船舶薄板焊接防变形技术

船舶薄板焊接防变形技术Forthesamehorsepowerofthemarinedesiel,tominimizethehullweightisthekeyfactorinordertoraisethesteelshipspeed.Atpresent,thinhighandhighertensilesteelplatesarewidelyusedforhullstructures.Insuchcase,howtodealwiththeplateweldingdeformhasbecomeaheadachetechnicalproblem.Theauthermadeafullstudyonthisproblemandfinallysummarizedaseriesofpracticalweldingtechniquesforthethinhullplates.Thenewtechniqueshavebeenjustifiedsuccessfullyduringtheshipconstruction.钢船体由铆接改为焊接是一个划时代的改革，但同时又带来一个焊接变形问题，特别是厚度为2-4毫米的薄钢板焊接变形尤其严重，怎样防备和控制薄板焊接变形是一个世界性问题。为解决这个问题各船厂都在不停探究，但到当前为止都还没有一套有效、完好的举措。薄板船体焊接变形主要表现为：一根根肋骨构架印形于表的所谓“瘦马现象”；在纵向呈较大面积高低不平的“波涛变形”；在板格范围内局部高低不平的“凹凸变形”；由火工和敲打造成的“橘子皮效应”。这些不一样形式的焊后变形严重地影响了船体的外观质量。船舶为了航速的需要尽量减少船体重量，采纳了高强度或较高强度的薄钢板，如上层建筑采纳δ=2.5-4毫米较高强度的903钢板，加工、装置后有较大的内应力，焊接后会比一般钢板产生更大的变形；同时，上层建筑在设计中不参加总强度计算。这样对上层建筑的建筑来说，防备薄板焊接变形便成了主要的质量问题。致使薄板焊接变形的影响要素好多，当前对薄板焊接防变形技术的研究，主要重视于工艺技术的研究。在进行了大批的检查研究和工艺试验后，在生产中探究出一套卓有成效的控制方法，主要举措以下。优化板缝部署，精准控制余量优化板缝部署在施工设计图纸上，板缝的部署是依据船舶构造设计和板材的规格来决定的。实质采买的板材规格常常与设计的规格有所不一样，需要从头部署板缝；同时设计图纸中的板缝部署常常对工艺性考虑不周，简单惹起焊接变形。因此动工前一定认真剖析板缝部署状况，将实质的数据进行优化排列，以减少焊接惹起的曲折变形。优化板缝部署的四个原则为：尽量把焊缝部署成与中心轴相对称；在知足规范的前提下，把板缝设置在构造件邻近，借助构造件的刚性来减少焊缝变形；在多板构成的壁板和平台尽量使用大板，减少焊缝数目；在焊缝订交中尽量部署成“十”字接头，防止“T字”接头的出现。讲究余量散布，提升无余量下料装置率为了保证薄板构造装置的尺寸，在传统的施工工艺中，一般构造都留有必定的余量，留待装置时再进行切割。这样的施工方法，固然能保证分段尺寸的质量，但由于在装置过程中的二次切割，增添了受热的变形和内应力，对分段变形的控制和后续工序的施工都带来了不利的影响。经剖析确立，改变传统做法，采纳在分段接头处单边留有余量，其余地点一律改为不留下料余量，使大多数板材下料剪切一次成功。采纳这样的举措，在施工中可减少加热次数和加热量，有效控制装置过程薄板的变形。推行焊后滚平易无码焊接技术板缝焊后滚平薄板焊接不论事先采纳何种预防举措都只好减少变形量而不可以除去变形，焊接后变形是不免的。按传统工序拼板焊后安装构架，这样板部位变形很难办理，靠火工校订，一方面很难收到理想成效，另一方面火工多了又会出现橘子皮现象。采纳构架安装前先除去拼板焊接变形的举措，把切割好的薄板放在固定平台上装焊，焊后用十三星滚平机滚压除去焊接变形。因为用机械的方法除去焊缝的焊接变形，减少了火工工作量，也为构架安装和最后减少整体变形打下了基础。推行无码焊接在过去的造船中，焊了很多拉码把钢板固定于胎架上是保证线型和防备变形的主要工艺，这类方法给薄板带来的码脚迹和弧坑，需进行大批的割、批、补、磨等工作。既增添了变形又损伤了钢板，为改变这一状况，采纳无码焊接技术，可有效控制薄板焊接变形。现行施工工艺采纳的无码焊接工艺是：使用磁吸码，用磁力把钢板固定于胎架上，不至损害钢板，也防止了繁琐的修理工作。以压代拉，在平台或胎架上安装板材时采纳压铁压紧来实现线型符合和防备变形。先装构架后焊板缝，的确需要在胎架上焊接的板缝，也要改变传统的先焊板缝后装构架的做法，采用拼板后先进行构架安装，装好构架后一同烧焊，利用构架来限制板的焊接变形。限制使用工艺拉条，在上层建筑分段、总段装置中不轻易采纳焊拉条和支撑，尽量利用纵横壁板自身互相的支持来实现定位，一定要焊支撑或拉条时也只好焊在构架上，绝不一样意焊在板中。实行全方向CO2气体保护焊薄板的焊接变形是因为板材遇到不平均的局部加热和冷却的影响，内部产生了不平衡应力所惹起的，变形的大小与输入的热量有亲密的关系，减少热量的输入是控制变形的有效举措。采纳下边公式计算手工焊和CO2保护焊的能量输入，剖析对照发现，采纳CO2气体保护焊可大大地减少热量的输入。Q=0.2

ηUI/V式中：Q为焊缝焊接线能量；η为电弧热利用系数；U为电弧电压；I为焊接电流；V焊接速度。经计算对0%，可见用

2-4毫米的薄板采纳CO2气体保护焊对

CO2

气体保护焊的线能量仅为手工焊的

30-4控制焊接变形是十分有效的。依据理论和试验研究成就，自行改造MZ-400型自动焊机控制箱，改良电压负反应电路，减少车间电网颠簸对焊接的影响，解决埋弧自动焊在4毫米板的平对接焊，达到雅观平坦，熔深达到焊接规定。改造CO2焊机解决小于3毫米板的平对接和平角焊，也达到理想的成效。采纳KS—1型（日产）CO2全方向垂直自动焊机解决分段对接自动焊。在进行了充分工艺试验的基础上，确立了不一样部位/不一样板厚采纳不一样型号焊机以及用不一样的参数，解决上层建筑全方向使用CO2气体保护焊，对上层建筑薄板防变形起了重点的作用。严格控制和正确使用火工技术火工校订是薄板防变形技术的最后一道举措，但火工校订是一理论性强、技术复杂的工作，用得不好反而给薄板带来新变形和新问题。对船上上层建筑薄板使用火工校订技术，在做了大批模拟变形火工试验研究，并做了几十种火工技术方案后，明确火工技术实行的控制原则，改变传统使用火工校订工艺采纳较低热值的DKL工业气体。经过试验研究和建筑实践，探究出一套对903薄板变形改正卓有成效的办法。明确了不一样的变形要选择不一样的加热方法（主要用条形法、圆圈法、链状法和“十字法”）来解决，不一样构造和不一样部位要采纳不一样的方式办理，同时其操作方法和选择工作参数也要不一样，不一样板厚的903板选择不一样工作参数以下表：板厚(mm)2-34-5加热喷嘴(号)11加热测试温度(°C)<550<600加热宽度(mm)10-2010-20水火距离(mm)100100挪动速度(mm/s)30-4020-30采纳火工校订方法的原则以下：下料和构件组装所产生的变形一定校订后再上分段安装；在分段建筑达成后只对骨材吊装接口边沿的变形进行火工校订，减少火工加热次数；在校订施工中要严格履行规定的工作程序和选定的火工参数，特别是要严格控制加热温度不得任意改正；绝对严禁用铁锤敲击，一定锤击时只好用木锤和塑料锤；903钢板温度在200-350℃区间为兰脆区，在该温度内严禁任何形式的锤击，免得产生微裂纹；对板的局部凹凸变形采纳小火圈加热形式，火圈直径为

20毫米，从外到内，火圈疏密视状况而定；板的纵向波涛在增强材双侧边沿条形加热火路距离构架

5毫米，采纳隔档加热的方法控制整体变形；构架变形可采纳加外力和烧火联合的方法，用外力帮助校订变形；板缝角变形用条形加热法；同一部位加热次数不得超出3次。前面说起的四个方面是解决903薄板焊接防变形的主要举措。实质生产中还应采纳其余举措：如采纳先滚平再剪切下料；对歪曲变形的板，先火工校订再滚平下料，下料后再次滚平，最后送去装置。考虑到薄板从下想到装置、焊接成型需要多次吊运，过去吊运惹起变形也相当严重，因此一定改良吊运方法和条件，在薄板加工全过程吊运采纳磁吸吊机，对加工后尺寸大小不一或有形的工件采纳专制钢板吊架床转运。采纳这些举措，可有效控制吊运环节产生变形。在上层建筑分段制作中还采纳预舾装工艺等，这些都是有效控制薄板焊接变形的举措。采纳上述综合举措后，最后质量