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摘要：海洋气候多变，船舶与海洋工程在营运过程中会遭受各种恶劣的自然环境，而船体结构的安全性能是第一先决条件。焊接工艺的研究和运用，是增加船体结构安全性能的最有效的方法之一。本文简单的介绍了船舶建造中关于船体结构变形、焊接变形的控制措施和处理方法并对此进行深入研究。
关键词：焊接变形，船体结构，控制措施
1引言
在造船行业，船体构件的焊接变形，不仅会影响造船工艺流程的正常进行，而且会降低船体结构的承载能力，影响船体结构的尺寸精度与外形。采用焊后矫正残余变形不但延误了造船的周期，使得制造成本上升，而且会引起整个船体质量的不稳定性等不良后果，因此，对于造船业而言，控制和消除船体结构件的焊接变形十分重要。对于大型散货船而言，其结构复杂，焊接量大，焊接变形是必须要关注的内容。
2船体结构特点及其变形产生的原因
船体结构的主要组成部分以骨架和板架两个结构为主，这两个原本相互独立的结构在通过多个连接和焊接步骤处理后才能够制造出成形的船体结构。但是，由于不同板架和骨架的区域材料性质各不相同，尤其是材料之前的熔点和传导性质有明显差异，因此在焊接过程中非常容易出现一个骨架或者板架的内部结构有明显的温度不均匀现象分布，这种温度均匀分布直接造成材料出现不均匀热应变，最后导致结构形成塑性变形。而且，在进行焊接过程中，一般焊接部位的温度都非常高，这种非常高的热量的一旦被输人后就会非常容易造成焊接变形出现，而且这种焊接造成的焊接变形还有不同的种类，出现何种变形种类与热量输人总量、热温度场、焊接结构的约束度三者有直接关系。
3影响焊接变形的因素
影响船体焊接变形的主要因素在对船体进行焊接的工作当中缠身国的热应变、塑性应变等因素，是形成船体焊接产生形变的重点因素。
3.1焊接方式与焊接工艺参数分析
不同类型的焊接方式实际所产生的收缩量也是不相同的。当船体焊件的厚度基本相同的时候，单层的焊接从纵向上的收缩量比横向上产生的收缩量更大，这主要是因为在实施多层焊接的时候，先进行焊接的冷却之后阻碍了后续的焊接部分的收缩性。逐步的焊接方式相比直通的焊接方式产生的收缩性相对较小，这主要是因为前一种的焊接方式可以让焊接温度保持的比较的均匀，所产生的压缩性的形变比较的分散。焊接工艺的参数的影响主要为线性的能量，通常表现为随着能量的不断提升，产生压缩性的形变的量不断的上升，因此实际产生的收缩量也相对较大。
3.2焊接形式
所谓焊接形式指的是施焊时是采用连续焊接还是断续焊接的方式，通常情况下，断续焊接由于中途有时间给热量输人缓冲，因此一般变形都比较小。但是连续焊接由于是持续进行，高热量不断影响结构，造成结构受热过度，最后造成严重变形。
3.3焊缝在船体结构中的位置
焊缝的位置对焊接形变造成的影响比较大，在焊缝位置处于对称的结构中心线上的，那么所产生的形变相对比较的单一，只有在纵向与横向上的缩短，并且焊缝的实际位置和结构的中心出现不对称状况的时候，除了在纵向上和横向上的缩短之外，同时还产生了弯曲变形。焊缝在距离部件和部件物体的中轴距离越远，那么在焊接之后产生的收缩力和种种的应力就表现的越大，焊接的弯曲程度也就越大。因此在对中轴的位置进行设计的时候需要尽量让焊缝靠近中轴处，通过这种设计方式来降低焊缝形变的状况。
4船体结构焊接变形控制措施
4.1采用合理的焊接顺序和方向
(1)焊接平面上的焊缝，要保证纵向焊缝和横向焊缝(特别是横向)能够自由收缩。如焊对接焊缝，焊接方向要指向自由端。(2)先焊收缩量较大的焊缝，如结构上有对接焊缝，也有角焊缝，应先焊收缩量较大的对接焊缝。(3)先焊横向短焊缝。(4)工作时应力较大的焊缝先焊，使内应力分布合理。(5)交叉对接焊缝焊接时，必须采用保证交叉点部位不易产生缺陷的焊接顺序。T型焊缝和十字焊缝焊接时，应该将交叉处先焊的焊缝铲干净，才能使T型焊缝和十字捍缝的横向收缩比较自由，有助于避免在焊缝的交点处产生裂纹。
4.2控制焊接工艺方案
在船舶制造的过程中，选择科学合理的焊接工艺方案能够有效的减少焊接变形，它也是所有方法当中最为有效的一种方法，其中，焊接工艺的操作顺序也会对变形产生非常重大的影响，弯曲变形尤其明显。在船舶制造的过程中，选择更加完善的工艺顺序可以有效的减少弯曲变形的情况，比如说纵向构架的双层底结构就在选择方案的时候就应该选择正态建造方案，同时分段的最大挠度也应该是反态建造方案的50%。
4.3加强反变形预防控制措施
船体分段制作、整体吊装、搭载合拢等建造过程中，为了预防外力变形、焊接应力变形、重力变形等诸多原因导致的结构变形问题，通常船厂会在船舶建造过程中采取有效的方式方法，预防及减少诸多原因导致的结构变形因素。如：薄板在吊卸过程中不允许使用钢丝吊扣；型材、板材零部件必须存放于平整的地面，其下面不允许有容易零部件塑性变形的尖状凸起物；零部件不允许长时间堆放在一起，要即时上分段安装，以免由于自身重量再次引起变形；上建分段、机舱分段、薄板分段等薄板分段整体吊装时，自由边结构需加强处理等等反变形预防控制措施。这些反变形预防措施，在船舶建造期间发挥着非常有效的作用。
4.4增加有限元方法在焊接变形控制中的应用
焊接工程需要解决的一个重要问题就是对焊接变形进行控制。一般而言，焊接变形的控制由焊接工程师靠经验或者准则确定。然而现在许多焊接工况已经面临着更为复杂的情况，采用有限元技术可以更有效的模拟一些较为复杂的情况，将不同的工艺参数和边界条件进的计算结果进行对比，从而总结出一套更为优化的工艺。但是随着造船业制造要求越来越高，再加上很多船体焊接结构由于焊缝分布复杂等，依靠传统经验和实验方法已经难以对焊接变形加以预测。这种情况下，船厂在制定大型散货船相应的焊接工艺时，可以参考焊接模拟软件计算出的变形情况，这个是未来大型船舶建造过程中的各个建造阶段的发展趋势之一。当然，焊接变形计算结果的准确度受到很多因素的影响，涉及船舶类型，分段划分、建造方法、装配顺序、焊接方法、水火校正等多方面因素，因此对于大型散货船来说，一定要建立型船的焊接数值计算数据库，这样使得相似船舶在后期建造中能得到参考和比照。船厂要形成一套更为系统的焊接仿真计算和实际工艺紧密结合的体系，这样可以根据不同船舶、结构、工况、焊接参数等进行选择，从而使得船厂的生产进度和质量都能够得到保证。
5结语
船体结构的焊接变形控制在造船工程中是非常重要的一个环节。在众多的因素当中，焊接变形对船舶制造的质量会产生非常重大的影响。这项工作对于船舰质量以及造船周期的控制都有着十分积极的意义。如今，我国的焊接力学理论以及数值仿真技术得到了非常显著的发展，对复杂的焊接变形理论和相关的规律也有了更加全面和深入的了解，所以我们一定要采取有效的措施对传统结构焊接变形加以严格的控制，只有这样才能更好的保证船体的质量和性能。
参考文献
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[2]汤忠泉.内河船舶焊接变形的控制与矫正[J].南通航运职业技术学院学报,2014,13(03):39-41.