船體鋼板焊接發(fā)生變形，你知道如何控制矯正嗎？

摘 要： 船體鋼板在焊接過程中容易變形，且變形具有復(fù)雜性，目前是國(guó)內(nèi)外焊接領(lǐng)域的一項(xiàng)技術(shù)難題。焊接變形問題嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量，只有對(duì)其進(jìn)行合理科學(xué)的分析，找到控制變形的方法，才能解決焊接變形的難題。本文主要講述了船體鋼板焊接中常見的焊接變形、焊接變形產(chǎn)生的主要原因及焊接變形控制的原則以及焊接變形矯正的辦法，有效解決鋼板變形的問題。

關(guān)鍵詞： 船用鋼板；焊接變形；控制矯正

引言：在船體建造過程中，焊接接頭變形對(duì)其性能有著較大影響，使得船體構(gòu)件的強(qiáng)度、韌性下降,最終影響到船舶的建造質(zhì)量。由于船體結(jié)構(gòu)的尺寸較大、形狀較復(fù)雜，因而不易采取單項(xiàng)措施進(jìn)行處理。因此須對(duì)焊接變形產(chǎn)生原因及影響因素進(jìn)行分析，針對(duì)船體建造中各階段的特點(diǎn)，采取不同的措施進(jìn)行處理，以達(dá)到降低變形的目的。

1焊接變形分類

焊縫縱向收縮引起的結(jié)構(gòu)尺寸的縱向縮短，稱為縱向收縮變形。焊縫縱向收縮量一般隨焊縫長(zhǎng)度的增加而增加。是沿焊縫方向的收縮產(chǎn)生的，包括縱向收縮，縱向彎曲等；焊后產(chǎn)生的橫向變形主要是橫向縮短。鋼板越厚橫向收縮量也增加；板厚相同，坡口角度越大橫向收縮量也越大。橫向變形是與焊縫方向垂直的收縮產(chǎn)生的，包括橫向收縮、和角變形等。波浪變形主要出現(xiàn)在薄板焊接結(jié)構(gòu)中，主要是因?yàn)楹缚p縱向縮短對(duì)鋼板邊緣的壓力超過一定的數(shù)值時(shí)，板就會(huì)出現(xiàn)波浪形式的變形，另一種是由于角焊縫橫向收縮不均勻引起的角變形造成的。構(gòu)件焊接后產(chǎn)生的扭曲稱為扭曲變形，它是由于裝配質(zhì)量不好、工件擱置不當(dāng)及焊接方向不合理引起的。

2 影響船體焊接變形的因素

焊接材料的線膨脹系數(shù)，焊接方法，焊接工藝參數(shù)，焊接方向等都是影響焊接變形的原因。在保證焊透的情況下，盡量用線能量較小的焊接工藝參數(shù)。影響焊接變形的因素不是孤立作用的，而是各種因素綜合作用的結(jié)果。

2.1焊接方法和工藝參數(shù)

盡可能讓焊縫自由收縮最大限度減小應(yīng)力對(duì)大型焊接結(jié)構(gòu)，焊接應(yīng)從中間向四周對(duì)稱進(jìn)行。先焊收縮量大的焊縫。對(duì)接焊縫收縮量比角焊縫大，所以同一結(jié)構(gòu)中這兩種焊縫并存時(shí)，盡量先焊對(duì)接縫。根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)具體情況，盡量采用較小的工藝參數(shù)，如采用小直徑焊條和小電流；如果焊接電流較大，那么焊接速度也要加快，以減少焊件受熱范圍，達(dá)到減小焊接應(yīng)力和變形的目的。

2.2 焊縫在結(jié)構(gòu)中的位置

焊縫在結(jié)構(gòu)中布置的不對(duì)稱，是造成彎曲變形的主要因素。對(duì)于復(fù)雜的船體焊接構(gòu)件中和軸上下有許多焊縫，距中和軸距離也不同，非常容易產(chǎn)生彎曲變形。所以應(yīng)盡量使焊縫的分布對(duì)稱舯剖面的中和軸，避免在容易產(chǎn)生變形的方向或應(yīng)力集中的位置布置焊縫。焊縫距中和軸越遠(yuǎn)，焊接收縮力對(duì)中和軸的力矩越大，焊接的彎曲變形也越大。所以焊縫應(yīng)布置在中和軸上或盡量靠近中和軸，以減少?gòu)澢�變形�?/p>

2.3 裝配和焊接程序

金屬結(jié)構(gòu)的剛性大小是影響變形的因素，剛性大的結(jié)構(gòu)焊后不易產(chǎn)生變形，剛性小的結(jié)構(gòu)焊后容易產(chǎn)生變形。合理的裝配焊接程序是減小焊接變形的首要條件。先裝配成整體再進(jìn)行焊接的順序是合理的，有利于減小變形。裝焊程序能引起構(gòu)件剛性變化和重心改變，對(duì)控制變形有很大影響。因此就整個(gè)結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)而言，這就有邊裝配邊焊接和裝配成整體后再焊接兩種方式可選。對(duì)于簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)來說，采用后一種方式，可減少?gòu)澢�變形�?/p>

3 控制船體焊接變形的原則與方法

焊接過程中的剛性條件和熱變形是影響變形的主要因素。控制殘余變形應(yīng)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工工藝兩個(gè)方面采取措施。

在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，為了控制船體焊接變形，船廠在生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出了許多措施，如對(duì)稱布置焊縫，保證強(qiáng)度的前提下減小焊縫尺寸和長(zhǎng)度，在裝配焊接時(shí)使用簡(jiǎn)單胎夾具等。

在施工工藝方面，為了控制船體焊接變形應(yīng)做到：1）在沒有強(qiáng)制應(yīng)力下進(jìn)行船體裝配；2）采用自動(dòng)埋弧焊和氣體保護(hù)焊工藝；3）合理選擇焊接參數(shù)和裝焊順序。

焊接工藝是船體施工中的重要工藝之一。合理的焊接工藝是減少焊接變形，減少應(yīng)力集中的有效方法。在焊接工藝上盡可能合理運(yùn)用剛性固定法，反變形法。剛性固定法和反變形法是控制焊接變形的基本方法。剛性固定法是船廠施工中常采用的一種控制變形的方法，是將構(gòu)件固定在具有足夠剛性的平臺(tái)上，待焊接構(gòu)件上所有焊縫冷卻到室溫時(shí)再去掉剛性固定。船廠在生產(chǎn)過程中廣泛使用各種形式剛性固定法，如鋼板對(duì)接時(shí)加馬板，薄板對(duì)接時(shí)加壓鐵等。

反變形法是根據(jù)結(jié)構(gòu)焊后可能產(chǎn)生的變形，預(yù)先把焊件人為地制成一個(gè)大小相等，方向相反的變形，使焊件焊后變形很小，甚至消除。如放樣時(shí)預(yù)放反變形量，反變形的大小由經(jīng)驗(yàn)確定，在焊接生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，只要反變形值恰當(dāng)，就能得到較滿意的形狀。

4 焊接變形的控制矯正

船舶建造中，雖然在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工工藝上采取措施可控制變形，因?yàn)楹附颖旧淼奶攸c(diǎn)，產(chǎn)生變形是不可避免的，對(duì)超要求的必須進(jìn)行矯正。矯正工藝只限于矯正焊接構(gòu)件的局部變形，對(duì)于船體結(jié)構(gòu)的整體變形只能通過預(yù)放余量來補(bǔ)償。矯正焊接變形的辦法有兩種，即機(jī)械矯正和火焰矯正法。機(jī)械矯正法是利用機(jī)械力的作用來矯正結(jié)構(gòu)焊后變形一般用壓力機(jī)或矯平機(jī)。機(jī)械矯正只能用于塑性良好的材料。

火焰矯正法是通過對(duì)變形構(gòu)件伸長(zhǎng)部分金屬進(jìn)行火焰集中加熱。冷卻后，焊接構(gòu)件部分金屬獲得不可逆的塑性變形，使整個(gè)變形得到矯正。火焰矯正法對(duì)塑性差的材料要慎用。要適當(dāng)控制火焰溫度，溫度過高材料機(jī)械性能降低，溫度過低使矯正效率降低。冷卻速度對(duì)矯正效果無影響，因此船廠多采用邊加熱邊噴水的方法，以提高效率。

5結(jié)論

總之，船舶建造過程中，焊接變形控制技術(shù)是焊接領(lǐng)域的技術(shù)難題之一。焊接變形與材料、焊接工藝等因素有關(guān)，只能通過控制焊接變形，并對(duì)焊接變形進(jìn)行矯正，來滿足船舶強(qiáng)度和使用性能要求。