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船体结构焊接变形控制、矫正方法

船体结构焊接变形控制、矫正方法

摘要：船舶建造过程中的变形是一种常见现象，主要是由于船体

结构在焊接后产生的局部和整体变形所导致。如不及时采取有效措施，

会造成尺寸偏差、结构失稳、强度降低等后果，给下一阶段的焊接和

装配工作带来很大困难，不仅导致工期延长，甚至无法达到规范、标

准规定的质量要求。因此，研究焊接变形产生的原因，采取正确的控

制措施，合理的对变形进行矫正，对缩短船舶建造周期，提高船舶建

造质量具有重要意义。

关键词：船体结构，变形，控制，火工矫正；

0前言

随着世界造船业的不断发展，我国已经成为世界造船大国之一。

在船舶的建造过程中，新技术、新工艺不断得到应用，船舶现代化程

度也越来越高。但船体本身是特殊的，其外形是个空间曲面，且船体

主要是由焊接的钢结构构成，在船舶建造和修理过程中为了修正其结

构的变形，船厂通常采用火工矫正的工艺方法。火工矫正是用火工对

钢材进行局部加热进行矫正，利用钢材热胀冷缩的特性，使加热区域

的膨胀受到周围较冷区域的阻碍而发生的变形。在船体建造过程中，

零件、部件及分、总段的加工，调

运、装配及焊接时，特别是经过焊接后，会产生各种各样的变形，

当变形超过一定数值时，必须随时进行矫正，才能确保下道工序的正

常进行。

1船体结构变形原因及形式

船舶建造过程中的变形是一种常见现象，主要是由于船体结构在

焊接后产生的局部和整体变形所导致。如不及时采取有效措施，会造

成尺寸偏差、结构失稳、强度降低等后果，给下一阶段的焊接和装配

工作带来很大困难，不仅导致工期延长，甚至无法达到规范、标准规

定的质量要求。因此，研究焊接变形产生的原因，采取正确的预防和

控制措施，合理的对变形进行矫正，对缩短船舶建造周期，提高船舶

建造质量具有重要意义。产生焊接变形最基本和最本质的因素是焊接

过程中的热变形和焊接构件的刚性条件，在焊接过程中的热变形受到

了构件刚性条件的约束，出现了压缩塑性变形。凡是与焊接热变形和

构件刚性有关的各种因素，都会对焊接残余变形产生影响。与热变形

有关的因素有焊接工艺方法、焊接参数、焊缝数量和断面大小、施焊

方法、材料的热物理性能等，与构件刚性有关的因素有尺寸和形状、

胎夹具的应用、装配焊接程序等。由于实际生产过程中焊接是一个非

常复杂的过程，影响焊接变形的不可知因素很多，试图完全消除焊接

变形是不可能的，只有根据焊接变形的基本原理及影响焊接变形

的主要因素，采取相应的调节措施，以达到预防和控制焊接变形的目

的。

船体变形可大致分为整体变形，即整个结构形状和尺寸发生了变

化；另一类是构件局部变形，它是指发生于焊接结构某部位的局部变

形。

整体变形是由于焊缝在各个方向收缩而引起的，包括收缩变形，

弯曲变形和扭曲变形。收缩变形是由于焊缝的纵向和横向收缩造成整

个结构的长度缩短和宽度变窄；弯曲和扭曲变形是由于焊缝在结构中

布臵不对称时产生的，也可能由于装配质量不好，焊件搁臵不当、焊

接程序和焊接方向不合理而造成的。通常弯曲变形、扭曲变形与纵向

和横向收缩相伴而同时发生变化。

局部变形包括角变形、波浪变形和错边变形。角变形主要由于温

度沿板厚方向分布不均匀和熔化金属沿板厚方向收缩量不一致而引起

的，因此一般多发生于厚板的对接街头。波浪变形产生于薄板结构中，

它是由于纵向和横向的压应力使薄板失去稳定而造成的。错边变形主

要是由于组成焊件的两个零件在装夹时夹紧程度不一致或刚度各不相

同或物理性质不同，以及装配不良或电弧偏离坡口中心等原因引起的。

2焊接变形的预防与控制

由于焊接变形有可能造成的严重后果，我们在船舶建造过程中必

须做好对船体变形的控制，尽量减少变形，预防超标准的变形情况出

现。

产生焊接变形最基本和最本质的因素是焊接过程中的热变形和焊

接构件的刚性条件，在焊接过程中热变形受到了构件刚性条件的约束，

出现了压缩塑性变形。凡是与焊接热变形和构件刚性有关的各种因素，

都会对焊接残余变形产生影响。与热变形有关的因素有焊接工艺方法、

焊接参数、焊缝数量和断面大小、施焊方法、材料的热物理性能等，

与构件刚性有关的因素有尺寸和形状、胎夹具的应用、装配焊接程序

等。由于实际生产过程中焊接是一个非常复杂的过程，影响焊接变形

的不可知因素很多，试图完全消除焊接变形是不可能的，只有根据焊

接变形的基本原理及影响焊接变形的主要因素，采取相应的调节措施，

以达到预