淺析船舶建造過程中薄板變形問題及其控制方法

李靖

摘要：在具體實施船舶建造時，應保證薄板結構的穩定性以及質量符合建造標準，才能確保船只在航行的過程中具備較強的安全可靠性。現如今，如何通過相應手段合理控制薄板變形已然成為了造船行業重點關注的問題。本文主要說明了各個施工流程引發薄板發生形變的主要原因，并根據相關的建造經驗，對不同階段控制薄板變形的有效工藝措施進行了詳細的總結，并給予合理的控制措施防止發生薄板變形。

關鍵詞：船舶建造;薄板變形;工藝控制

引言：部分船舶建造企業為了在船舶建造過程中減輕船舶重量，并合理提升船舶整體的結構強度，通常對選取工藝拘束較小。結構更加穩定且易加工成型的材料實施焊接作業，由于薄板焊接結構的本身構造過于簡單，且工藝性能也符合相應的標準，在船舶建造領域深受建造人員的喜愛。但受到自身特性的影響，在具體實施薄板焊接時，會時常發生薄板形變以及收縮狀況等，嚴重導致船舶在航行的過程中沒有較強的航行穩定性，當發生失穩時，就難于矯正。現如今，以上狀況已然成為了較難解決的問題。除此之外，對于焊接結構設計以及維護而言，業內仍處于理論研究階段，無法適用于實際的焊接工藝流程，因此，相關企業應根據實際的經驗進行優化，進一步完善相關的矯正工藝，并積極提升船舶建造的業務水平，為企業經濟效益奠定良好的基礎。

1.薄板變形的主要因素

薄板變形的狀況主要集中在船舶建造堆放吊裝以及片體等流程。施工工藝不符合標準時也會造成相應的薄板變形，而焊接工藝是最容易發生薄板變形的工藝階段，其中相應的材料以及施工技術等主要因素也會促使薄板變形的狀況更為嚴重，無法通過科學合理的手段控制薄板形變狀況。在具體開展薄板的堆放吊裝時，應合理管控薄板的堆疊數量，防止薄板的堆疊數量遠遠超出承重臺的承重范圍，從而引發形變。因此，在具體開展施工時應事前做好壓強控制以及計算工作，積極避免受力集中從而導致吊裝階段的薄板發生形變。其次，在日常開展船舶建造的過程中，由于技術以及精度等約束，船舶制造企業普遍運用激光切割技術切割薄板，相較于激光切割口，等離子切割機口更加粗糙，產生的形變程度更為嚴重，通常只有排水量值較高的大型船只，使用等離子切割技術切割薄板才不會影響船只的正常運作，薄板發生形變的概率也會明顯降低，即使出現較小幅度的變形也可以通過沖壓機以及外力拉伸等方式進行優化。除此之外，焊接作為影響薄板發生形變的主要因素，雖然焊接技術引發薄板發生形變的因素較多，其根本原因在于焊接過程中產生的熱變形以及焊件剛性條件，由于薄板的形狀、尺寸大小以及流程等都是作為影響焊件剛性的重要條件，而焊接工藝的數量以及截面大小等特征都會在過程中產生相應的熱量，從而影響薄板發生熱變形，這些重要因素都是互相綜合起來從而對焊接結構造成了相應的影響[1]。

2.薄板變形的有效控制工藝

2.1堆放吊裝期以及下料加工期

由于堆放薄板的平臺承重能力有限，合理控制壓強，這才是此階段應重視的問題。因此，應確保堆放平臺的接觸面更為憑證，保證受力均勻，并合理提升薄板與支撐平臺的接觸面積，適當降低堆放層數以及高度，并進一步減輕薄板自身的重量。其次，板材吊裝流程可以運用門架支撐薄板，并減少平臺所承受的重量，保證平臺受力均勻，從而降低形變的幾率，避免運用鋼板夾吊裝防止中止層受壓，從而產生相應的應變，并遵循下大上小的基本原則，從而優化配送方案，既要合理降低配送時長，還要將薄板疊放整齊[2]。

當具體實施加工時，當薄板直徑超出3mm并低于10mm時，可以運用等離子切割方式以此確保結構更為穩定，同時邊線較為平整光滑，也沒有明顯的形變狀況，而切割面應與薄板保持垂直角度，根據不同種類的薄板以及設計厚度制定相應的標準，尺寸差應小與3mm，以此降低薄板在加工流程的變形概率[3]。

2.2拼版階段的控制措施

拼版作為焊接技術的重要階段，焊接速率以及質量取決于施工現場的平整程度。因此，長期開展項目運營的船舶建造廠應定期整理施工現場，根據相關標準每月進行1或2次的整地工作。其次，焊接的具體參數應根據相應的設計參數制定，合理控制焊接過程中的電壓以及電流，進一步提升焊接效率，同時還應保證焊接的整體質量符合相關標準。除此之外，還應重視焊接過后產生的折角，當發生相應的形變狀況時，應在第一時間內合理運用沖壓法實施反約束變形，與此同時，也應注意循環應變作用下從而引發的金屬疲勞，當發現焊縫冷卻時，應立即停止相應的作業，并在2mm以內的折角可合理運用氣刨重焊的方式。最后，當檢測薄板是否發生形變時，應以直線木樣作為對比標準，以此減少拼版階段的不規則變形，具體工藝參數如表1所示[4]。

2.3組立階段的變形控制

組立階段區分為中小組立、片體階段以及大組立階段，片體階段通常采取角焊機實施焊接工作，當焊接工作完成后，工藝標準應采取水火矯直，其直線度變差應低于3mm，為制備相應的片體時，應在水平框架平臺具體開展相應的工作，片體焊接也應采取退縮焊接法，未待焊區預留出充足的空間。其次，片體球以及扁鋼都應采取角焊機機型實施焊接作業，并將相應的電壓以及電流控制在基準范圍內，同時確保焊接順序的準確性。除此之外，完成水火矯直后，可以上片體裝焊，為后續吊運工作提供有利幫助，直線度也應約束在3mm以內，加排后并組裝成一體，并合攏接口。而控制薄板變形的主要方式為自由邊活絡加排法，充分防止通焊孔的數量超出相關標準，保持焊縫位置的平衡，配備T型材料以及橫向扁鋼，并合理應用角焊機進行預焊作業，當結構較為復雜時，應運用間隔跳焊的方式開展焊接工作[5]。

大組立階段的胎架水平度不得超出3mm，并運用胎架輔助支撐的方式對相應的材料以及片體結構進行支撐作業，要想充分減少結構的變形幅度，應將自由辯的分段脫胎融入組立結構中，基準板以及胎架的連接都應采取小鐵板以此降低結構的變形程度，并合理管控焊接作業以及火工矯直工藝，同時液壓確保胎架平整，而焊接的流程也要遵循相應的質量標準，先對外板進行接縫以及對接縫，然后在實施內角焊縫補工，最后在完成相應的對外板角焊縫焊接[6]。

結束語：

總而言之，誘發薄板產生形變的主要因素就是焊接位置的不對稱以及方向錯誤等，因此，應根據上述內容以及意見，合理優化焊接工藝，確保焊接作業符合相關標準。

參考文獻：

[1]王順平，覃樂紅，姜其力. 重力約束控制薄板焊接變形方法在船舶建造中的應用[J]. 船海工程，2019（A01）：155-158.

[2]王勇，莊廣傾，閆立，等. 高效焊接技術在客滾船建造中的研究應用[J]. 華東科技（綜合），2020，000（001）：P.1-1.

[3]譚安全，林虹兆，劉元丹. 滾裝貨船薄板焊接變形及對策分析[J]. 機械制造文摘-焊接分冊，2019，000（002）：29-33.

[4]葛華. 船體建造過程中精度控制要點研究[J]. 商品與質量，2019，000（017）：248-249.

[5]曾祥英、吳光文、雷明、汪志強. 上層建筑薄板焊接變形控制研究[J]. 船舶工程，2020，v.42（S1）：418-423.

[6]畢見亮，李洪斌，劉宏濤. 論船舶薄板焊接的變形問題及控制方法[J]. 農家科技（下旬刊），2019，000（003）：182.