船舶薄板焊接防變形技術(shù)

船舶薄板焊接防變形技術(shù)Forthesamehorsepowerofthemarinedesiel,tominimizethehullweightisthekeyfactorinordertoraisethesteelshipspeed.Atpresent,thinhighandhighertensilesteelplatesarewidelyusedforhullstructures.Insuchcase,howtodealwiththeplateweldingdeformhasbecomeaheadachetechnicalproblem.Theauthermadeafullstudyonthisproblemandfinallysummarizedaseriesofpracticalweldingtechniquesforthethinhullplates.Thenewtechniqueshavebeenjustifiedsuccessfullyduringtheshipconstruction.鋼船體由鉚接改為焊接是一個(gè)劃時(shí)代的改革，但同時(shí)又帶來(lái)一個(gè)焊接變形問(wèn)題，特別是厚度為2-4毫米的薄鋼板焊接變形尤其嚴(yán)重，怎樣防備和控制薄板焊接變形是一個(gè)世界性問(wèn)題。為解決這個(gè)問(wèn)題各船廠都在不停探究，但到當(dāng)前為止都還沒(méi)有一套有效、完好的舉措。薄板船體焊接變形主要表現(xiàn)為：一根根肋骨構(gòu)架印形于表的所謂“瘦馬現(xiàn)象”；在縱向呈較大面積高低不平的“波濤變形”；在板格范圍內(nèi)局部高低不平的“凹凸變形”；由火工和敲打造成的“橘子皮效應(yīng)”。這些不一樣形式的焊后變形嚴(yán)重地影響了船體的外觀質(zhì)量。船舶為了航速的需要盡量減少船體重量，采納了高強(qiáng)度或較高強(qiáng)度的薄鋼板，如上層建筑采納δ=2.5-4毫米較高強(qiáng)度的903鋼板，加工、裝置后有較大的內(nèi)應(yīng)力，焊接后會(huì)比一般鋼板產(chǎn)生更大的變形；同時(shí)，上層建筑在設(shè)計(jì)中不參加總強(qiáng)度計(jì)算。這樣對(duì)上層建筑的建筑來(lái)說(shuō)，防備薄板焊接變形便成了主要的質(zhì)量問(wèn)題。致使薄板焊接變形的影響要素好多，當(dāng)前對(duì)薄板焊接防變形技術(shù)的研究，主要重視于工藝技術(shù)的研究。在進(jìn)行了大批的檢查研究和工藝試驗(yàn)后，在生產(chǎn)中探究出一套卓有成效的控制方法，主要舉措以下。優(yōu)化板縫部署，精準(zhǔn)控制余量?jī)?yōu)化板縫部署在施工設(shè)計(jì)圖紙上，板縫的部署是依據(jù)船舶構(gòu)造設(shè)計(jì)和板材的規(guī)格來(lái)決定的。實(shí)質(zhì)采買(mǎi)的板材規(guī)格常常與設(shè)計(jì)的規(guī)格有所不一樣，需要從頭部署板縫；同時(shí)設(shè)計(jì)圖紙中的板縫部署常常對(duì)工藝性考慮不周，簡(jiǎn)單惹起焊接變形。因此動(dòng)工前一定認(rèn)真剖析板縫部署狀況，將實(shí)質(zhì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化排列，以減少焊接惹起的曲折變形。優(yōu)化板縫部署的四個(gè)原則為：盡量把焊縫部署成與中心軸相對(duì)稱；在知足規(guī)范的前提下，把板縫設(shè)置在構(gòu)造件鄰近，借助構(gòu)造件的剛性來(lái)減少焊縫變形；在多板構(gòu)成的壁板和平臺(tái)盡量使用大板，減少焊縫數(shù)目；在焊縫訂交中盡量部署成“十”字接頭，防止“T字”接頭的出現(xiàn)。講究余量散布，提升無(wú)余量下料裝置率為了保證薄板構(gòu)造裝置的尺寸，在傳統(tǒng)的施工工藝中，一般構(gòu)造都留有必定的余量，留待裝置時(shí)再進(jìn)行切割。這樣的施工方法，固然能保證分段尺寸的質(zhì)量，但由于在裝置過(guò)程中的二次切割，增添了受熱的變形和內(nèi)應(yīng)力，對(duì)分段變形的控制和后續(xù)工序的施工都帶來(lái)了不利的影響。經(jīng)剖析確立，改變傳統(tǒng)做法，采納在分段接頭處單邊留有余量，其余地點(diǎn)一律改為不留下料余量，使大多數(shù)板材下料剪切一次成功。采納這樣的舉措，在施工中可減少加熱次數(shù)和加熱量，有效控制裝置過(guò)程薄板的變形。推行焊后滾平易無(wú)碼焊接技術(shù)板縫焊后滾平薄板焊接不論事先采納何種預(yù)防舉措都只好減少變形量而不可以除去變形，焊接后變形是不免的。按傳統(tǒng)工序拼板焊后安裝構(gòu)架，這樣板部位變形很難辦理，靠火工校訂，一方面很難收到理想成效，另一方面火工多了又會(huì)出現(xiàn)橘子皮現(xiàn)象。采納構(gòu)架安裝前先除去拼板焊接變形的舉措，把切割好的薄板放在固定平臺(tái)上裝焊，焊后用十三星滾平機(jī)滾壓除去焊接變形。因?yàn)橛脵C(jī)械的方法除去焊縫的焊接變形，減少了火工工作量，也為構(gòu)架安裝和最后減少整體變形打下了基礎(chǔ)。推行無(wú)碼焊接在過(guò)去的造船中，焊了很多拉碼把鋼板固定于胎架上是保證線型和防備變形的主要工藝，這類(lèi)方法給薄板帶來(lái)的碼腳跡和弧坑，需進(jìn)行大批的割、批、補(bǔ)、磨等工作。既增添了變形又損傷了鋼板，為改變這一狀況，采納無(wú)碼焊接技術(shù)，可有效控制薄板焊接變形?，F(xiàn)行施工工藝采納的無(wú)碼焊接工藝是：使用磁吸碼，用磁力把鋼板固定于胎架上，不至損害鋼板，也防止了繁瑣的修理工作。以壓代拉，在平臺(tái)或胎架上安裝板材時(shí)采納壓鐵壓緊來(lái)實(shí)現(xiàn)線型符合和防備變形。先裝構(gòu)架后焊板縫，的確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(jìn)行構(gòu)架安裝，裝好構(gòu)架后一同燒焊，利用構(gòu)架來(lái)限制板的焊接變形。限制使用工藝?yán)瓧l，在上層建筑分段、總段裝置中不輕易采納焊拉條和支撐，盡量利用縱橫壁板自身互相的支持來(lái)實(shí)現(xiàn)定位，一定要焊支撐或拉條時(shí)也只好焊在構(gòu)架上，絕不一樣意焊在板中。實(shí)行全方向CO2氣體保護(hù)焊薄板的焊接變形是因?yàn)榘宀挠龅讲黄骄木植考訜岷屠鋮s的影響，內(nèi)部產(chǎn)生了不平衡應(yīng)力所惹起的，變形的大小與輸入的熱量有親密的關(guān)系，減少熱量的輸入是控制變形的有效舉措。采納下邊公式計(jì)算手工焊和CO2保護(hù)焊的能量輸入，剖析對(duì)照發(fā)現(xiàn)，采納CO2氣體保護(hù)焊可大大地減少熱量的輸入。Q=0.2

ηUI/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(jì)算對(duì)0%，可見(jiàn)用

2-4毫米的薄板采納CO2氣體保護(hù)焊對(duì)

CO2

氣體保護(hù)焊的線能量?jī)H為手工焊的

30-4控制焊接變形是十分有效的。依據(jù)理論和試驗(yàn)研究成就，自行改造MZ-400型自動(dòng)焊機(jī)控制箱，改良電壓負(fù)反應(yīng)電路，減少車(chē)間電網(wǎng)顛簸對(duì)焊接的影響，解決埋弧自動(dòng)焊在4毫米板的平對(duì)接焊，達(dá)到雅觀平坦，熔深達(dá)到焊接規(guī)定。改造CO2焊機(jī)解決小于3毫米板的平對(duì)接和平角焊，也達(dá)到理想的成效。采納KS—1型（日產(chǎn)）CO2全方向垂直自動(dòng)焊機(jī)解決分段對(duì)接自動(dòng)焊。在進(jìn)行了充分工藝試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確立了不一樣部位/不一樣板厚采納不一樣型號(hào)焊機(jī)以及用不一樣的參數(shù)，解決上層建筑全方向使用CO2氣體保護(hù)焊，對(duì)上層建筑薄板防變形起了重點(diǎn)的作用。嚴(yán)格控制和正確使用火工技術(shù)火工校訂是薄板防變形技術(shù)的最后一道舉措，但火工校訂是一理論性強(qiáng)、技術(shù)復(fù)雜的工作，用得不好反而給薄板帶來(lái)新變形和新問(wèn)題。對(duì)船上上層建筑薄板使用火工校訂技術(shù)，在做了大批模擬變形火工試驗(yàn)研究，并做了幾十種火工技術(shù)方案后，明確火工技術(shù)實(shí)行的控制原則，改變傳統(tǒng)使用火工校訂工藝采納較低熱值的DKL工業(yè)氣體。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究和建筑實(shí)踐，探究出一套對(duì)903薄板變形改正卓有成效的辦法。明確了不一樣的變形要選擇不一樣的加熱方法（主要用條形法、圓圈法、鏈狀法和“十字法”）來(lái)解決，不一樣構(gòu)造和不一樣部位要采納不一樣的方式辦理，同時(shí)其操作方法和選擇工作參數(shù)也要不一樣，不一樣板厚的903板選擇不一樣工作參數(shù)以下表：板厚(mm)2-34-5加熱噴嘴(號(hào))11加熱測(cè)試溫度(°C)<550<600加熱寬度(mm)10-2010-20水火距離(mm)100100挪動(dòng)速度(mm/s)30-4020-30采納火工校訂方法的原則以下：下料和構(gòu)件組裝所產(chǎn)生的變形一定校訂后再上分段安裝；在分段建筑達(dá)成后只對(duì)骨材吊裝接口邊沿的變形進(jìn)行火工校訂，減少火工加熱次數(shù)；在校訂施工中要嚴(yán)格履行規(guī)定的工作程序和選定的火工參數(shù)，特別是要嚴(yán)格控制加熱溫度不得任意改正；絕對(duì)嚴(yán)禁用鐵錘敲擊，一定錘擊時(shí)只好用木錘和塑料錘；903鋼板溫度在200-350℃區(qū)間為蘭脆區(qū)，在該溫度內(nèi)嚴(yán)禁任何形式的錘擊，免得產(chǎn)生微裂紋；對(duì)板的局部凹凸變形采納小火圈加熱形式，火圈直徑為

20毫米，從外到內(nèi)，火圈疏密視狀況而定；板的縱向波濤在增強(qiáng)材雙側(cè)邊沿條形加熱火路距離構(gòu)架

5毫米，采納隔檔加熱的方法控制整體變形；構(gòu)架變形可采納加外力和燒火聯(lián)合的方法，用外力幫助校訂變形；板縫角變形用條形加熱法；同一部位加熱次數(shù)不得超出3次。前面說(shuō)起的四個(gè)方面是解決903薄板焊接防變形的主要舉措。實(shí)質(zhì)生產(chǎn)中還應(yīng)采納其余舉措：如采納先滾平再剪切下料；對(duì)歪曲變形的板，先火工校訂再滾平下料，下料后再次滾平，最后送去裝置?？紤]到薄板從下想到裝置、焊接成型需要多次吊運(yùn)，過(guò)去吊運(yùn)惹起變形也相當(dāng)嚴(yán)重，因此一定改良吊運(yùn)方法和條件，在薄板加工全過(guò)程吊運(yùn)采納磁吸吊機(jī)，對(duì)加工后尺寸大小不一或有形的工件采納專制鋼板吊架床轉(zhuǎn)運(yùn)。采納這些舉措，可有效控制吊運(yùn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生變形。在上層建筑分段制作中還采納預(yù)舾裝工藝等，這些都是有效控制薄板焊接變形的舉措。采納上述綜合舉措后，最后質(zhì)量