浅析船舶建造过程中薄板变形问题及其控制方法

李靖

摘要：在具体实施船舶建造时，应保证薄板结构的稳定性以及质量符合建造标准，才能确保船只在航行的过程中具备较强的安全可靠性。现如今，如何通过相应手段合理控制薄板变形已然成为了造船行业重点关注的问题。本文主要说明了各个施工流程引发薄板发生形变的主要原因，并根据相关的建造经验，对不同阶段控制薄板变形的有效工艺措施进行了详细的总结，并给予合理的控制措施防止发生薄板变形。

关键词：船舶建造;薄板变形;工艺控制

引言：部分船舶建造企业为了在船舶建造过程中减轻船舶重量，并合理提升船舶整体的结构强度，通常对选取工艺拘束较小。结构更加稳定且易加工成型的材料实施焊接作业，由于薄板焊接结构的本身构造过于简单，且工艺性能也符合相应的标准，在船舶建造领域深受建造人员的喜爱。但受到自身特性的影响，在具体实施薄板焊接时，会时常发生薄板形变以及收缩状况等，严重导致船舶在航行的过程中没有较强的航行稳定性，当发生失稳时，就难于矫正。现如今，以上状况已然成为了较难解决的问题。除此之外，对于焊接结构设计以及维护而言，业内仍处于理论研究阶段，无法适用于实际的焊接工艺流程，因此，相关企业应根据实际的经验进行优化，进一步完善相关的矫正工艺，并积极提升船舶建造的业务水平，为企业经济效益奠定良好的基础。

1.薄板变形的主要因素

薄板变形的状况主要集中在船舶建造堆放吊装以及片体等流程。施工工艺不符合标准时也会造成相应的薄板变形，而焊接工艺是最容易发生薄板变形的工艺阶段，其中相应的材料以及施工技术等主要因素也会促使薄板变形的状况更为严重，无法通过科学合理的手段控制薄板形变状况。在具体开展薄板的堆放吊装时，应合理管控薄板的堆叠数量，防止薄板的堆叠数量远远超出承重台的承重范围，从而引发形变。因此，在具体开展施工时应事前做好压强控制以及计算工作，积极避免受力集中从而导致吊装阶段的薄板发生形变。其次，在日常开展船舶建造的过程中，由于技术以及精度等约束，船舶制造企业普遍运用激光切割技术切割薄板，相较于激光切割口，等离子切割机口更加粗糙，产生的形变程度更为严重，通常只有排水量值较高的大型船只，使用等离子切割技术切割薄板才不会影响船只的正常运作，薄板发生形变的概率也会明显降低，即使出现较小幅度的变形也可以通过冲压机以及外力拉伸等方式进行优化。除此之外，焊接作为影响薄板发生形变的主要因素，虽然焊接技术引发薄板发生形变的因素较多，其根本原因在于焊接过程中产生的热变形以及焊件刚性条件，由于薄板的形状、尺寸大小以及流程等都是作为影响焊件刚性的重要条件，而焊接工艺的数量以及截面大小等特征都会在过程中产生相应的热量，从而影响薄板发生热变形，这些重要因素都是互相综合起来从而对焊接结构造成了相应的影响[1]。

2.薄板变形的有效控制工艺

2.1堆放吊装期以及下料加工期

由于堆放薄板的平台承重能力有限，合理控制压强，这才是此阶段应重视的问题。因此，应确保堆放平台的接触面更为凭证，保证受力均匀，并合理提升薄板与支撑平台的接触面积，适当降低堆放层数以及高度，并进一步减轻薄板自身的重量。其次，板材吊装流程可以运用门架支撑薄板，并减少平台所承受的重量，保证平台受力均匀，从而降低形变的几率，避免运用钢板夹吊装防止中止层受压，从而产生相应的应变，并遵循下大上小的基本原则，从而优化配送方案，既要合理降低配送时长，还要将薄板叠放整齐[2]。

当具体实施加工时，当薄板直径超出3mm并低于10mm时，可以运用等离子切割方式以此确保结构更为稳定，同时边线较为平整光滑，也没有明显的形变状况，而切割面应与薄板保持垂直角度，根据不同种类的薄板以及设计厚度制定相应的标准，尺寸差应小与3mm，以此降低薄板在加工流程的变形概率[3]。

2.2拼版阶段的控制措施

拼版作为焊接技术的重要阶段，焊接速率以及质量取决于施工现场的平整程度。因此，长期开展项目运营的船舶建造厂应定期整理施工现场，根据相关标准每月进行1或2次的整地工作。其次，焊接的具体参数应根据相应的设计参数制定，合理控制焊接过程中的电压以及电流，进一步提升焊接效率，同时还应保证焊接的整体质量符合相关标准。除此之外，还应重视焊接过后产生的折角，当发生相应的形变状况时，应在第一时间内合理运用冲压法实施反约束变形，与此同时，也应注意循环应变作用下从而引发的金属疲劳，当发现焊缝冷却时，应立即停止相应的作业，并在2mm以内的折角可合理运用气刨重焊的方式。最后，当检测薄板是否发生形变时，应以直线木样作为对比标准，以此减少拼版阶段的不规则变形，具体工艺参数如表1所示[4]。

2.3组立阶段的变形控制

组立阶段区分为中小组立、片体阶段以及大组立阶段，片体阶段通常采取角焊机实施焊接工作，当焊接工作完成后，工艺标准应采取水火矫直，其直线度变差应低于3mm，为制备相应的片体时，应在水平框架平台具体开展相应的工作，片体焊接也应采取退缩焊接法，未待焊区预留出充足的空间。其次，片体球以及扁钢都应采取角焊机机型实施焊接作业，并将相应的电压以及电流控制在基准范围内，同时确保焊接顺序的准确性。除此之外，完成水火矫直后，可以上片体装焊，为后续吊运工作提供有利帮助，直线度也应约束在3mm以内，加排后并组装成一体，并合拢接口。而控制薄板变形的主要方式为自由边活络加排法，充分防止通焊孔的数量超出相关标准，保持焊缝位置的平衡，配备T型材料以及横向扁钢，并合理应用角焊机进行预焊作业，当结构较为复杂时，应运用间隔跳焊的方式開展焊接工作[5]。

大组立阶段的胎架水平度不得超出3mm，并运用胎架辅助支撑的方式对相应的材料以及片体结构进行支撑作业，要想充分减少结构的变形幅度，应将自由辩的分段脱胎融入组立结构中，基准板以及胎架的连接都应采取小铁板以此降低结构的变形程度，并合理管控焊接作业以及火工矫直工艺，同时液压确保胎架平整，而焊接的流程也要遵循相应的质量标准，先对外板进行接缝以及对接缝，然后在实施内角焊缝补工，最后在完成相应的对外板角焊缝焊接[6]。

结束语：

总而言之，诱发薄板产生形变的主要因素就是焊接位置的不对称以及方向错误等，因此，应根据上述内容以及意见，合理优化焊接工艺，确保焊接作业符合相关标准。

参考文献：

[1]王顺平，覃乐红，姜其力. 重力约束控制薄板焊接变形方法在船舶建造中的应用[J]. 船海工程，2019（A01）：155-158.

[2]王勇，庄广倾，闫立，等. 高效焊接技术在客滚船建造中的研究应用[J]. 华东科技（综合），2020，000（001）：P.1-1.

[3]谭安全，林虹兆，刘元丹. 滚装货船薄板焊接变形及对策分析[J]. 机械制造文摘-焊接分册，2019，000（002）：29-33.

[4]葛华. 船体建造过程中精度控制要点研究[J]. 商品与质量，2019，000（017）：248-249.

[5]曾祥英、吴光文、雷明、汪志强. 上层建筑薄板焊接变形控制研究[J]. 船舶工程，2020，v.42（S1）：418-423.

[6]毕见亮，李洪斌，刘宏涛. 论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法[J]. 农家科技（下旬刊），2019，000（003）：182.