船体结构焊接变形的控制与火工矫正研究
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：船舶薄板焊接的变形问题及控制方法引言船舶建造是一个复杂的过程，薄板焊接是船舶建造中不可或缺的环节之一。
薄板焊接是指焊接材料的厚度在3mm以下的焊接工艺，它在船体的制造过程中扮演着关键的角色。
薄板焊接过程中常常会出现焊接变形问题，给船舶建造带来了一定的困扰。
本文将探讨船舶薄板焊接的变形问题及控制方法。
1.1 薄板焊接的变形原因薄板焊接的变形主要是由于焊接热量引起的材料收缩和内部应力的释放所致。
在焊接过程中，焊接区域受到高温热源的影响，材料会发生热胀冷缩的变形。
焊接会改变材料的结构和性能，从而产生内部应力，导致材料受力不均匀，最终产生变形。
1.2 变形对船舶建造的影响薄板焊接的变形会对船舶的结构造成影响。
焊接变形会导致船舶外形的变形，影响船舶的外观和水动力性能。
变形还会影响船舶的结构强度和稳定性，加速船体的疲劳破坏，从而影响船舶的使用寿命和安全性。
控制船舶薄板焊接的变形是船舶建造中的重要问题。
2.1 选用合适的焊接工艺为了减少薄板焊接的变形，可以采用适当的焊接工艺。
可以选择低热输入的焊接方法，如脉冲MIG焊、激光焊等，以减少热影响区的大小和热变形。
采用预热和焊后热处理的方法，通过控制材料的温度和冷却速率来减小焊接变形。
2.2 采用预制配合和辅助支撑装置对于大型船舶薄板的焊接，可以采用预制配合和辅助支撑装置的方法来控制焊接变形。
预制配合是在焊接前就进行材料的加工和拼焊，通过预先控制材料的形状和尺寸，来减小焊接变形。
在焊接过程中，可以使用辅助支撑装置来支撑和固定焊接区域，从而减小焊接变形的影响。
2.3 采用适当的尺寸设计和工艺控制2.4 对变形进行补偿和调整在薄板焊接后，可以对焊接变形进行补偿和调整。
这主要包括局部加热、局部拉伸和修正焊接接头等方法，来恢复材料原本的形状和尺寸，减小焊接变形的影响。
结论船舶薄板焊接的变形问题是船舶建造中的重要问题，对船舶的外观、水动力性能、结构强度和稳定性等都会产生影响。
船舶钢结构焊接中的常见问题与控制措施
船舶钢结构焊接中的常见问题与控制措施摘要：钢结构自重轻并且塑型和韧性也比较好，在很多制造业中应用广泛。
为了提升船舶钢结构焊接质量，提升现阶段船舶生产能力，有效减少船舶故障发生机率，延长船舶使用寿命。
钢铁产业的发展也在大步向前，各种新型钢材接连不断地出现，我国是钢铁使用大国，所以做好钢结构保护措施十分重要。
基于此，笔者展开以下探讨。
关键词：船舶钢结构焊接；常见问题；控制措施一、钢结构焊接变形的主要形式1.纵向缩短和横向缩短变形。
这是由于钢板对接后焊缝发生纵向收缩和横向收缩所引起。
2.角变形。
钢板V形坡口对接焊后发生的角变形，是由于焊缝截面形状上下不对称，引起焊缝的横向缩短上下不均匀。
X形坡口的对接头，当焊接顺序不合理，造成正反两条焊缝的横向缩短不相等时，也会产生角变形。
3.弯曲变形。
焊接梁或柱产生弯曲的主要原因是焊缝在结构上布置不对称所引起。
丁字形梁焊缝位于梁的中心线上方，焊后焊缝纵向缩短引起弯曲变形4.扭曲变形。
扭曲变形原因较多，装配质量不好和配件搁置不当，以及焊接顺序和焊接方向不合理都可能导致变形，但归根到底还是焊缝的纵向或横向缩短所引起。
5.波浪变形。
主要是由于焊缝的纵向缩短对薄板边缘产生的压应力而造成的；其次是由于焊缝横向缩短所造成。
二、船舶钢结构焊接常见问题及成因1.船舶钢结构焊接变形使得钢材在高温条件下会发生体积膨胀，导致钢材焊接的接口处极易发生变形，从实际情况来看，船舶钢结构焊接变形可以划分为横向收缩变形、纵向收缩变形、角变形、挠曲变形等类型。
船舶钢结构在焊接过程之中，产生的高温使得焊接钢材的焊接部分与未焊接部分在温度上产生一定的差异，进而在钢材内部产生焊接应力，这种应力如果超过合理的范围，将会导致钢结构发生变形。
由于应力方向的不同，产生了纵向收缩变形与横向收缩变形两种，具体来看纵向收缩变形发生在船舶钢结构焊接处的纵向位置，在纵向位置上发生收缩变形；横向收缩变形则发生在船舶钢结构焊接处的横向位置，在横向位置上发生所收缩变形。
船体水火矫正工艺
２ ７ ４ ・
工 程 科 技
船体水火矫正工艺
程宝亮 张志荣 乔 东旭
（ 扬州大洋造船有限公 司， 江苏 扬州 ２ ２ ５ ０ ０ ０ ） 摘 要： 分析了火工矫正常用基本方法及技术要求， 并介绍了修造船中常用的几种典型矫正工艺。 关键词： 修船 ； 技 术要求 ； 矫正工艺 １概述 厚度烧透。 １ ． １ 本文适用于修船中焊接过程所产生的应力与变形 ， 或 由于海损 ｂ 。 面板凸起纵 向弯曲。 局部变形 ； 而无须进行挖补修理时可采用 火矫正的方法进行修复。 １ － ２矫正变形的方法很多， 如辊 、 压校正 ， 锤击校正， 水火校正等。 目 前， 船厂以水火矫正应用较多， 该方法甚为简便、 灵活。 水火校正时利用 氧乙炔焰将钢材弯曲或凹凸变形的部位的有限区域进行局部加热， 随 即用水冷却 ， 使之收缩， 以便达到消除变形的 目的。 ｈ ≤（ １ ， ２ ） Ｈ １ － ３本文同时适用于造船中部件的合拢及分段合拢 中的分段矫正 及船台合拢后的局部矫正工作。 用楔形法， 自 尖角处开始加热至面板， 接着在面板的同 一位置用宽 ２火工矫正常用基本方法及技术要求 条法沿全宽度内加热， 以较高温度加热必须全厚度烧透。 ２ ． １长条形加热法。 ｃ ． 横向弯曲。 ２ ． １ ． １用于钢板变形区，用氧乙炔作直线或曲线形状的加热带 ， 施 于骨架背面或骨架背面的两侧。 ２ ． １ ． ２对于厚度大于 ６ ｍ ｍ以上的钢板加热带要尽量靠近骨架。 ｚ １ ． ３加热温度常用 ７ ０ ０ ～ ８ ０ Ｏ ％， 最高 ８ ５ ０ ℃。 对板厚 ２ — ４ ａ ｒ ｍ薄板 ， 加热温度不大于 ７ ０ ０ ￣ Ｃ 为宜。 ２ ． １ ． ４长条也可烧成 口字形或 ｒ ～ 形。根据变形部位及变形特点灵 活掌握。 用短条法 从 腹板的端部开始加热 ， 腹板凸 起 的一面冷却后 ， 用楔形 ２ ． ２短条形加热法。 法以较高温度加热面板凸弯的一边 ， 从面板宽度的中间开始。 ２ ． ２ ． １加热线施于变形凸起的一面。 ３ ． １ ． ２以上各形式加热法可辅以水冷却 ， 变形较大时可用千斤顶外 ２ ． ２ ． ２加热温度常用 ７ ０ ０ ８ ｏ ｏ ℃， 最高 ８ ５ ０ ℃。 对板厚 ２ － ４ ａ ｒ ｍ薄板 ， 力加压。但注意不可加压过量， 要考虑冷却后的收缩。 加 热温度 不大 于 ７ ０ ０ ￣ Ｃ 为宜 。 ３ ． １ ． ３质量检验 ： 对构件长度不小于 ５ ｍ检验线直度为 ３ ａ ｒ ｍ。对构 ２ ． ２ ＿ ３矫正变形时由近骨架处问中部变形大处移动， 加热温度则由 件长度大于 ５ ｍ时检验线直度为 ５ ａ ｒ ｍ ． ２ ． １在框架约四角隅￣ ＇ Ｈ Ｊ ｎ 热， 也可采用楔形法。根据变形情况决 ２ ． ２ ． ４矫正焊缝变形时， 宜成交角以改善应力分布、 仪＝ ３ ５ — ４ ０ ￣。 ２ ． ２ ． ５适用于板厚为 ２ ～ ６ ａ ｒ ｍ钢板及 Ｔ型构件。 定加热 温 ， 在必 要时 可用锤 击 。 ２ － ３楔形加热法。 ３ ． ２ ． ２质量检验： 采用拉对角线的方法校正。 ２ ． ３ ． １适 用于 Ｔ型构 件 Ｉ ３ ． ３对基座及吊杆等件的矫正。 型构件及其它型材的弯 曲变 ３ ． ３ ． １矫正方 法 。 形。也适用矫正分段 自由边缘 ａ 对基座矫正的方法基本上与 Ｔ型钢变形的矫正方法一样， 但是要 的变形 。 注意必须采用对称加热法 ， 左右同时进行力 Ｉ Ｉ 热矫正， 以防止矫正变形不
船舶钢结构变形火工矫正方法分析
船舶钢结构变形火工矫正方法分析摘要：火工矫正在船舶建造中起着重要作用，特别是在船舶和豪华船舶等薄厚度板的设计中。
选择合适的加热和加热方法对于修复结构变形至关重要。
本文介绍了一些常用钢结构设计方案及相应的火工矫正解决方法。
并阐述了火工矫正的考虑因素和适用范围。
关键词：结构变形；火工矫正；加热温度；加热方法由于造船阶段很难识别船体结构的复杂性，因此在施工过程中也不大可能出现具有不同特征的变形现象，但在仔细分析后也可以根据各自的变形特征进行分类。
从而使员工能够利用各种变形特征，选择合适的火工矫正技术方法，进一步解决变形问题，优化船舶建设生产，为船舶产业的健康和快速增长奠定更好的基础。
1火工矫正的概述1.1火工矫正用火焰加热，将纤维延长或缩短到钢材偏短位置，从而使钢反向变形，以符合技术标准规定的构件方向和某些几何形状的要求。
1.2矫正方法的技术原理可概述如下。
钢的塑性、热胀冷缩，由外部或内部应力出现反变形，解决了钢结构弯曲质量、翘曲和外观变形等问题，从而达到预期的矫正目的。
1.3火工矫正工艺有校直、校平、矫形等常见形式。
1.4点、线、三角加热是火工矫正中最常用的加热方法。
点状加热是指钢结构的特点和变形，加热一个或多个点。
在线状加热过程中，火焰要么沿直线偏移，要么沿宽度水平平移，但通常，宽度抑制在钢厚度的0.5至2倍以下，并应用于高度变形和刚性的结构矫正区域。
多用矫正三角形加热阶段强刚度和陡刚度钢的弯曲变形。
1.5温度控制:低碳钢和普通低合金钢的热校矫正正一般控制在600～900℃的范围内。
热变形的理想温度范围为800～900℃，但必须低于900℃。
加热温度持续升高，钢结构发生变化，晶体延长，钢材质量下降。
2火工矫正的作用原理金属材料通常具有热膨胀和冷收缩，当材料在局部加热时从加热位置加热时会膨胀，但由于环境温度较低，防止膨胀，金属在加热位置压缩，当温度约为达到600~700℃时，压力超过屈服强度，导致压缩塑性变形。
船体火工矫正通用工艺(修订稿)
2.3.1 圆点加热矫正法 圆点加热矫正，一般用在板型结构变形区域，如上层建筑的围壁。用
氧-乙炔焰炬，在被矫正的部位作圆环状游动，均匀地加热使加热区域成圆 点形（见图 1），加热温度为 780℃～800℃。当火圈呈现樱红色，立即用木 槌或铁锤敲火圈周围。随着火圈颜色的逐渐暗淡，锤击也渐轻渐缓。
3
1.圆点加热
2.锤击位置和方向
（图 1 圆点加热矫正）
锤击中心也渐由火圈外围移至火圈区域，直到火圈成黑色，温度约 200℃～450℃。即停止锤击。
待冷却至 10℃～15℃时（用手触摸无烫感），复行锤击。6mm 以上的板 和骨架用铁锤。
圆点（火圈）的大小，应与被矫正板的厚度相适应。火圈的密度，不 仅与被矫正板厚度有关，而且与被矫正板的弯曲的挠度有关。根据火圈的 排列分为圆周式圆点火圈（见图 2）与梅花式圆点火圈（见图 3）。
2010
船体火工矫正通用工艺
船体结构在建造过程中，由于种种原因，必然会产生变形，所以矫正是不 可缺少的一个工种，目前本公司常用的矫正方法有二种：机械矫正和火工 矫正。火工矫正有设备简单，就地矫正，机动灵活等特点。本标准着重叙 述了船体结构焊后产生的变形及其采用火工矫正消除变形的方法。
L SCS 2010‐3‐2
表 2 焰心距钢板表面长度与钢板厚度
mm
钢板厚度
焰心距钢板表面 长度
2～5 -2～0
9～
15
6～8
14
～22
23 ～26
0～
3～
4～
0
3
4
5
＞26 6～10
注：负值表示钢板表面深入焰心的距离
4 矫正的冷却方法
变形矫正的冷却分为空气冷和水冷两种。目前船厂常用水冷，因为这种冷却能够 加速冷却速度，提高矫正效率。水冷却又可分为正面浇水与背面浇水（一般适用于薄 板的矫正）两种。采取水冷却时应遵循以下要求：
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法
论船舶薄板焊接的变形问题及控制方法船舶薄板焊接是一个重要的船舶制造工艺，其焊接质量直接影响到船舶的使用寿命和安全性能。
然而，由于船舶薄板焊接时所需要的热量较大，往往会导致焊接件产生变形，影响制造质量。
因此，在船舶薄板焊接过程中，必须要注意变形问题，采取一系列的控制方法，以保证焊接质量。
1. 船舶薄板焊接的变形原因船舶薄板焊接时，当焊接件受到热输入时，由于热膨胀系数的不同，会造成焊接件的膨胀变形，从而使得焊缝产生变形。
另外，由于船舶薄板焊接时需要钳紧焊接件以保证能够对齐，这也可能会引起焊接件产生强制变形。
同时，焊接件内部的残余应力也可能导致焊接件形变，特别是在高温条件下进行的焊接会使得残余应力非常强烈，从而使得焊接变形更加显著。
为了控制船舶薄板焊接的变形，可以采取以下措施：（1）采用预热工艺。
预热可以使得焊接件的表面温度达到或接近室温，从而减少焊接时的温度梯度，降低热应力的大小，避免焊接件变形。
（2）合理选择焊接位置。
要尽量选择对称性好的焊接位置，把热输送平衡化，减少残余应力和热变形。
（3）控制焊接加热量。
利用低温高层压力焊接、多道焊等控制加热速度和温度的方法，以减小热膨胀系数的影响。
（4）适当增加焊接缝间距和长度。
增大间距和长度可以分散焊缝变形，减轻焊接变形影响。
（5）使用钳夹、夹具等。
钳夹可防止焊件变形，夹具同样有助于减少变形。
（6）焊接后进行热处理。
热处理可以改善残留应力，减小变形。
通过以上措施，可以有效控制船舶薄板焊接的变形问题，保证焊接质量和船舶的使用寿命和安全性能。
船舶舱口盖变形控制与校正
�
加热顺序按图所示。
4.2.2 波浪变形
图示加热位置加热(即从中间向两边),水跟踪 加热方法同角变形 在凹下的一面用千斤顶向上顶 如果在硬档位置加热仍然不能消除则在凸起位置大的地方 (软档)用多咀烘枪 快速加热（尽量不在软档加热） � 加热温度控制在 500 度左右 � 速度控制在 1M/1 秒, 软档适当加快 � 火量控制在 2000L/H 4.2.3 顶板下三角板变形 � 三角板变形时按图示位置加热 � 变形太大开三角板的立焊缝 � � � �
4
4.2.4 舱盖整体变形 � 如整体下垂则在舱盖四角放压铁，中部顶起，在梁腹板下口（面板）不超过 2/3 高度加热 � 如上拱则在舱盖顶板适当位置放压铁，并对顶板扶强材处加热 4.2.5 箱体结构扭曲变形 � 将翘角的两对角加压铁 � 按图示位置(硬档处)在顶板面和底板面加热 � 严禁直线(沿图示中心线)加热
舱盖变形控制与校正
一．概述 本篇介绍以舱盖制作工序及不同类型的变形特点，简述对变形的控制与校 正，并供今后火工操作参考。 二．变形类型与校正原理 1．变形类型 � 切割变形， 钢板不对称受热后产生的收缩变形。 � 机械变形，钢板起吊时被吊钩吊伤或遭受外力及堆放变形。 � 焊接变形，引起舱盖变形的主要因素。 � 火工变形，不当的校正方法产生的变形。 2．矫正方法 � 机械校正（矫平机） � 水火校正 3．水火校正原理 钢板受热膨胀 冷却 收缩 三．变形与控制 1．切割变形 � 工艺常采用对称切割 � 薄板水跟踪切割 � 薄板采用输入热量少的机床切割（等离子） 2．小装配（T 梁，包括梁上的三角板） 2.1 角变形（包括梁上的三角板）
1
校正方法： � 图示位置加热，加热高度不超过腹板高度的 2/3。 � 按图示顺序从一端到另一端。 � 加热温度 800 度 � 火量控制 4000L/H � 背面水冷 � 如面板旁弯较大则在凸起一侧面板中部如腹板一样加热。 2.3 对接变形（腹板、面板对接） 原因：先焊接的一面受热冷却后先收缩，从而产生角变形。 控制方法： � 控制焊接参数，严格按工艺参数焊接； � 控制装配间隙 � 适当放反变形 � 能先装配扶强材的先装。 校正方法： � 在凸面焊缝两侧加热（同角变形方法） � 变形太大时在凸面垂直于焊缝的方向上加热。 2.4 反变形 适用于垫块小装配，根据公差情况适当放。 3．组装阶段 3.1 拼板变形 原因： � 来料板不角直，拼板间隙大，收缩大； � 来料波浪变形； � 不合理的焊接参数、焊接顺序； � 设计的合理性。 � 焊接收缩变形。 控制方法： � 来料合格，拼板前尽量消除钢板本身变形； � 工艺排板尽量合理化； � 合理的焊接工艺参数、焊接顺序； � 局部焊前扁钢加强。 校正方法：原则上不校正，如变形较大用压铁压平或加扁钢强制再装配。
船体火工年终总结
船体火工年终总结一、工作内容与成果（一）火工矫正工作在船体建造过程中，火工矫正工作是确保船体结构精度和强度的重要环节。
我严格按照工艺要求和操作规范，对船体板材和构件的变形进行了精准的矫正。
通过不断地摸索和实践，我能够熟练掌握各种火工矫正方法，如水火弯板、火焰矫正等，有效地解决了板材的波浪变形、扭曲变形等问题，提高了船体的平整度和直线度。
（二）焊接预热与后热处理焊接质量对于船体的强度和密封性至关重要。
在焊接过程中，我负责对焊接部位进行预热和后热处理，以减少焊接应力和防止裂纹的产生。
通过合理控制加热温度和时间，我确保了焊接接头的质量，为船舶的安全航行提供了有力保障。
（三）参与质量改进活动积极参与了船体建造过程中的质量改进活动。
针对火工工作中出现的质量问题，我与团队成员一起进行原因分析，并提出了相应的改进措施。
通过不断地优化工艺和操作方法，我们成功地降低了火工矫正的废品率，提高了工作质量和效率。
二、工作中的挑战与解决方案（一）复杂结构的矫正难题在处理一些复杂的船体结构变形时，遇到了较大的挑战。
由于结构的特殊性和变形的复杂性，传统的矫正方法效果不佳。
通过与技术人员的沟通和协作，我们采用了组合矫正的方法，结合水火弯板、机械矫正和局部加热等手段，最终成功解决了问题。
（二）高温作业的安全风险火工作业通常伴随着高温和明火，存在一定的安全风险。
为了确保工作安全，我严格遵守安全操作规程，佩戴好个人防护用品，并定期检查和维护设备。
同时，加强了对工作现场的安全管理，及时消除安全隐患，确保了全年无安全事故发生。
三、个人成长与提升（一）技能提升通过不断地学习和实践，我的火工技能得到了显著提升。
我掌握了更多先进的火工技术和方法，能够更加高效地完成工作任务。
同时，我还积极参加公司组织的培训和技能竞赛，与同行交流经验，不断拓宽自己的视野和思路。
（二）团队协作能力在工作中，我与其他部门的同事密切配合，共同完成了多项任务。
通过与他们的沟通和协作，我学会了如何更好地理解他人的需求和意见，提高了团队协作能力和工作效率。
船体变形处理以及火工矫正原则工艺-LYY
船体火工矫正原则工艺1. 火工矫正的作用原理船体结构的火工矫正，就是利用金属局部受热后，所引起的新的变形去矫正原先的变形。
而非始4）利用刚性约束能加大热塑变形量的原理进行矫正。
如果取水冷却的火工矫正办法，让周围的金属尽量保持冷却以提高周围约束的刚性，从而增大矫正效果；5）利用预应力进行矫正。
如果用辅助工夹具等，以使冷金属区域预先有一个附加的应力压缩加热区金属，促使压缩应力提早达到屈服点，而加快热塑变形以增大矫正效果。
2.2 加热方法方 法优缺点、适用范围线状加热法加热线宽度一般为钢板厚度的0.5~2倍，矫正质量好、效率高，适用于矫正板架、变形“瘦马”变形,板架的起伏波浪变形等.点状加热法各点直径一般不小于15mm,变形量越大,点与点距离越小,一般为50~100mm,加热参数易掌握、但速度慢、工效低.三角形加热法适用于矫正较大构件的弯曲变形.2.3 按冷却方法划分方 法优点、适用范围常规矫正法（空冷法）用于矫正各种钢结构。
水火矫正法用于矫正低碳钢等。
2.4 火工矫正参数1）火工矫正参数包括火焰性质、火焰功率、加热温度、加热区规格、火焰至工件表面距离；火焰一般采用氧-乙炔焰。
2）钢板四边波浪变形时，加热长度一般为板宽的1/2~1/3，加热距离视变形越大，距离越近，一般50~200mm。
矫正厚钢板弯曲变形时，加热深度不超过板厚的1/3。
3）加热点至工件表面的距离应以能获得最高的热效率为宜。
水火矫正厚度为5~6mm 钢板时，水火间距离为约25~30mm。
4)低碳钢火焰矫正时,常采用600°C~800°C的加热温度,一般不超过850°C。
一般凭钢材的颜色判断加热温度，见下表：颜色温度（°C）深褐红色 550~580褐红色 580~650暗樱红色 650~730深樱红色 730~770樱红色 770~800淡樱红色 800~830亮樱红色 830~900橘黄色 900~1050暗黄色 1050~11503. 火工矫正的时机、范围及处理方法4. 火工矫正的工艺要求4.1矫正前工作状态的要求。
焊接变形的火焰矫正
焊接变形的火焰矫正隧盔越焊接变形的火焰矫正山东常林机械集团股份有限公司(临沭276715)王绪桥在l丁程机械产品中,钢制结构件在制做过程中,常因施焊过程中的热胀冷缩,构件布局及工艺等因素的影响,引起结构件产生变形.虽然对其采取了一系列预防和控制措施,但最后的变形量仍会超过设计允许变形范围.针对构件各种不同形式的变形,必须选择合适的矫正方法,一般刚性较大的结构件产生的弯曲变形,尤其大型结构件,不易采用冷矫正方法,否则会产生较大的叠加应力或裂纹,这时应在焊接部位与所对称的位置采用火焰矫正.火焰矫正主要应用于焊接性能好的低碳钢和强度较低的低合金钢.火焰矫正是把焊后的凸面部分加热使其热胀,一开始加热时有明显的凸形,而加热到500℃以上时,塑性明显增大,但一般不应>800℃,这时反向抗力即可克服其膨胀力,不再伸长.当冷却时,加热部分会收缩,中问部分收缩最大,比原来状态变得更短些,从而达到矫正目的,使焊件恢复正确尺寸,形状.实质上火焰矫正是利用金属局部受火焰加热后的冷却收缩所产生的张力去拉直原来已经产生的各种焊接变形. 一,火焰矫正的关键准确的加热位置,适宜的加热温度,合适的加热深度,正确的矫正顺序以及合理加热方式这五个方面是提高火焰矫正效果的关键.不同的加热位置可以矫正不同方向的变形,不同的加热温度,可以获得不同的矫正变形能力.而与加热后的冷却速度关系不大,但冷却速度增大,会使金属变脆,可能引起裂纹.1.加热位置的确定并不是所有的变形位置都是矫正的正确位置,变形往往存在于刚性较差的部位.加热位置一定要选择存焊件变形后的凸面部分,如果选择在变形的凹面,则变形将越矫越大.所以说如果加热位置定错了,不但矫正不了变形,有时甚至还会得囡芏笪兰塑塑堡型.热舡WWW.meta1working1950com到相反的结果.另外注意不要在同一位置反复加热,同一部位加热不得超过两次,加热位置通常都远离焊缝.2.加热温度在火焰矫正所允许的范围内,一般来说,钢材的加热温度与变形能力成正比.加热部位的温度必须高出相邻未加热部位,使得受热金属热膨胀受阻,产生压缩塑性.火焰矫正时,加热火焰通常为中性焰,若要限制加热深度可采用氧化焰.常用结构钢加热温度一般控制在600—800~C(从钢材表面颜色上看,应在褐红色至淡樱红色之间),最高≤850℃,最低为360~C左右.温度过高时,会使钢材的组织发生金属变脆,影响韧性,并产生较大的残余应力,大大降低钢材的力学性能及结构承载能力;温度过低时,由于产生的压缩塑性变形量小,矫正效果不显着.工程机械常用的材料Q345钢板在使用火焰矫正时,加热温度>700%时不能用水冷却.淬火倾向较大的钢材及比较厚钢板温度>700~C,矫正时同样也不能用水冷却.低碳钢和Q345等常用低合金钢,当板厚不大,加热温度在360—700~c时,可用水火矫正.采用水火矫正时,要等钢材温度冷却到失去红态时再浇水(见下表),切记加热过程中不要进行浇水.火焰矫正过程用水冷却的目的是限制热胀的范围,增加对加热区的挤压作用,可立即看到矫正效果,不必等待.火焰矫正时的加热温度与表面颜色的对应关系加热温度/℃冷却方式钢材表面颜色与温度对照深褐色(550～580)℃360～600水冷褐红色(580～650)℃暗樱红色(650～730)℃600～700空冷,水冷深樱红色(730～770)oC淡樱红色(800～830)℃700～850空冷亮樱红色(830—960)℃3.加热深度加热深度是控制矫正效果的重要环节之一.加热深度一般控制在钢板厚度的2/3以下.三角形加热方式一般为结构件宽度的2/5左右.若一次加热未达到矫正效果,则需要做第二次加热,其加热温度应略高于前次,否则将无效果.4.矫正顺序在矫正某一部分变形时,要考虑相邻部分和结构整体的影响.当板厚不同时,先矫正厚板,再矫正薄板;结构骨架和钢板都同时变形时,先矫正骨架变形,后矫正钢板变形;当强弱骨架相邻,先矫正强骨架变形,后矫正弱骨架变形;T形梁焊后变形先将腹板矫直,后矫正翼板的角变形;箱形梁变形先矫正扭曲变形,其次矫正弯曲变形;框形底架先矫正中梁,后矫正侧梁;变形处较多时,先将其表面分为几个区域,逐个区域进行矫正.5.加热方式焊接变形是永远避免不了的,在火焰矫正时,对构件的应力要有正确的分析和判断,才能根据实际需要确定合适的矫正方法.(1)线状加热主要用于矫正角变形和弯曲变形,其特点是横向收缩量一般大于纵向收缩量.加热线的宽度越大,横向收缩也越大,尽量利用这一点来提高矫正效果,线状加热的加热线宽度应为钢板厚度的0.5—2 倍,焊炬平均移动速度为4mm/s,加热速度应尽可能快一些,使钢板在横向产生不均匀的收缩,从而消除角变形和弯曲变形.型材和板材的角接焊缝引起的角变形,一般只须在焊缝的背面进行线状加热即可矫正;对于T形接头角焊缝引起的角变形,可根据”板厚度增加,角变形降低”的原则,适当增加钢板的厚度,促使角变形减小.图1是挖掘机结构件回转平台施焊图的一小部分,图2是回转平台因焊接变形产生角变形而采取火焰矫正的演示图.采用火焰矫正虽是一种传统的工艺,但此方案已在实践中得到验证,效果非常好.此件不能采用机械校正法,由于在A处及处采用机械校正受力不均匀,有的地方能校到,有的地方校不到,而且常常会压伤工件表面,校正效果不好.把1部分,2部分,3部分先点固在一起(见图4),然后按图示所标注的焊角尺寸,进行两处周圈施焊.由图l图2于A位置及B位置焊脚尺寸>8ram,需采用多层多道焊接,导致热变形比较大,焊好以后,动臂两端尺寸均<865mm,这时采用图3方式进行火焰矫正.由于钢板比较厚,可在600～800%内,用多个大号气焊炬对准每件侧板外侧两处同时作螺旋式线状加热,加热时焊炬应稍作后倾,边加热边移动,始终保持表面加热.如果一次加热未全部矫正,可待完全冷却后第二次加热,同时根据结构和材料的具体情况,可再Jm#l,力.加热位置位置图3图4(2)三角形加热三角形主要用于矫正厚度大,变形量大的弯曲变形,其焊接加热的部位是在弯曲变形构件的凸缘,三角形的底边在被矫正构件的边缘,顶点朝参磊工.工—廖溷量避幽;.簦誊蓐内.加热面积较大,收缩量也较大,尤其在三角形底部.加热时产生的收缩量是边缘大,逐渐过渡到零.例如上拱变形矫正时,在立板上用三角形加热矫正见图5,若第一次加热后还有上拱变形,在进行第二次加热,加热位置选在第一次加热位置之间,加热方向由里指向边缘.图5构成挖掘机的主要结构件转台,由于焊接变形区比8区低5一[Omm,此时采用三角形加热法矫正,在C区阴影部分加热,选用矫正温度在360—700℃内,即可达到矫正的效果,同样另一边若出现类似,加热另一边阴影部分,结果也很好(见图6).此件若采用机械校正,会把U形板压变形,不但达不到校正目的,还会对_T件转台起破坏作用.图6(3)点状加热传统的火焰矫正方法,通常是用于处理厚度>8mm的钢板.对于<8mm的钢板一般使用点状加热.点状加热主要于薄板产生变形的矫正,采用点状加热时的火焰矫正点的点数可根据构件变形情况确定,由几点到几十点,点的排列一般为梅花状式.若钢板厚度在3mm以下时,加热点直径为18～20mm,加热点之间的中心距为80mm左右,加热温度500%左右,此时钢板呈紫樱色;若钢板厚度在4ram以上时,加热点直径根据变形情况适当增大,加热点之间的中心距可增大到150ram左右,加热温度500—700℃, 此时钢板呈深樱红色;加热后可采用水冷,若钢板厚度>8mm时,应采用自然冷却.点状加热采用多孑L压板防止薄板在加热过程中变墨笙箜塑堡篁参属热加工WW.metaIWOrkingI950C0m 形,通过压板上sl,-ft,/~l热,限制受热面积,增强矫形效果;点状加热有时为提高薄板矫正速度和避免冷却后在加热处出现小泡突起,在加热完一个点后,立即用木锤锤打加热点及其周嗣区域,钢材背面用木锤垫底,紧接着浇水冷却.二,火焰矫正技术要求(1)焊合件经矫正后一般不做退火处理,对有技术要求的矫正工件要做退火处理时,其退火温度一般为650.(2)若想降低焊件的变形,必须要从引起变形的源头解决,而不是在后续的工序中变形越来越多的时候再进行矫正.(3)火焰矫正前提条件不得损坏母材和焊缝,矫正后焊缝处的焊接残余应力状态基本保持不变,不能破坏母材的力学性能.(4)热矫正的目的不是让所矫正的工件完全平直,而是把其控制在误差范围内.钢板矫正后的允许偏差h见图7,钢板的挠曲矢高_厂(每lO00mm范围内),在6(钢板厚度)≤14mm时,h≤1.5mm;在6(钢板厚度)>14mm时,h≤1.0mm.7(5)矫正后钢材表面不允许有明显的凹面和损伤,表面划痕深度≤0.5nlm;矫正时对于中厚钢板,温度未降到室温时不得锤击.(6)加热区域必须避开焊接接头及节点处;加热区域应靠近变形曲线的初始端,这样利于消除变形.三,结语对于多人同时对某一1_件进行火焰矫正时,要密切配合,遵守操作规程,才能对构件变形的火焰矫正得到很好的效果.火焰矫正的优点是操作方便,机动灵活,一般使用的工具是气焊炬,可以在大型复杂结构上进行矫正,对各种变形都有一定效果.火焰矫正是根据结构特点和矫正的变形实际情况,确定加热方式和加热位置,并能凭经验目测控制加热区域温度,获得比较好的矫正效果,从而满足工件的使用性能.MW (20101122)。
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船体结构焊接变形的控制与火工矫正研究
发表时间：2018-11-26T09:45:17.063Z 来源：《基层建设》2018年第29期作者：王海峰
[导读] 摘要：在船舶制造过程中，船体结构变形十分常见，在焊接船体结构的过程中，受结构熔化不均的影响，加剧了结构内部的应力反应，进而导致变形。
沪东中华造船（集体）有限公司
摘要：在船舶制造过程中，船体结构变形十分常见，在焊接船体结构的过程中，受结构熔化不均的影响，加剧了结构内部的应力反应，进而导致变形。
本研究在对船体结构焊接变形的原因进行综合阐述的基础上，论述了船体结构焊接变形的防控办法，并介绍了船体结构焊接变形的火工矫正措施，以期为相关人士提供借鉴和参考。
关键词：船体结构；焊接变形；火工矫正
前言：通常情况下，完整的船舶是由多个船体结构焊接而成的，通过对焊剂和母材的充分利用，有助于实现对船体结构的整合。
但在实际的焊接过程中，船体在受热不均的影响下，会产生较强的焊接应力，诱发船体结构变形，进而会导致船体结构的稳定性欠佳。
因此，做好船体结构焊接变形的防控工作，具有十分重要的现实意义。
一、船体结构焊接变形的原因
与古老的船舶建造不同，在进行现代化的船舶建造时，大量的钢结构应用在其中，进行钢结构的拼装时自然而然的就需要用到焊接工艺，将焊接工艺在应用到船舶焊接的工作中，应重视做好变形防控工作，形成经济效益的保障。
实践调查结果表明，在焊接过程中，热量传输不均是导致船体变形的主要原因。
受所输入热量差异性的影响，容易诱发船体内部结构发生金属运动，从而加速局部变形和整体变形的产生。
其中、结构因素、材料因素以及制造因素是导致金属运动发生的主要原因。
材料因素是指材料性能指标发生改变，排除人为引发改变的可能性。
制造因素和结构因素均建立在人为活动的基础上，在可控范围内。
工作人员应将控制焊接构件的刚性条件和热变形作为主要途径，防止船体结构发生塑性改变，对焊接工艺进行合理选择，科学设置焊接参数，并促进胎夹具的合理使用，为实现对变形的有效控制奠定良好的前提条件[1]。
二、防范船体结构焊接变形的有效对策
众所周知，船体结构一旦发生变形，会引发极为严重的后果，对社会民众的财产和生命安全构成了严重威胁。
因此，在建造船舶的过程中，应注重完善对船体变形的防控工作，严格依据相关图纸进行建造，严禁出现超标准行为。
第一，工作人员应重视做好焊接方向和顺序的电流大小的选择工作，为焊缝的横向和纵向伸缩留出较大的空间，针对对接焊缝，则应确保焊接方向与自由端保持一致，在角焊缝和对接焊缝的收缩量均较大的情况下，应首先焊接对接焊缝。
同时，护理人员确保焊缝的应力分布良好，将焊缝铲除干净，从根本上预防裂纹的产生。
第二，焊缝的尺寸与船体变形之间具有十分密切的联系。
若焊缝尺寸低于标准要求，会导致船体结构的承载力降低，进而产生裂纹。
因此，工作人员应在确保承载力不受影响的同时，合理设置焊缝的尺寸，尽量降低焊缝的数量，防止对校正结果产生不利影响，将压型机构作为肋板结构的替代品，实现对变形现象的科学防范。
同时，工作人员应着力提升焊缝位置选择的合理性，预留合适的收缩余量，并预留焊夹具的位置，形成防控变形的重要依托。
第三，工作人员应充分发挥反变形法的重要价值，将板厚设置为8-12mm，在焊接前，对上下盖板进行反变形处理，之后执行焊接操作，从根本上防控焊后角变形的产生。
同时，船舶的管接头大多集中于船舶的上方，因此，需要借助于反变形夹具进行控制，实现对弯曲变形的有效消除。
第四，在焊接开始前，工作人员应对船体构件施加刚性束缚，防止其因缺乏约束发生自由变形。
例如，在法兰的焊接过程中，通过对两个法兰进行背对背处理，能够实现对角变形的有效预防。
在焊接薄板时，在四周设置压铁，能够有效防控波浪变形。
尽管有学者指出，采用刚性固定法焊接，其焊件仍会存有一定的变形，但与未实施该方法前相比，仍具备明显的优越性。
但需要引起注意的是，针对容易发生开裂的材料，应谨慎使用该方法[2]。
三、船体结构焊接变形的火工矫正方法分析
火工矫正是指通过局部加热、手工敲击或强迫冷却等手段，使零部件或船体某部位获得正确形状的方法。
火工矫正和机械矫正是焊后常见的变形矫正方法。
在船体构件焊接完毕后，只能够通过火工矫正的方法，实现对残余变形的消除。
本文所探讨的火工矫正方法，通常针对局部火工矫正法，原因是受涂装工艺选择差异性的影响，采用整体火工矫正方法在面积上存在一定束缚，采用局部火工矫正方法对焊接构件进行加热，能够实现对焊后变形的抵消，提升船体构件焊接的科学性。
现阶段，我国常用的火工矫正方法通常包括以下几种：第一种，圆正法。
圆正法是指在焊接构件发生变形的区域进行环形加热，使其在焊件表面形成火圈，待温度升至800℃，在火圈上方撒入冷水，在将变形区调平后停止加热。
采用圆正法矫正，应由变形较小的地方开始矫正，防止因产生应力过大而导致的龟裂现象。
第二，条状加热矫正法也是矫正焊件变形的常用方法，条状加热矫正法是指将焊件的加热轨迹转变为粗线条状，并沿着该方向进行单向移动加热，使其形成粗条状的火圈，这种矫正方法有助于增加焊件的收缩量，对加热面积不存在限制，因而工作效率较高。
第三，螺旋带状火圈加热矫正方法也是火工矫正方法的典型代表，这种方法促使焊件形成螺旋状的加热轨迹，待加热温度升至800℃后再进行冷却处理。
实践研究证实，该方法对板材厚度8mm以上的变形具有良好的矫正效果。
第四，在火工矫正的过程中，格状加热方法也十分常见。
格状加热矫正法是指通过促使加热轨迹形成网格，并执行冷却操作，实现对变形角的科学矫正。
结论：综上所述，在建造船舶的过程中，受多种因素的综合作用，极容易诱发船体的变形。
工作人员在研究的过程中发现，运输因素、焊接因素和吊装因素是导致焊件变形的罪魁祸首。
因此，相关人员应注重对物理矫正和火工矫正方法的综合利用，实现对焊件变形的科学控制和处理，从整体上提升传播的使用性能，提升船舶建造的经济性。
参考文献：
[1]张珍强.船舶焊接变形的形成研究与控制方法[J].建材与装饰，2017（46）：246-247.
[2]王江超，史雄华，赵宏权.基于固有变形的薄板船体结构焊接失稳变形研究综述[J].中国造船，2017，58（02）：230-239.。