船體修理改裝中的變形控制工藝探析

錢煒

摘要：船體改裝一直都是造船工業(yè)中非常重要的部分，做好船體改裝，可以讓船體保持原裝的狀態(tài)，并發(fā)揮出良好的經(jīng)濟價值，同時船體改裝中很多時候會出現(xiàn)變形的問題，會對船體造成一定影響，甚至給船體留下一些安全風險。因此在船體改裝中，要注重對變形的控制。科技迅速發(fā)展，如今在船體改裝中，變形控制的工藝技術也是在不斷更新，本文對船體改裝中如何進行變形控制展開分析，希望對提升船體改裝的整體水平是有一定幫助的，有效控制船體改裝中出現(xiàn)的變形情況，減少船體改裝中的安全隱患。

關鍵詞：船體;修理改裝;變形控制工藝

一、船體改裝變形控制的必要性

結(jié)合船體改裝的特點，在實際工作中，要將原本的受力平衡打破，并建立新的平衡，在建立的過程中，就容易出現(xiàn)變形的情況。船體改裝中的變形，有兩種原因。一方面是因為力的作用，導致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，另一方面就是結(jié)構(gòu)上的作用力出現(xiàn)了變化。船體改裝的實際開展中，結(jié)構(gòu)變形是隨處可見的，多數(shù)的結(jié)構(gòu)變形，對船體整體不會形成嚴重的威脅，但是有少數(shù)變形，會導致船體的一些功能失效，影響到船舶的正常航行，甚至讓船舶失去承運的能力。

二、船體改裝中結(jié)構(gòu)變形的分類

（一）大開口工藝作業(yè)引起的變形

在船體改裝中，通常來說大開口部位主要是甲板、船底以及旁板。若是甲板的開孔太大，導致艙口圍變形，那么就會導致船舶在凈水浮臺下，出現(xiàn)左右類似的結(jié)構(gòu)變形。從結(jié)構(gòu)的角度上分析，在船體改裝船體改裝的實際開展中，有五分之一的幾率出現(xiàn)中縱強度富裕情況。

（二）持續(xù)受力構(gòu)件改造中整體強度受損而引起的變形

若是在船體改裝中會，縱向構(gòu)件受到破壞，導致整體的強度降低，從而船體的整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定的變形。從維修的角度上看，對船體中的構(gòu)件進行切割，主要是涉及到完全切割以及局部切割兩個部分。比如在船體改裝中要增加艙壁，要對橫斷面進行局部切割，就要容易造成結(jié)構(gòu)變形。在船體改裝中若是出現(xiàn)這一問題，比如要將船體切斷進行加長，在進行船體維修的時候，主要是對斷面以及周圍的區(qū)域變形情況進行重點觀察。

（三）連續(xù)工藝孔引起的變形

在船體改裝中，進行連續(xù)開孔，是十分常見的工藝過程，特別是在雙底、甲板等部位，這種開孔的工藝在實際的應用中，對船體會形成連續(xù)的影響，這樣導致原本的受力結(jié)構(gòu)連續(xù)收到大面積的損壞，導致出現(xiàn)大面積的變形。這種情況下進行變形控制，在船體改裝中是很難避免的，若是變形的規(guī)模比較大，就容易給船體的安全以及尺寸造成一定的問題，也會影響到船體的質(zhì)量。

三、船體改裝結(jié)構(gòu)變形控制方案

（一）局部變形控制方案

所謂的局部變形，就是在船體改裝中局部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形，對于這種變形，采取的控制方式，主要是以合理性臨時破壞以及永久性的扶持作為主要的手段。首先，在船體改裝，要注重對工藝孔為主的合理選擇，在船體改裝中要對工藝孔進行合理設計，選擇科學合理的位置進行開孔，或者盡量減少開孔的數(shù)量，避免給船體結(jié)構(gòu)造成負面影響，減少對原本受力平衡的沖擊。另外在船體改裝的開孔作業(yè)中，需要盡量提升開孔的精度，保證構(gòu)件和工藝孔之間的充分配合，在進行連續(xù)開孔的時候偶，要注重優(yōu)先使用間斷開孔的手段和方式，主要是避免橫艙壁上進行開孔，同時開孔的尺寸，要控制在橫艙尺寸的三分之一范圍里，避免受力平衡受到嚴重的影響。

其次，在船體改裝中，要注重對臨時扶強材料的合理使用。對變形進行控制的時候，適當運用扶強材料，主要是對工藝孔周圍、切斷構(gòu)件以及原本結(jié)構(gòu)進行扶強。對扶強材料進行設置要按照合理的原則，保證原本的結(jié)構(gòu)力能實現(xiàn)延續(xù)，避免出現(xiàn)變形的情況。這種控制方式，通常對工藝孔周圍使用的扶強材料，可以用扁鋼或者型鋼，起到扶強的作用，控制工藝孔引起的變形。切斷構(gòu)件方面，可以用焊接和與原本構(gòu)件相同的材料，起到扶強的效果。結(jié)合船體改裝的實際情況，選擇適當?shù)姆鰪姴牧希苊馐芰ζ胶馐艿經(jīng)_擊后出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形的情況，在船體改裝中是十分常用的一種控制手段。

最后，在對連續(xù)受力構(gòu)件進行船體改裝的時候，可以用臨時代替的方式進行控制。

（二）船體改裝中整體變形的控制方案

首先，在船體改裝前，要對船體進行詳細的測量控制，對船體尺寸情況有全面了解，便于后期對船體改裝中的變形情況進行評估。在實際改裝中，要用制定頻率對船體進行定期測試，及時發(fā)現(xiàn)船體中的變形情況，并及時采取處理措施，避免變形的情況不斷嚴重，增加返工的風險。

其次，在浮態(tài)以及做鄔的情況下進行控制。因為船體本身的構(gòu)造，當在靜水狀態(tài)下時，主甲板會形成垃圾，很容易導致中拱變形，讓一些材料的塑性鑒定，從而出現(xiàn)尺寸上的變化。比如在橫艙壁以及內(nèi)地板連接的位置，本身是進行控制的重要部位，這個部分是力集中以及分散的重要樞紐，可以讓力實現(xiàn)有效的傳遞。這就意味著一旦這個部位的力失效，就會導致傳力出現(xiàn)中斷，上部分構(gòu)架就會出現(xiàn)坍塌的情況，讓艙室的尺寸也會出現(xiàn)一定的變化，艙蓋將會無法順利匹配。

最后，要注重連續(xù)工藝孔施工中的管理和控制。在船體改裝的實際開展中，連續(xù)工藝孔的施工，會影響到船體的力學平衡，因此這個環(huán)節(jié)進行變形控制，有一定的技術難度。一般情況下，在施工中要按照合理的原則。首先，交替開孔，也就是工藝孔要進行間斷開孔，將一批封閉焊接之后，才能進行后一批的開孔。另外在同一艙室內(nèi)的開孔面積，不能超過總面積的一半。其次，要注重強度上的保證，在進行開孔的時候，原本的結(jié)構(gòu)要保持一定的強度，若是有安全隱患，要先采取扶強的措施，保證原本結(jié)構(gòu)的強度，再進行開孔施工，讓船體改裝更加安全。

推行無碼焊接。在以往的修造船中，焊了許多拉碼把鋼板固定于胎架上是保證線型和防止變形的主要工藝，這種方法給薄板帶來的碼腳印和弧坑，需進行大量的割、批、補、磨等工作。既增加了變形又損傷了鋼板，為改變這一狀況，采用無碼焊接技術，可有效控制薄板焊接變形。現(xiàn)行施工工藝采用的無碼焊接工藝是：

1）使用磁吸碼，用磁力把鋼板固定于胎架上，不至損傷鋼板，也避免了繁雜的修補工作。

2）以壓代拉，在平臺或胎架上安裝板材時采用壓鐵壓緊來實現(xiàn)線型吻合和防止變形。

3）先裝構(gòu)架后焊板縫，確實需要在胎架上焊接的板縫，也要改變傳統(tǒng)的先焊板縫后裝構(gòu)架的做法，采用拼板后先進行構(gòu)架安裝，裝好構(gòu)架后一起燒焊，利用構(gòu)架來限制板的焊接變形。

4）限制使用工藝拉條，在上層建筑分段、總段裝配中不輕易采用焊拉條和支撐，盡量利用縱橫壁板自身相互的支持來實現(xiàn)定位，必須要焊支撐或拉條時也只能焊在構(gòu)架上，絕不允許焊在板中。

5）實施全方位CO2氣體保護焊。薄板的焊接變形是因為板材受到不均勻的局部加熱和冷卻的影響，內(nèi)部產(chǎn)生了不均衡應力所引起的，變形的大小與輸入的熱量有密切的關系，減少熱量的輸入是控制變形的有效措施。采用下面公式計算手工焊和CO2保護焊的能量輸入，分析對比發(fā)現(xiàn)，采用CO2氣體保護焊可大大地減少熱量的輸入。

Q=0.2ηUI/V

式中：Q為焊縫焊接線能量;η為電弧熱利用系數(shù);U為電弧電壓;I為焊接電流;V焊接速度。經(jīng)計算對2-4毫米的薄板采用CO2氣體保護焊的線能量僅為手工焊的30-40%，可見用CO2氣體保護焊對控制焊接變形是十分有效的。

根據(jù)理論和試驗研究成果，自行改造MZ-400型自動焊機控制箱，改進電壓負反饋電路，減少車間電網(wǎng)波動對焊接的影響，解決埋弧自動焊在4毫米板的平對接焊，達到美觀平整，熔深達到焊接規(guī)定。改造CO2焊機解決小于3毫米板的平對接和平角焊，也達到理想的效果。選用KS—1型（日產(chǎn)）CO2全方位垂直自動焊機解決分段對接自動焊。在進行了充分工藝試驗的基礎上，確定了不同部位/不同板厚選用不同型號焊機以及用不同的參數(shù)，解決上層建筑全方位使用CO2氣體保護焊，對上層建筑薄板防變形起了關鍵的作用。

6）嚴格控制和準確使用火工技術。火工校正是薄板防變形技術的最后一道措施，但火工校正是一理論性強、技術復雜的工作，用得不好反而給薄板帶來新變形和新問題。對船上上層建筑薄板使用火工校正技術，在做了大量模擬變形火工試驗研究，并做了幾十種火工技術預案后，明確火工技術實施的控制原則，改變傳統(tǒng)使用火工校正工藝選用較低熱值的DKL工業(yè)氣體。經(jīng)過試驗研究和建造實踐，摸索出一套對903薄板變形矯正行之有效的辦法。明確了不同的變形要選擇不同的加熱方法（主要用條形法、圓圈法、鏈狀法和“十字法”）來解決，不同結(jié)構(gòu)和不同部位要采用不同的方式處理，同時其操作方法和選擇工作參數(shù)也要不同，不同板厚的903板選擇不同工作參數(shù)。

四、船體改裝變形控制的作業(yè)保證

在船體改裝中開展嚴格的管理措施，并逐漸向著高授權度以及項目專業(yè)化管理的方向發(fā)展。在如今的船體改裝中，多數(shù)采用項目管理，在一定權限內(nèi)實現(xiàn)應急處理，從而提升船體改裝的實際效率。在船體改裝中，一方面進廠之前要將做好工程方面的交接，對船體展開詳細的勘驗，對船體改裝中要進行控制的重點進行明確，并了解主要作業(yè)的范圍。其次，要按照對船體的勘察結(jié)構(gòu)，制定好船體改裝的方案，選擇適當?shù)牟牧希瑢κ┕し桨高M行優(yōu)化，做好各個部分的技術交底，對材料做好質(zhì)量檢驗以及管理。在船體改裝的作業(yè)中，要保持各部分的良好溝通，及時采取管控手段。

結(jié)論：總之，船體改裝是非常復雜的工程，在船體改裝的實際開展中，要注重對各類因素的嚴格控制，尤其是在變形控制方面，要采取合理的工藝手段以及管控措施，保證船體的安全性以及可靠性。

參考文獻：

[1]李洋鋼.淺談船舶建造中船體變形與控制[J].中國高新區(qū)，2017（14）：105-106.