浅谈船舶建造中船体变形的预防及矫正

卢冬冬

摘要：在船舶建造的过程中，船体变形是较为常见的现象，造成其变形的原因有很多种。如果不能够及时采取有效的措施会导致尺寸出现偏差，结构不稳定以及强度降低等后果，会对后期的工作造成一定的影响，导致工期延长。对船舶建造过程中造成船体变形的原因进行分析，提出有效的预防措施和矫正方法。

关键词：船舶建造；船体变形；预防措施；矫正方法

在船舶建造的过程中，对精度进行严格控制能够有效的保证船舶建造的质量。而对进度控制影响的重要因素就是船体变形。船体变形是船舶建造的过程中一种较为常见的现象，一般情况下，船体变形后能够通过矫正来满足板架平整度的要求，但是依然会存在一些不良的后果：船舶的美观受到影响；增加了矫正的工作量，延长了建造周期，不能够按时交船，对企业信誉造成影响；矫正会影响线型，导致船舶吃水改变，影响船舶性能；会影响船舶的使用寿命以及安全性。因此，对船舶船体变形的原因进行探究，并且对其进行有效的预防和矫正，具有重要的意义。

1船舶建造过程中造成船体变形的原因

1.1原材料的原因导致船体变形

产品质量的好坏除了受到生产工艺以及设备的影响外，其中原材料的影响因素也非常重要。针对船舶制造企业来说，钢材是其生产的主要原材料，因此，在船舶建造的过程中，对于钢材的选择至关重要。钢材的不同会导致其机械性能也不相同，在造船的过程中，钢材由于经受过高温，可能其机械性能已经发生了变化，这种变化对船舶的变形会有一定的影响。如不锈钢在焊接的过程中变形会远远高于碳钢，而且变形后不适合进行再次加热矫正。不同类型的船舶对于钢材的要求也是不相同的，就需要在进行船舶设计的过程中，有针对性的进行材料选择，同时还要注意考虑到钢材的成本，最重要的是考虑钢材的适用性，如果适用性较差，很容易就会出现船体变形的现象。

1.2焊接因素导致的船体变形

在船舶建造的过程中，主船体和各个建造构件、各个分段和总断之间需要采用焊接工艺。在焊接的过程中会导致钢材的变形，主要是因为，一是在焊接的过程中，钢板出现了部分区域的加热，在焊接点处局部的温度很高，在焊缝处以及附近区域出现受热不均的现象，从而产生了不相容的应变。二是在实际的焊接过程中，由于管理水平、焊工的技术水平以及焊工素质等原因的影响会出现一些没有按照施工程序施工的现象，导致船体变形。三是在焊接的过程中，前期工序焊接质量的影响。此外还有由于装配余量不足导致焊接穿线收缩变形。

1.3外力因素引起的变形

在整个船舶建造的过程中，外力作用也会造成船体变形。例如，在对分段进行吊起的过程中，吊钩产生的作用力导致船体变形；船体在焊接的过程中，由于磕、碰、摔、撞等情况导致变形。造成船体变形的因素有很多种，除了上述主要的因素外还包括不合理的结构设计、建造方案和施工方式的不同选择，矫正不到位等。

2船舶建造的过程中船体变形的有效预防措施

2.1对焊接的程序进行正确选择

在船舶建造的过程中，针对分段建造法，常用的焊接程序是：先进行外板里面焊缝的焊接，纵横构架间焊缝以及构架和外板的焊缝，只有进行内底板的安装，再进行分段翻身，之后对焊接架构和内底板的焊缝进行焊接，最后通过外板的焊接封底焊。针对整体建造法，常用的焊接程序是：对骨架间的连接焊进行焊接，之后对壳板间的横向和纵向焊缝进行焊接，最后进行骨架结构和壳板间的连接角焊的焊接。在焊接的过程中，如果能够把壳板间的纵向焊接放在最后进行焊接能够有效的减少船体纵向变形，这种焊接方式要造船企业要求很高的工艺。造船企业在船舶建造的过程中，可以结合自身的造船方式进行选择最佳的焊接程序，在对焊接程序进行选择后，需要严格按照焊接的程序和规范进行操作，减少焊接引起的变形。

2.2对收缩的余量进行合理的预留

在船舶建造的过程中，收缩余量的预留应当合理，如果过大就会造成材料资源的浪费；如果太小，不能够保证相关的尺寸。造船企业应当按照实际以及施工的工艺对收缩余量进行合理的预留。

2.3采取有效的反变形措施

在船舶建造的过程中，船体装配焊接前，对船体分段或者构建先预留一个反变形值，这个数值的大小应当等于或者大于分段焊接后的变形值，但是是相反方向的。反变形措施也称为变形补偿控制，主要针对船体总尺寸的收缩变形及中垂（或中拱）进行变形量的弥补！目前主要采取的措施是在线型放样中及胎架上施放反变形量！根据经验，一般来说可在纵向每档肋距加放1mm的焊接收缩量，横向每档肋距加放0.5mm的焊接收缩量，可较好地抵消总尺寸的缩短；在每档肋距施放1mm高度反变形，可较好地抵消船體中垂（或中拱）变形！这两种反变形措施都具有良好的补偿效果！

2.4合理使用刚性固定措施

控制刚性固定法是将构件固定在具有足够刚性平台或胎架上，待构件上所有焊缝冷却后再去掉刚性固定的方法，一般在无反变形的情况实施，多应用于各种船体构件的施焊过程。采取这种措施可使构件的变形远小于自由状态下焊接所产生的变形，特别用来防止角变形和波浪变形效果明显。

3在船舶建造的过程中船体变形的有效矫正方式

通常而言，为了减少船体结构的变形，在进行船体结构建造时均会通过做好结构设计和施工方法合理选择的方式来避免和控制焊接变形。但尽管采取这些控制措施，变相还是会存在，主要是由于船体结构建造工艺本身就具有复杂性特点，加上焊接过程也非常容易受到各种主客观因素的影响，所以这种焊接变形可以说是一种势必会存在的，无法避免的现象。处理这一问题的方法就是在变形出现后进行进一步的矫正，使其形状尽可能最靠近原始状态。一般使用矫正工艺是主要是针对焊接构建的局部变形而言，比较弯曲或者波浪变形，但是对船体的整体变形则一般难以起到很好矫正作用。目前最常见的变形方法主要有火焰矫正法和机械矫正法两种。

3.1火焰矫正法

该方法的作用原理是在对变形结构的金属进行火焰加热，这些加热部位冷却后就会出现一种压缩塑性变形，这种变形是一种不可逆的变形类型，如此就能够实现矫正变形的目的。但是，需要注意的是火焰矫正法是直接对准构件加热，且一般均会消耗材料的塑性，所以对于一些脆性比较差的材料而言，这种矫正方法还是慎用为好。另外，在进行火焰集中加热过程中，必须要非常注意控制加热温度，尽可能保持温度在一个适中的位置，避免温度过高或者过低影响机械性能和无法实现矫正目的。

3.2机械矫正法

所谓的机械矫正法就是通过外部机械用力施压与变形结构，使结构恢复原态的一种矫正方法。这种矫正方式相对于火焰矫正法而言具有不会消耗材料塑性的特点。但是，同样由于该方法会造成金属的冷作硬化，影响金属的塑性。所以，一般情况下不能在塑性比较差的材料中使用。这种矫正方法一般使用的机械设备主要有定床、大型油压机等比较大力的机械设备。

4结语

船体变形在船舶建造的过程中是一种普遍出现的现象，特别是由于焊接所引起的变形更是无法避免。因此，在船舶建造的过程中，需要采取有效的预防和矫正措施，减少和矫正船体变形，促进船舶质量提高，保证船舶性能，缩短船舶建造的周期。

参考文献

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[2]范庆，周烈.船舶建造中变形的预防、控制与矫正[J].江苏船舶，2008，01：20-21.

[3]张宁园，张绪旭.船体结构焊接变形的控制与矫正[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2013（07）.

（作者单位：大连中远海运重工有限公司）