探究大型散货船的船体结构焊接工艺

陶景

摘 要 大型散货船的结构不但庞大，更是极为复杂的，焊接技术是其中最为关键的工艺方式，所以，科学管控大型散货船中典型的焊接技术，对于提升传统焊接质量、缩减船体造价成本、减少船体的制造周期来讲有极为关键的作用。文中探究大型散货船中典型的焊接接头方式和焊接变形管控措施等内容，增加科学焊接方式的应用。

关键词 大型散货船；船体结构；焊接工艺；研究；应用

在船舶建造行业中，船体不见出现焊接变形的情况，不但会对造船工艺流程的有序进行产生不良影响，更会严重降低船体构造的承载能力，影響船体构造的精准尺寸和外形。使用焊后矫正再去矫正参与变形的方式，不仅会延误船体建造周期，更会增加传播建造成本，并且还会导致整个船体质量欠缺稳定性等后果，所以，对于造船业来讲，对船体结构部件焊接变形的管控与消除工作是极为关键的。对大型散货船来讲，结构非常复杂，焊接两较大，焊接变形是一定要重视的工作内容。

1 简述焊接变形

焊接变形氛围两种形式，一种是焊接过程当中产生瞬态热变形，另一种则是在室温条件下形成的参与变形。焊接变形出现的原因是因为构件在实际焊接中受热不均引起的。因为受热不均会让焊缝和附近热影响区域的金属在实际焊接中刑场压缩塑性的变形，在冷却过程中产生遇冷收缩，最终造成构件产生焊接变形，对实际制造建造工作来讲，焊后残余变形是备受关注的内容[1]。

2 对焊接变形情况的进行管控的有效措施

2.1 焊接顺序

焊接顺序是整个焊接工艺中的关键环节，对船舶构件按照科学的焊接顺序进行焊接，会对焊接强度、装配精准度产生直接影响。文中在有限元模拟技术的帮助之下，验证焊接技术的科学设计，以达成对焊接变形的有效管控，并且对这种方式在大型散货船焊接过程中实际应用进行探究。带挂舵壁的分段焊接，属于大型散货船整个建造工作中的重难点，这是因为这种船体尾部分段构造较为复杂，特别是其中使用到挂舵壁的焊接顺序就更为关键。

对船体结构和挂舵壁间的焊接，要使用双数焊工的对称焊接方式，这样能从中间向两弦以及前后依次焊接，这是一种比较科学的焊接顺序。为了能更为直观地展示出对称焊接顺序对焊接变形的管控作用，这里也可以使用有限元方式，对挂舵壁和外部构造进行科学的简化，并且划分网格，使用双椭球热源对瞬态热力进行计算。这样的结构焊接出现变形一般集中在挂舵壁上，易于产生一定的倾斜角度，使用合理的焊接技术进行焊接，焊后变形的情况会得到有效控制，与不合理焊接技术下产生的变形量会有明显减少，而未优化焊接顺序和焊接技术的焊接工作，出现焊接变形的数量较多。也就是说，科学的设置焊接顺序，能对焊接产生的变形进行有效管控。

2.2 增加结构的刚性

因为大型散货船的建造工序较为复杂，因此要进行分段制作，这个时期会面对很多轻薄构件的焊接，这些构件焊接过程中如果出现较为突出的尺寸误差，会直接导致后续的拼装误差情况产生。对焊接变形来讲，将其完全清除掉是不现实的，大型散货船传统构造分段中，焊道分布具有明显的不规则形，无法用科学的焊接顺序来控制变形情况的产生。鉴于此，为了能避免焊接变形情况超出标准值设计范畴，可在其中增加刚性固定，能切实减少焊接工作中产生的变形。

在较为轻薄的梁型构件焊接过程中，使用有限元技术来计算是否需要添加刚性固定构件，如果对构件角焊缝直接进行焊接，会出现翼板端部严重变形的情况，需要增加刚性构件进行固定，使用支撑链接翼板来固定，完成焊接之后把固定作用的支撑拿掉即可[2]。

3 在焊接变形的管控工作中使用有限元法

焊接工作中要解决的关键问题就是管控焊接变形问题，通常来讲，焊接变形的管控是焊接工程师依据经验或者行为准则来确定的，可是现代焊接工作面临着更为复杂的问题，使用有限元方法能模拟出复杂的状况，对比不同工艺参数与边界条件间的计算结果，获得更为优质的工艺技术。

可是伴随船舶建造行业要求的不断提高，并且很多船体焊接构中因为焊缝的分布较为负载等，传统经验与实践方式已经无法准确预测焊接变形了，鉴于此，窗长在制订大型散货船对应的焊接工艺技术的时候，可借鉴焊接模拟软件对变形情况进行预估计算，这已经成为大型船舶建筑工作中各建造时期的必然发展趋势。焊接变形计算得出结果的精准程度被很多因素所影响，涉及船舶种类、分段、建造工艺、装配顺序、焊接工艺、水火校正等多种原因，所以，对大型散货船而言，需要建立母型船的焊接数据计算资源库，这样在后期建造工作中遇到相似的船舶可进行借鉴与比对。船厂还要形成系统的焊接模拟计算与实际建造工艺密切整合的体系，这样能依据不同船舶、工艺、构造、焊接参数等进行区别选择，继而让船厂生产进度、质量等都获得保障。

4 结束语

在大型散货船的建造活动中，对传统变形、精读进行管控是极为复杂、困难的过程，文中借助于有限元技术在多个层面上阐述有关焊接变形的管控办法，并且针对大型散货船建造工作中的经验进行归纳，即使现代焊床工艺、技术都已经日趋成熟，可是，焊接变形问题始终都是船舶制造行业获得发展要面对的问题，在有限元技术的帮助之下，探究并管控船体焊接变形，能为船舶建造行业带来创新改革，这是未来船舶制造行业的发展方向。

参考文献

[1] 曹阳.大型散货船的船体结构焊接工艺研究[J].工程技术研究， 2018，（04）：86-88.

[2] 赵轶磊，陈倩清.散货船海水冷却系统中的铜-镍合金管焊接及生产工艺研究[J].船海工程，2015，44（01）：74-77.