淺議船舶建造中船體變形的預(yù)防及矯正

謝理歡 王爽

摘 要：作為一項(xiàng)較為系統(tǒng)的工程，船舶建造過程中經(jīng)常會發(fā)生船體變形等問題，而引起船體變形的因素多如牛毛，需要視具體情況而分析。針對船體變形現(xiàn)象，需要第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題，第一時(shí)間進(jìn)行分析解決，否則會引發(fā)一系列后續(xù)問題，比如強(qiáng)度削弱、尺寸偏差等等，影響船舶建造的整體工期和質(zhì)量。本文以船舶建造過程中的船體變形為分析對象，就其中的原因進(jìn)行了闡述，就相關(guān)的預(yù)防及矯正提出了一些看法。

關(guān)鍵詞：船舶建造;船體變形;預(yù)防措施;矯正方法

眾所周知，船舶建造的精度控制是非常復(fù)雜的一項(xiàng)工作，需要對其進(jìn)行嚴(yán)格的執(zhí)行，才能有最后預(yù)期的造船質(zhì)量。而就精度控制而言，船體變形的控制又是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容。作為一種經(jīng)常發(fā)生的變形現(xiàn)象，為使板架平整度符合要求，可以實(shí)施相關(guān)的矯正舉措，但是以往往船體的外觀美感會有一定的降低，會對線型產(chǎn)生一定的影響，還有可能造成造船計(jì)劃的延期、船舶使用安全性能的降低，影響到船舶企業(yè)的外在形象。有鑒于此，就“如何預(yù)防船體變形以及如何矯正船體變形”進(jìn)行分析是非常必要的，也具備重要的理論價(jià)值。

一、船舶建造過程中船體變形產(chǎn)生的原因

第一個(gè)就是原材料方面的原因。船舶的制造離不開鋼材這些主要的原材料，所以在選擇鋼材的時(shí)候，稍有不慎，便有可能導(dǎo)致后期船體發(fā)生變形。比如說不同型號的鋼材料，具備不一樣的性能。在具體的制造過程中，經(jīng)高溫鍛煉，鋼材的機(jī)械性能有可能已經(jīng)發(fā)生了一些觀察不到的變化。在焊接不銹鋼材料的時(shí)候，變形的產(chǎn)生的可能性會很大。在焊接碳鋼材料的時(shí)候，變形產(chǎn)生的可能性較小。假如不銹鋼材料發(fā)生了變形，加熱矯正的方法也就不再適用了。當(dāng)然，船舶的類型也有很多，制造不同種類的船舶，其鋼材料的選擇也是不一樣的，需要按照具體情況進(jìn)行真確的選擇，這里就需要綜合考慮鋼材料的成本以及不同的性能等等。

第二個(gè)就是焊接方面的原因。船舶的制造，離不開焊接工藝的進(jìn)行。無論是主船體和其他構(gòu)件之間的連接，抑或是總段與不同分段之間，都需要焊接工序的開展。但是焊接也是一門技術(shù)活，如果不能夠?qū)徤鲗Υ瑯O有可能導(dǎo)致鋼材料的大變形。即便是慎之又慎，一些變形也是在所難免的。比如焊接進(jìn)行的時(shí)候，鋼材料的某處面積被加熱，其上散步的溫度是高低不一的，焊接點(diǎn)處較高，就會導(dǎo)致一些區(qū)域受熱不均勻，不相容的應(yīng)變就會因此而發(fā)生。還有就是焊接進(jìn)行的時(shí)候，相關(guān)人員的專業(yè)能力參差不齊，計(jì)劃中的工序沒有得到全面的操作執(zhí)行，以及焊接穿線收縮導(dǎo)致的變形等等，這些都有可能讓船體產(chǎn)生變形。

第三個(gè)就是一些外力方面的原因。比方說，在吊分段的時(shí)候，吊鉤會產(chǎn)生很大的力，這樣的力有可能讓船體發(fā)生變形。在焊接船體的時(shí)候，船體如果發(fā)生了磕磕碰碰或者被撞的情況，也有可能發(fā)生變形。再有就是最初設(shè)計(jì)的時(shí)候存瑕疵、方案工藝選擇失誤以及矯正不夠精準(zhǔn)等等原因，也有可能讓船體發(fā)生變形。

二、船舶建造過程中船體變形的有效預(yù)防措施

首先的一點(diǎn)就是，焊接工序要選對。比如拿分段建造來說，需要最先焊接外板內(nèi)的焊縫，縱橫構(gòu)架間焊縫以及構(gòu)架和外板的焊縫，這里面的先后順序是很有講究的，分段翻身之前先按照內(nèi)底板，翻身之后，再對焊接架構(gòu)和內(nèi)底板的焊縫進(jìn)行焊接，隨后最后通過外板的焊接封底焊。整體建造也是一樣，需要嚴(yán)格執(zhí)行焊接的相關(guān)順序。當(dāng)然，每一家船廠的情況不一樣，需要按照造船的實(shí)際情況進(jìn)行焊接的工序安排，一旦確定了程序，就需要不折不扣地嚴(yán)格執(zhí)行下去;其次還要做好合理的預(yù)留。船舶建造的每一道工序都很關(guān)鍵，所以在收縮余量這一塊，要真正做到預(yù)留妥當(dāng)。預(yù)留得不足的話，尺寸就無法完全保證。預(yù)留得太大的話，可能會產(chǎn)生一些不必要的浪費(fèi)，對船廠的成本產(chǎn)生影響;再有就是反變形措施的選擇，也就是說，焊接之前，對反變形量進(jìn)行一個(gè)事先的留出，根據(jù)預(yù)估的焊接之后可能會產(chǎn)生的變形量，預(yù)留的反變形量應(yīng)當(dāng)稍稍大于這個(gè)數(shù)，或者等于這個(gè)數(shù)值，但是兩者的量應(yīng)當(dāng)是反方向的。這個(gè)反變形量的確定，需要根據(jù)相關(guān)人員的經(jīng)驗(yàn)，也需要結(jié)合焊接的具體方法、所焊接構(gòu)建的大小等進(jìn)行一些必要的計(jì)算;最后一點(diǎn)就是剛性固定方法的選擇。這種方法對變形的控制來說非常奏效，即是運(yùn)用各種裝配夾具或者臨時(shí)的支撐加強(qiáng)，來固定被焊接的構(gòu)件，待到所有的焊接縫處的溫度達(dá)到正常室溫之后，固定裝置才可以去掉。

三、船舶建造過程中船體變形的有效矯正方法

第一個(gè)就是機(jī)械矯正法，也就是船舶系統(tǒng)常說到的冷加工方法。這種方法的原理相對比較簡單，主要是借助外部的一些力量，針對已經(jīng)產(chǎn)生變形的構(gòu)件，讓其發(fā)生相反的變形，從而與之前的變形相互作用，以臻塑性抵消的目標(biāo)。在通常情況下，產(chǎn)生塑性變形抵消的外力有很多，可以使用壓力機(jī)，可以使用錘子，也可以使用矯直機(jī)，要視具體情況進(jìn)行合理的選擇。

第二個(gè)就是水貨矯正法，也就是船舶系統(tǒng)常提到的熱加工法。這種方法運(yùn)用起來極為方便，而且也很活泛。其原理是讓材料產(chǎn)生壓縮塑性變形，來抵消之前所發(fā)生的變形，先是要對材料的一部分區(qū)域進(jìn)行加熱處理，加熱完成之后立即進(jìn)行冷卻處理，從而讓其產(chǎn)生收縮。細(xì)分起來的話，這樣的方法又可以分為圓點(diǎn)水火矯正、帶形水火矯正等等。水火矯正法對變形較為嚴(yán)重的構(gòu)件作用更大，矯正的質(zhì)量和效果會更好，但是也有其缺點(diǎn)，就是不能在一處區(qū)域反復(fù)施用，不然的話，會對材料的性能產(chǎn)生影響。

四、結(jié)語

綜上可知，船體發(fā)生變形，是一種較為普遍的現(xiàn)象。所以在制造船舶的進(jìn)程中，因焊接施工導(dǎo)致的船體變形是很正常的，通常也是沒有辦法規(guī)避的，只要能夠針對不同的原因采取合適的措施予以應(yīng)對，最大程度地進(jìn)行預(yù)防，加上精準(zhǔn)措施的實(shí)施，就可以最大限度地減少船體發(fā)生的變形，或者矯正船體發(fā)生的變形，從而保障船舶建造的質(zhì)量與建造的周期。

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