淺談船舶建造中船體變形的預防及矯正

盧冬冬

摘要：在船舶建造的過程中，船體變形是較為常見的現象，造成其變形的原因有很多種。如果不能夠及時采取有效的措施會導致尺寸出現偏差，結構不穩定以及強度降低等后果，會對后期的工作造成一定的影響，導致工期延長。對船舶建造過程中造成船體變形的原因進行分析，提出有效的預防措施和矯正方法。

關鍵詞：船舶建造；船體變形；預防措施；矯正方法

在船舶建造的過程中，對精度進行嚴格控制能夠有效的保證船舶建造的質量。而對進度控制影響的重要因素就是船體變形。船體變形是船舶建造的過程中一種較為常見的現象，一般情況下，船體變形后能夠通過矯正來滿足板架平整度的要求，但是依然會存在一些不良的后果：船舶的美觀受到影響；增加了矯正的工作量，延長了建造周期，不能夠按時交船，對企業信譽造成影響；矯正會影響線型，導致船舶吃水改變，影響船舶性能；會影響船舶的使用壽命以及安全性。因此，對船舶船體變形的原因進行探究，并且對其進行有效的預防和矯正，具有重要的意義。

1船舶建造過程中造成船體變形的原因

1.1原材料的原因導致船體變形

產品質量的好壞除了受到生產工藝以及設備的影響外，其中原材料的影響因素也非常重要。針對船舶制造企業來說，鋼材是其生產的主要原材料，因此，在船舶建造的過程中，對于鋼材的選擇至關重要。鋼材的不同會導致其機械性能也不相同，在造船的過程中，鋼材由于經受過高溫，可能其機械性能已經發生了變化，這種變化對船舶的變形會有一定的影響。如不銹鋼在焊接的過程中變形會遠遠高于碳鋼，而且變形后不適合進行再次加熱矯正。不同類型的船舶對于鋼材的要求也是不相同的，就需要在進行船舶設計的過程中，有針對性的進行材料選擇，同時還要注意考慮到鋼材的成本，最重要的是考慮鋼材的適用性，如果適用性較差，很容易就會出現船體變形的現象。

1.2焊接因素導致的船體變形

在船舶建造的過程中，主船體和各個建造構件、各個分段和總斷之間需要采用焊接工藝。在焊接的過程中會導致鋼材的變形，主要是因為，一是在焊接的過程中，鋼板出現了部分區域的加熱，在焊接點處局部的溫度很高，在焊縫處以及附近區域出現受熱不均的現象，從而產生了不相容的應變。二是在實際的焊接過程中，由于管理水平、焊工的技術水平以及焊工素質等原因的影響會出現一些沒有按照施工程序施工的現象，導致船體變形。三是在焊接的過程中，前期工序焊接質量的影響。此外還有由于裝配余量不足導致焊接穿線收縮變形。

1.3外力因素引起的變形

在整個船舶建造的過程中，外力作用也會造成船體變形。例如，在對分段進行吊起的過程中，吊鉤產生的作用力導致船體變形；船體在焊接的過程中，由于磕、碰、摔、撞等情況導致變形。造成船體變形的因素有很多種，除了上述主要的因素外還包括不合理的結構設計、建造方案和施工方式的不同選擇，矯正不到位等。

2船舶建造的過程中船體變形的有效預防措施

2.1對焊接的程序進行正確選擇

在船舶建造的過程中，針對分段建造法，常用的焊接程序是：先進行外板里面焊縫的焊接，縱橫構架間焊縫以及構架和外板的焊縫，只有進行內底板的安裝，再進行分段翻身，之后對焊接架構和內底板的焊縫進行焊接，最后通過外板的焊接封底焊。針對整體建造法，常用的焊接程序是：對骨架間的連接焊進行焊接，之后對殼板間的橫向和縱向焊縫進行焊接，最后進行骨架結構和殼板間的連接角焊的焊接。在焊接的過程中，如果能夠把殼板間的縱向焊接放在最后進行焊接能夠有效的減少船體縱向變形，這種焊接方式要造船企業要求很高的工藝。造船企業在船舶建造的過程中，可以結合自身的造船方式進行選擇最佳的焊接程序，在對焊接程序進行選擇后，需要嚴格按照焊接的程序和規范進行操作，減少焊接引起的變形。

2.2對收縮的余量進行合理的預留

在船舶建造的過程中，收縮余量的預留應當合理，如果過大就會造成材料資源的浪費；如果太小，不能夠保證相關的尺寸。造船企業應當按照實際以及施工的工藝對收縮余量進行合理的預留。

2.3采取有效的反變形措施

在船舶建造的過程中，船體裝配焊接前，對船體分段或者構建先預留一個反變形值，這個數值的大小應當等于或者大于分段焊接后的變形值，但是是相反方向的。反變形措施也稱為變形補償控制，主要針對船體總尺寸的收縮變形及中垂（或中拱）進行變形量的彌補！目前主要采取的措施是在線型放樣中及胎架上施放反變形量！根據經驗，一般來說可在縱向每檔肋距加放1mm的焊接收縮量，橫向每檔肋距加放0.5mm的焊接收縮量，可較好地抵消總尺寸的縮短；在每檔肋距施放1mm高度反變形，可較好地抵消船體中垂（或中拱）變形！這兩種反變形措施都具有良好的補償效果！

2.4合理使用剛性固定措施

控制剛性固定法是將構件固定在具有足夠剛性平臺或胎架上，待構件上所有焊縫冷卻后再去掉剛性固定的方法，一般在無反變形的情況實施，多應用于各種船體構件的施焊過程。采取這種措施可使構件的變形遠小于自由狀態下焊接所產生的變形，特別用來防止角變形和波浪變形效果明顯。

3在船舶建造的過程中船體變形的有效矯正方式

通常而言，為了減少船體結構的變形，在進行船體結構建造時均會通過做好結構設計和施工方法合理選擇的方式來避免和控制焊接變形。但盡管采取這些控制措施，變相還是會存在，主要是由于船體結構建造工藝本身就具有復雜性特點，加上焊接過程也非常容易受到各種主客觀因素的影響，所以這種焊接變形可以說是一種勢必會存在的，無法避免的現象。處理這一問題的方法就是在變形出現后進行進一步的矯正，使其形狀盡可能最靠近原始狀態。一般使用矯正工藝是主要是針對焊接構建的局部變形而言，比較彎曲或者波浪變形，但是對船體的整體變形則一般難以起到很好矯正作用。目前最常見的變形方法主要有火焰矯正法和機械矯正法兩種。

3.1火焰矯正法

該方法的作用原理是在對變形結構的金屬進行火焰加熱，這些加熱部位冷卻后就會出現一種壓縮塑性變形，這種變形是一種不可逆的變形類型，如此就能夠實現矯正變形的目的。但是，需要注意的是火焰矯正法是直接對準構件加熱，且一般均會消耗材料的塑性，所以對于一些脆性比較差的材料而言，這種矯正方法還是慎用為好。另外，在進行火焰集中加熱過程中，必須要非常注意控制加熱溫度，盡可能保持溫度在一個適中的位置，避免溫度過高或者過低影響機械性能和無法實現矯正目的。

3.2機械矯正法

所謂的機械矯正法就是通過外部機械用力施壓與變形結構，使結構恢復原態的一種矯正方法。這種矯正方式相對于火焰矯正法而言具有不會消耗材料塑性的特點。但是，同樣由于該方法會造成金屬的冷作硬化，影響金屬的塑性。所以，一般情況下不能在塑性比較差的材料中使用。這種矯正方法一般使用的機械設備主要有定床、大型油壓機等比較大力的機械設備。

4結語

船體變形在船舶建造的過程中是一種普遍出現的現象，特別是由于焊接所引起的變形更是無法避免。因此，在船舶建造的過程中，需要采取有效的預防和矯正措施，減少和矯正船體變形，促進船舶質量提高，保證船舶性能，縮短船舶建造的周期。

參考文獻

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（作者單位：大連中遠海運重工有限公司）