船体结构焊接变形的矫正

船体结构焊接变形的矫正

摘要船体结构在焊接的过程中,往往会产生总体及局部的变形,而对其控制是船舶建造及修理的重要组成部分。论述船体结构焊接变形原因及矫正控制技术的研究。

关键词船体结构;焊接变形;原因;控制;矫正

影响船舶变形的因素很多,其中焊接变形是关键因素。焊接过程不均匀的加热和冷却使得焊缝及其附近金属产生非均匀的膨胀及收缩,从而产生焊接残余应力和各类焊接变形。船体产生总体变形和局部变形后,不仅会直接影响船舶的美观,而且会影响船舶的强度及航速等各种性能,严重的甚至会影响到船舶的使用,因此对焊接变形的控制就显得举足轻重。矫正焊接变形的过程可能会增加残余应力,在一定的条件下会对结构的断裂特性、疲劳强度和形状尺寸精度产生极为不利的影响。由于焊接变形对船舶建造质量、成本和周期都具有重要影响,工业界一直对其非常重视,从实验和理论上都进行了大量研究,期望能够对焊接过程进行有效的预测、控制和矫正。

1影响焊接变形的因素

1)焊接规范,焊接电流及焊接速度都会对线能量产生影响。

2)焊缝尺寸,主要取决于板厚及强度要求。

3)焊接工艺,主要取决于焊接方向、焊接程序及焊道层数等。

4)焊接结构和刚性及采取的边界约束措施。钢结构焊接以后焊缝趋向于缩短,因而伴随着构件出现弯曲变形。例如当船体大接头为外凸线型时,焊接以后大接头向内变形,而当大接头为内凹线型时,则焊接以后大接头向外变形。这种大接头的变形,越是用火工在焊缝旁加热矫正,越会增大变形趋向。最好的办法是事先采取防范措施,采取防变形措施或选用合理的焊接工艺。

2矫正变形的原理和方法

2.1延展法

这种矫正变形的方法是在室温下进行的,钢材无需加热,因此又称冷矫正法。

冷矫正法的原理建立在钢材具有塑性变形性质的基础上。若加于钢材的外力小于屈服点,钢材产生的变形只是弹性变形,外力去掉以后,钢材会恢复到原来的形伏。但当加于钢材的外力大于屈服点又小于极限强度时,则钢材会产生塑性变形,即晶体的一部分对另一部分产生位移,此时即使卸除载荷,晶体也不能恢复其原来位置,因而变形也就被保留下来。