船舶双层底分段焊接变形的控制方法大学毕设论文.docx

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船舶双层底分段焊接变形的控制方法大学毕设论文

毕业论文

题目：

船舶双层底分段焊接变形的控制方法

分院：

海运学院

专业：

　船舶工程技术（船体修造）

姓名：

杜丹丹

指导教师：

薛召

2011年5月24日

船舶双层底分段焊接变形的控制方法

摘　　要

船体双层底分段是船舶分段中一个比较有代表性的分段，在建造过程中变形不可避免，变形会给船舶在以后的建造过程中带来很大的影响，也会导致整个船体结构强度的降低。

其中导致双层底分段变形最重要的因素就是焊接变形，而且控制焊接变形是现代造船工艺的要求之一，那么在双层底分段的建造过程中就应该预测出产生的焊接变形量，最终减少建造过程中产生焊接变形。

解决焊接变形的方法包括反变形法、刚性固定法、按照正确的装焊工艺规程方案等方法，其中按照正确的装焊工艺规程方案是非常重要的解决方法。

正确的装焊工艺可以保证职工在操作过程准确的装配，从而减少组件与部件的变形，从细微的变形来防止最后整个双层底分段的焊接变形。

关键词：

焊接变形；反变形法；刚性固定法；工艺规程

目录

1引言1

2船舶双层底分段焊接变形的危害1

3船舶双层底分段产生焊接变形的种类1

4船舶双层底分段产生焊接变形的原因2

4.1结构因素2

4.2工艺因素3

4.3人为因素3

5船舶双层底分段焊接变形的预防措施3

5.1反变形法4

5.2刚性固定法4

5.3按照正确的装焊工艺规程和焊接规范5

5.4加强对各道工序的检查与精度控制5

5.5提高零件加工质量和部件装焊质量6

5.6推广先进的工艺方法，尽量采用机械化焊接6

6结论7

参考文献8

致谢8

1引言

由于我国现代造船行业的飞速发展，世界各国的造船订单纷至沓来，这样使我国造船企业提高造船的质量从而达到国际造船标准，然而受到金融危机的影响，各国船东又提高了对造船的质量标准，这就意味着我国的造船行业面临着更大的挑战。

由于现代船舶都是由分段焊接建造而成的，在船舶分段建造过程中由于焊接因素会导致分段产生变形。

分段产生的焊接变形会给船体下一阶段的装配带来很大的影响，也可能使整个船体外形产生变形，使船体结构强度降低。

因此，在分段建造过程中就要及时的更正焊接变形，正确的预防焊接变形的措施是必不可少，那么预防措施就要不断的研究和开发，才能使我国的造船行业不断的发展壮大。

分段建造种类很多，其中船舶双层底分段在建造过程中有一定的代表性，分段焊接变形现象也容易观察分析，在研究过程中有很大的意义。

2船舶双层底分段焊接变形的危害

船舶双层底分段是船体分段中一个比较有代表性的分段，所以双层底分段在船舶建造中产生的问题对整个船体产生的危害是非常大的。

通过实践简单的了解了船舶双层底分段焊接过程中变形所带来的危害，比如：

会给下一工序两个分段合拢以及焊接造成极大影响，当两个分段对接时细微的变形就会导致工人施工不能顺利进行，从而延长船舶建造的周期。

通常工厂处理变形的程序如下:

将问题提交到车间→生产处→技术部→技术员现场核实检测→技术部→生产处→车间→工人，这样一份繁杂的过程严重影响了整个船体的结构强度，生产效率也会降低。

３船舶双层底分段产生焊接变形的种类

船舶建造中焊接变形的种类很多也很复杂，分析的角度不同产生的焊接变形的种类也就不同。

结合实际生产（176000DWT散货船CB01PS分段）简单的来说主要分为：

横向变形、纵向变形、平面内变形、平面外变形。

具体分析：

根据焊接变形的方向性可分为纵向变形和横向变形。

纵向变形时由焊接方向的收缩应变产生的，包括纵向收缩，纵向弯曲等；横向变形则是由于焊缝方向垂直的收缩应变产生的，包括横向收缩、剪切变形和角变形等，另外，也可以在整个空间范围里，把焊接变形分为平面内变形和平面外变形。

平面内变形包括横向收缩（a）、纵向收缩（b）和剪切变形（c）。

平面外变形包括角变形（d）、纵向弯曲（e）、扭曲变形（f）、屈曲变形（g）。

实际生产中主要预防产生的焊接变形就是横向收缩、纵向收缩、角变形、扭曲变形，其中角变形产生的变形量比较大，也非常的明显。

４船舶双层底分段产生焊接变形的原因

船舶双层底分段在建造过程中一定会产生焊接变形，产生的原因主要分为结构因素和工艺因素。

4.1结构因素

（1）内底板纵横焊缝引起的纵横向收缩；

（2）纵横结构角焊缝引起的纵向收缩；

（3）由于焊缝不对称于分段截面中和轴，内底板焊缝及其与结构的角焊缝焊后两端产生向下、向上变形；

（4）由于同样原因，分段翻身后焊接，外底板焊缝及其结构的角焊缝焊后两端还会产生向下、向上的变形。

4.2工艺因素

（1）双层底分段建造的胎架基础不牢；

（2）双层底分段建造的胎架本身刚性不合格；

（3）胎架与内底板在建造时虽然有“拉马”固定，但是在建造过程中“拉马”没有拉紧或内底板在上胎架时与模板型线没有吻合；

（4）装配质量不合格，各个组件和部件之间间隙过大；焊后火工矫正收缩量过大；

（5）分段建造所用板材厚度不当。

4.3人为因素

（1）没有严格按照正确的焊接顺序进行焊接，焊接参数不正确，焊脚尺寸过大；

（2）分段装焊前没有准确按照施工图纸操作，提前把装焊余量预置出来；

（3）分段翻身建造时堆放位置不当。

5船舶双层底分段焊接变形的预防措施

船舶建造生产都会产生误差、变形，带来的困难也是不可避免的。

因此，必须采取一些预防措施，尽可能减少分段的变形。

一般船舶双层底分段焊接变形的预防措施分为：

反变形法；刚性固定法；按照正确的装焊工艺规程；按照正确的焊接规范；加强对各道工序的检查与精度控制；提高零件加工质量和部件装焊质量；分段四周的自由变形，焊前可加压排或作其他临时性加强；推广先进的工艺方法，尽量采用机械化焊接，注意分段的调运和堆放。

5.1反变形法

为了防止双层底在装配过程中产生变形最直接的方法就是预置出板材的变形，在装配前工人就要预留出板材的变形量，比如说，通常从肋骨间距开始，每个肋间距一般加放0.5mm的余量；当给胎架放样时，也要在原有的高度上加一点余量，使内底板上胎架以后经过焊接变形以后收缩来达到正确的装配。

以上只是工作中一些方法简单的介绍，这些就叫做反变形法。

船舶双层底分段（176000DWT散货船CB01PS分段）建造过程中反变形法应用简单介绍：

根据施工图纸中的要求首先要按照胎架放样图纸对胎架进行放样，但是技术部门发来的图纸都是用计算机通过精确计算做出的理想图纸，当然施工时并不是那么的完美。

胎架放样好工人在搭焊胎架时一定要在原来设计高度上从两边到中间递增余量，数值在0—10mm之间，最终搭好的胎架要呈现出一个“塔”形（由于变化很细微肉眼很难看出）；双层底内底板上胎架后，再按照放样图纸进行放样，这时候放样也要预留出变形量，要考虑到装焊球扁钢时由于焊接问题产生的收缩量，一般每个肋位要加放0.5mm（因船而异），从而预防整个外板的横向收缩变形；在吊装搭焊肋板时，装配工在点焊固定时要用铁条固定好球扁钢，但是与内底板的角度不是90度，左右幅度在10度以内，具体要根据施工图纸上的标注，看好是什么焊（全焊透或单面焊接）。

分段在长度和宽度方向的收缩变形，使分段长度比实际理论长度要短，一般采取加放骨架间的收缩量来解决。

通过总结来看，其实一般反变形法都是通过加放余量来达到防止分段产生焊接变形。

5.2刚性固定法

当对接一些大型板材是由于版面太大很难控制好盖板的安放位置，从而导致板材变形，简单的方法就是要用“马板”将板材固定好，一般都用在装外底板和内底板时用到这种方法。

外板和内板都是用一些小板材拼接成的，往往在对接时两块或者几块板材由于加工原因不能准确的对接在一起，只能用“马板”将板材固定连接在一起，这样在对接焊时会减少焊接变形。

但是有的部位容易产生变形，比如球扁钢贯穿桁材的开孔，很容易使桁材变形，这样就可以用补板来对这些部位进行加强，但是不能用补办完全将开口补上，这样容易使桁材减低对应力的释放。

在生产中发现固定法其实就是用辅助板材将装焊板材强行固定好，尽可能降低变形，有时也会根据需要临时加装一些板材来加强一些部位的强度，当然也是为了减小变形。

所以说刚性固定法并不能完全控制变形的产生，当辅助板件拆除后，变形还是会产生，只是没有加强前那么大而已。

在实际生产中通过实践证明刚性固定法方便快捷，是平时工人生产中最常用也是最有意义的一种方法。

5.3按照正确的装焊工艺规程和焊接规范

其实造成焊接变形比较大的原因很容易发现，平时也会注意解决这些变形，但是细小的变形最后也会产生大的变形。

所谓是积少成多，由于平时施工时不按照正确的装焊工艺规程和焊接规范，以为这些都是小问题，最后却产生大的危害，所以说按照正确的装焊工艺规程和焊接规范是一种预防船体分段焊接变形的重要措施之一。

正确的装焊程序可以减少分段的变形，通过船舶双层底分段来体现出正确的操作的重要性。

双层底分段正确的装焊工艺规程：

装配内底板，并固定焊好；安装构架于内底板，用定位焊固定构架板材；构架之间的焊缝要先焊接，再焊构架与内底板的焊缝；焊接纵骨与高构架之间的焊缝；掉装外板；分段翻身，焊接外板的内面焊缝；焊接构架与外板的焊缝；分段翻身，进行外板的封底焊。

正确的焊接规范可以对船舶双层底焊接变形预防有很大的作用。

焊接规范中主要指焊接过程中焊工应注意的焊接问题，包括焊机电流强度、焊条规格、焊接次数、焊接速度等方面。

其实这个规范还在于焊工平时操作的经验，只是一味的按照规范来操作也不是什么全能方式，毕竟操作中临时的问题是随时都可以发生的。

5.4加强对各道工序的检查与精度控制

在各个船厂有各个船厂对生产各道工序检查与精度控制的部门，船厂（金海重工）中的品质保证部门是专业检查精度的。

精度测量部门是最近几年才兴起的一个部门，因为以前的造船要求质量不高，到最后船舶都可以合拢下水。

但是，现在对船舶的质量要求越来越高就产生了一个这样的专业部门，因为厂里面意识到分段的精度对下一项生产的影响，只有严格的要求才能建造出高质量的船舶，也可以为生产节约更多的时间。

从双层底分段建造开始，精度测量的技术人员就已经随时随地的对分段进行检查，通过检查来控制整个建造过程中的精度。

简单的介绍下精度测量人员的工作：

当双层底分段胎架放样结束时，精度人员要来检查是否达到要求；内底板上胎架工人进行放样后，精度人员又要来进行测量，主要测量是内底板对角线精度；在装焊板件时精度人员会每天不定时的来对焊缝进行无损探伤检验；整个外板装焊完成时，精度人员会再对整个分段进行检查（辅助板材的去处、漏洞的补焊）。

其实对各道工序的检查就相当于学习知识是一样的，在于平时的积累，只要加强平时一点一滴的管理到最后肯定可以减少双层底分段产生的焊接变形。

5.5提高零件加工质量和部件装焊质量

其实船舶双层底分段产生焊接变形不一定就是装焊板件的工人所造成的，其实预装配的板材质量也是一个非常重要的问题，如果零件加工质量出了问题，在现场施工人员不清楚的情况下依然按照原有的工艺操作必然会在施工过程中产生焊接变形，最后导致整个分段随之也产生变形，为了防止问题的发生就要提高零件加工质量。

装配工人在施工过程中往往不会注意到一些细微的操作，其中最普遍的就是在装焊部件时会粗心大意，在点焊时往往不遵守工艺规程，使部件的装焊质量没有了保证。

分段本来就是由各个部件组装成的大部件，因此会影响到整个分段的质量。

5.6推广先进的工艺方法，尽量采用机械化焊接

随着科技的发展，船舶焊接的技术也不断提高，机械化焊接技术在各个船厂也得到了普及。

一般机械化焊接就是埋弧自动焊等一些自动焊机，由于不需要人工施焊，不确定因素自然就少了很多，精确度就更高了，焊缝的缺陷自然也就减少。

其实运用先进的工艺方法和采用机械化焊接就是想要提高操作的精度，当分段施工进度得到保证时，自然产生焊接变形的几率就变小了，不过这种方法说起来容易做起来难，装配机械化设备并不是钱就能解决的问题，还要切合本厂的实际情况，没有会操作机械化设备的工人也不行。

所以说只能通过时间来慢慢推广发展。

6结论

综上所述，在金海重工实习的这段时间，我了解到焊接在整个造船过程中的重要性，整条船安全指数的高低取决于焊接质量的好坏，而如何更好地控制焊接变形就是其中最重要也是问题最多的一部分。

我们应在实践过程中不断的总结、积累焊接经验，综合分析、考虑各种因素，这样可以更好的提高焊接质量。

参考文献

[1]无损检测基础．编委会，2002

[2]CCS钢质海船入级规范．电子版，2006

[3]CCS材料与焊接规范．电子版，2006

[4]王鸿斌.船舶焊接工艺．人民交通出版社，2005

[5]陈可欣.最新船舶建造质量检验测试与监造过程控制．电子版，2005

[6]李亚江．焊接质量控制与检验，2006.02

[7]焊接新技术应用质量检验．编委会，2006.08

[8]陆俊铀．船舶建造质量检验．哈尔滨；哈尔滨工程大学出版社，2006

[9]陈倩倩．船舶焊接工艺学,2006

致谢

在此论文撰写的过程中，要特别感谢我的导师薛召老师对我的指导和督促，没有薛老师的帮助，也无法完成现在的论文。

也感谢我的班主任张棘老师，谢谢您三年来对我们班无微不至的照顾，让我们在大学生活中添上了一笔别样的风景。

在这里，也要谢谢亲爱的同学们，在这三年中，认识了很多对我生活和学习上有帮助的同学，这将是我人生中一笔非常宝贵的财富。