張磊

（黑龍江省航道局）

摘 要：在船體建造過程中，焊接技術是一種比較常用的方式，但是，一旦該項技術應用不到位，會導致船體出現焊接變形，嚴重影響船體建造質量。本文就船體焊接變形的原因進行綜合分析，并提出科學化的控制策略，僅供相關人員參考。

關鍵詞：船體建造；焊接變形；原因；控制策略

就船體建造的實際情況來看，焊接技術是影響船體建造質量的一項重要因素，一旦焊接接頭部位出現變形，不僅阻礙接頭實際功能的有效發(fā)揮，并且給船體建造整體美觀性和柔韌性產生一定影響。因此在船體建造過程中應當積極采取有效措施對焊接變形進行科學化控制，為船體建造質量提供可靠的保障。

一、船體焊接變形原因的分析

建造船體時的主要構成部件有熱軋鋼板、冷軋鋼板和型鋼等等，要將這些部件通過焊接連接到一起，形成一個整體。從制造工藝方面來分析，焊接變形產生的主要原因有以下幾點：熱應力、外力以及殘余應力。

熱應力變形是在進行焊接時，金屬材料受熱的不均衡或者冷卻所致的變形情況。在焊接時，使用高溫電弧作為加熱源進行加熱，熱影響區(qū)域和焊縫處的金屬表面溫度十分高，金屬發(fā)生膨脹，其附近區(qū)域的金屬還處于常溫狀態(tài)，阻礙了受熱區(qū)域金屬的膨脹，從而導致了變形的出現。

外力產生的變形一般是由于焊接時的碰撞或者超載所造成的。

殘余應力最主要的是焊接時的殘余應力。在完成對某個區(qū)域的焊接工作后，焊縫處開始進行收縮，而附近的金屬處于常溫狀態(tài)，對其收縮產生了影響，從而導致了焊接殘余應力的產生。

二、船體焊接變形的相關因素

1.焊接工藝參數和焊接方法

焊接方法的不同導致焊接時的收縮量產生差異。在焊件的厚度沒有差別的情況下，在縱向收縮方面，多層焊要比單層焊小，造成這種結果的原因是，在進行多層焊時，先進行焊接的地方在冷卻之后有效的阻止了后焊接區(qū)域的收縮。直接退焊的收縮程度要大于分布退焊，在進行分步退焊時，焊接區(qū)域的受熱較為均衡，從而沒有集中的形成壓縮塑性變形。焊接工藝參數對焊接變形產生影響主要是由于線能量的緣故。在通常情況下，線能量越大其壓縮塑性變形就越大，使得部件的收縮程度也較大。

2.焊縫的截面面積及其長度

通常來講，焊縫的長度越大其在縱向的收縮程度也就越大，焊縫的寬度越大，其在橫向的收縮程度也越大。同時，其橫向收縮程度還受鋼板的厚度以及坡口和接頭的形式的影響。在進行手弧焊的過程中，鋼板的厚度越大其收縮程度就越大，對于厚度相同的鋼板，相比于V形的坡口，X形的坡口收縮程度較小，相比于對接焊縫，比角焊縫的橫向收縮程度較小。

3.焊縫所處的位置

焊縫位置的不同對焊接變形程度造成著較大的影響。在一般情況下，若焊縫的位置與構件的重心線相對稱，則焊接時的形變較為單一，基本上只存在橫向和縱向的收縮，反之，若二者不對稱，將會產生較為復雜的彎曲形變，這是由于當二者的距離較遠時，產生的收縮力與部件中心軸之間的力矩變大，從而導致較大幅度的彎曲形變。這就要求我們要盡可能的將焊縫置于中心軸附近，避免彎曲形變的產生。

4.焊接裝配步驟

焊接裝配步驟的不同會導致部件重心發(fā)生位移，其剛性發(fā)生變化，從而較大程度的影響焊接變形。所以對整個結構來說有兩種焊接裝配的方式，分別是在裝配的過程中焊接，裝備完畢后進行焊接。如果其結構較為簡單，我們通常在裝配完畢后再進行焊接，對于較為復雜的結構，使用在裝配的過程中進行焊接。

三、如何對船體焊接變形進行有效控制

在船體建造過程中，為了對焊接變形進行科學化控制，應當在準確把握焊接變形影響因素的基礎上，找準焊接變形控制的切入點，從而優(yōu)化控制措施，加強船體焊接質量控制。通過研究可知，船體焊接過程中，塑性應變和熱應變是導致焊接變形的重要因素，并且實際控制難度較大。為確保在船體建造過程中能夠將焊接變形控制在最低水平，在船體焊接過程中應當從結構、材料、工藝等角度入手，采取有效措施來對船體焊接變形進行科學化控制。

1.優(yōu)化船體設計

為降低船體焊接變形發(fā)生幾率，應當結合船體建造的具體情況，優(yōu)化船體設計，保證船體各部分強度滿足相關船體建造相關標準，在此基礎上，對焊縫長度進行合理控制，并結合船體焊接的是需求，對焊接坡口類型進行優(yōu)化選取，確保焊縫與部件中心軸保持良好的對稱狀態(tài)，進而在沖壓件的作用下縮短焊縫，從而為船體焊接質量控制創(chuàng)造有利條件。

2.規(guī)范施工工藝

第一，合理選擇裝配焊接程序。為加強船體焊接變形控制，在實際焊接施工過程中應當合理選擇裝配焊接程序，這就要求施工技術人員在準確把握船體焊接施工實際標準的基礎上，適當預留伸縮量。尤其是要結合船體結構大小情況對焊接施工技術進行優(yōu)化調整，保證焊接均勻性。以工字梁為例，為避免出現焊接裂縫，應當控制好伸縮量確保其能夠實現自由收縮，從而保證焊接施工質量。一般情況下，焊接施工中以一次性焊接的方式開展不對角焊接，并留出一部分縫隙，為焊接質量控制打下良好的基礎。

第二，對收縮量大的部位進行優(yōu)先焊接。以存在筋板的工字梁為例，在實際焊接施工操作中，技術人員往往優(yōu)先焊接筋板的角焊縫，隨后焊接腹板和面板等部位，最大程度上避免角焊縫區(qū)域出現橫向收縮裂縫而影響焊接質量。

第三，合理使用對稱焊接。在船體焊接施工中，通常情況下技術人員以對稱焊接的方式對對稱狀態(tài)且具有一定剛性的截面進行焊接，確保將彎曲形變控制在合理范圍內，從而對焊接變形進行有效控制，保證焊接質量。待焊縫形成對稱結構后，安排兩名焊接人員開展對稱焊接施工。

第四，為加強船體焊接施工質量控制，降低焊接變形發(fā)生幾率，應當結合焊縫實際情況采取適當的焊接方法。若實際焊縫長度超出一米，則應當采用交替焊接法或分段退焊法。若實際焊縫長度處于半米到一米之間，則應當采用分中對稱焊法，從而保證焊接施工質量。

除此之外，焊接施工中還可以通過以下幾種方式對焊接變形進行有效控制：（1）反變形法。反變形法是指對變形狀況進行提前的預判，在焊接前，留有一個等量的反方向的形變，這樣就會在焊接結束后不會出現變形的情況，實現接口的完美融合。（2）剛性固定法。部件的剛性越大，焊接后發(fā)生的變形越小。這種方法是對產生的形變進行限制，適用于波浪變形和對角變形的情況。（3）預熱法。導致焊接變形的原因是受熱的不均衡，因此，對部件進行適當的預熱，能夠有效的避免焊接變形的產生。在進行預熱溫度的選取時，主要依據部件的材料和厚度。

四、結束語

總而言之，船體焊接變形是影響船體建造質量的重要因素，一旦焊接操作不到位，會影響船體接頭的實際功能的有效發(fā)揮，并且會影響船體的強度和韌性。為進一步將船體焊接變形控制在最小范圍內，應當從優(yōu)化船體設計和規(guī)范施工工藝兩方面入手，減少焊接變形的發(fā)生，切實保證焊接質量滿足船體建造的相關標準。本文的研究尚存在不足之處，未來將進一步開展深入研究，以確保對船體焊接變形進行科學有效的控制。

參考文獻：

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