jié)構(gòu)剛度，減小變形，同時可以保證外形光順、尺寸正確。在分段的吊運過程中，在分段兩端加裝假肋板以增加分段的剛性，減小分段吊運過程中的變形結(jié)論通過半年的工作實習(xí)，真正領(lǐng)會到理論與實踐相結(jié)合的重要性。此次畢業(yè)設(shè)計（論文）是一次鍛煉我們能力的很好的機會。三年的理論學(xué)習(xí)為邁向?qū)嵺`工作打下了堅實的基礎(chǔ)，幾個月的工作實踐，鍛煉出一定的解決現(xiàn)場實際問題的能力。關(guān)于這次比較完整的預(yù)防雙層底結(jié)構(gòu)焊接變形的論文設(shè)計，完全達到了理論與實踐的相結(jié)合。通過查閱與研究大量的相關(guān)文獻資料，學(xué)習(xí)狀態(tài)慢慢脫離了單純的理論學(xué)習(xí)或?qū)嵺`操作，鍛煉了我綜合運用所學(xué)專業(yè)知識和解決實際問題的能力。造船是一個巨大而長周期的工程，如若要求船舶的每個分