船體整體建造中應力集中的消除技術

黃堅

摘 要：船舶的性能與建造過程中的焊接工藝參數有著密切的關聯，如果焊接部位出現應力集中現象，將會對船體的強度造成影響。基于此，文章分析了船舶整體建造過程主要部件的質量控制，圍繞建造過程中針對消除應力集中的工藝展開探究，總結產生應力集中現象的主要原因，并在此基礎上制定出合理的工藝方案，可為相關施工人員提供參考。

關鍵詞：船舶建造 焊接工藝 應力集中

隨著船舶制造業的發展，對船舶整體質量提出了較高的要求，由于船舶的特殊性，在建造過程中通常采用整體建造法，但在此過程中各類受力構件極容易受到影響，會在局部位置產生應力集中現象，進而致使結構變形。基于減少應力集中的目的，在建造過程中應具有針對性地制定出合理的施工工藝，由此消除應力集中現象，確保船體建造質量。

1.船舶整體建造過程主要部件的質量控制分析

1.1船舶整體建造船臺地基的質量控制

在進行基礎船臺建造時，宜引入重型壓路機，由此提升碾壓質量，確保船臺的承壓能力達到設計標準。在壓實過程中，應對左右舭部等部位進行澆筑處理，由此形成邊長為0.75m的方形水泥墩。在此部分結構的作用下，可以顯著提升船臺的承載能力。在設置好方形水泥墩后，應在其中選定10來個固定監測點，由此展開檢測工作，全面掌控船體變形特性。

要想全面提升船體胎架質量，就必須做好前期的設計工作，首先對船體基線進行測量，由此明確船臺的首尾高差情況；對船舶的結構形式進行分析，以此為參考確定主胎架龍骨的數量，而后采用鐵墩對其進行定位處理，進而提升其穩固性。根據船舶的使用需求，單個墩的承載量至少應達到10t。此外，在確定胎架龍骨間距時，應綜合參考主龍骨的間距，二者應具有一致性，而后使用測量工具對胎架龍骨的平整度進行測量，確保二者共處一個平面上。

1.2船舶整體建造船臺龍骨板鋪裝及底板肋骨線勘劃的質量控制

（1）在實際操作過程中，應注重激光經緯儀的擺放位置，即需要位于船臺中心線的端點位置，而后發射激光至尾端位置。此時需要設置多個點，將其連接后便可成為船臺中心線，各個點的距離宜控制在1.5～2m范圍內。

（2）當結束船臺的鋪裝作業后，應在船臺底板中心線上畫出對應的肋骨位置線，線應由多個跨檔點構成，而后對肋骨進行編號，賦予其獨一的身份。

（3）在高度標桿上設置高度線，此外還需要設置基準水線等各類理論高度線。經過此環節后，可以提升后續船臺鋪裝等作業的精確性。

2.船舶整體建造過程消除應力集中工藝分析

2.1采用合理的焊接順序和方法

（1）無論是鋼板還是焊縫，必須確保其一側具有一定的自由收縮性。

（2）對焊縫的性質進行分析，對于剛性拘束較小的焊縫應優先進行處理。

（3）若出現構架與板接縫相交的情況，此時在形成對接縫的同時還會形成角接縫，在焊接時應優先對前者進行處理。

（4）對所需焊接的部位進行分段，在焊接過程中首先需要對中部進行焊接，而后向左右兩端同時延展，由此提升結構的均勻性。

（5）對于存在于同一斷面內的構件而言，應注重焊接工序：首先進行大接頭對接縫的處理，當結束此部分作業后，再對其他構件對接縫進行處理，最后進行角焊縫處理。基于此方式，可以大幅緩解大接頭的殘余拉應力。

（6）若角接縫的位置貼近大接頭肋骨處，此時應優先對大接頭進行焊接，而后再進行此部分焊接。

2.2選擇合理的焊接工藝參數

在確保焊接質量的前提下，應在最大程度上減小焊接線能量，具體來說：對于手工電弧焊方式而言，應將焊接電流穩定在下限狀態，此時可以緩解焊件的受熱程度，削弱焊接的殘余應力。

2.3預留變形余量

在進行裝焊補板作業時，受其結構特殊性的影響，無法進行自由的收縮，此時便會產生應力集中現象，并致使結構出現裂紋，在對焊縫進行焊接作業時會產生一個較大的拉力，此時結構板出現拉平現象，進而減小焊接殘余應力。

2.4焊接電流電壓的控制

在整個船舶建造過程中廣泛使用了手工電弧焊技術，其技術施工原理見圖1，該技術對焊接電流的依賴程度極高，當電流值超出正常范圍時便會出現焊縫熔深現象，此時極容易形成結構凸起；當電流值低于正常范圍時，便會存在難以起弧的問題，并對焊接進度造成影響，極容易出現熄弧現象。在船舶建造過程中，應對焊條的直徑進行分析，以此為參考設置合理的焊接電流值。在實際操作過程中，諸如藥皮等材料均會對電流造成影響，因此即便焊接電流足夠大，但受藥皮高度導電性的影響，便會導致木材出現過熱脆化現象。此外，當熔池凝固所需的時間較長時，焊縫的寬度也將隨之增加；當焊接速度超出正常范圍時，便會縮短熔池冷卻時間，此時極容易出現氣孔、裂縫等現象。在確定焊接速度時，應對焊接運條方式進行分析。通常情況下，運條方式大多表現為橫向擺動式。由于船舶工程對焊縫的晶粒密度提出了較高的要求，因此在建造過程中應遵循多道、多層的焊接方式。

3.焊縫缺陷產生原因及防止措施

總結船舶建造經驗可知，焊縫的形式多種多樣，對應的成因也存在差異，此時需要采取針對性的措施加以解決，具體內容如表1所示。

船舶建造是一項極為復雜的工程，其與船體構件有著密切的關聯。在船舶建造過程中，需依據所選用的構件確定合適的焊接速度，設置監測點頻繁對船臺基線等參數進行測量；并展開數據對比工作，明確船體結構的變形狀況，由此做出針對性的改正，從最大限度上緩解應力集中現象。

4.結束語

綜上所述，在船舶建造過程中極容易受到應力集中現象的影響，此時構件會出現明顯的開裂現象。對此，文章提出了可行的應力集中消除措施，具體涉及焊接工序、工藝參數以及電流控制等多方面內容，基于多方位的工作，最終消除應力集中現象，推動船舶建造工作的開展，提升船舶的整體性能水平。

參考文獻：

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