船体薄板焊接变形与控制》研究报

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1、《船体薄板焊接变形与控制》研究报告2008年8月前言薄板焊接是工业施工中一项重要工作。许多产品由于产品重量考虑，需采用轻体薄板材料。美国、德国、俄罗斯等一些发达的军事强国在建造大型或超大型睡眠舰艇时，出于对舰艇自身重量和舰艇速度的考虑，目前普遍采用高强度薄板厚船体钢材，从而提高舰艇的战斗威力。但是，薄板焊接的技术难题也随之而来，开发新的焊接工艺，急需用于焊接生产。本文从焊接最基本原理讲起，逐步深入，探讨薄板焊接过程中的种种变形缺陷，从原理上剖析缺陷产生的原因，进而深入讨论薄板焊接工艺，并且，本文研究与中国扬帆集团造船生产实际相结合，深入焊接生产一线，了解焊接工艺，为船用薄板焊接变形控制，提出

2、方案，为我国造船企业中，薄板焊接工艺提供参考。2008年8月目录第一章焊接变形初步认识11.1焊接加热过程11.2焊接完成后11.3焊接变形1第二章焊接温度场研究分析22.1焊接时温度横向分布22.2焊接板块表面温度分析示意图2第三章焊接变形原因讨论33.1纵向收缩变形33.2横向收缩变形33.3绕曲变形33.4角变形43.5波浪变形43.6焊接错边43.7螺旋变形（扭曲变形）4第四章焊接变形控制措施总结54.1焊接变形控制工艺措施54.2焊接变形控制设计措施54.3矫正焊接变形的方法5第五章薄板焊接变形及控制65.1薄板定义65.2薄板焊接变形控制：6第六章船舶薄板焊接变形控制76.1船舶

3、薄板焊接变形产生的原因76.2船舶薄板焊接变形的控制7第七章实际生产中船舶薄板焊接变形控制方案87.1D917P薄板片体分段结构分析87.2D917P薄板片体分段制作流程87.3各工序施工工艺97.3.1板材、球扁钢、T型材表面除锈、喷防护漆97.3.2板材校平97.3.3等离子板材下料开孔、型材下料97.3.4磨边97.3.5拼板97.3.6划线107.3.7球扁钢拼焊117.3.8组件组立117.3.9构件装配、焊接117.3.10D917P分段的变形矫正和检查切割127.3.11碳弧气刨脱胎127.3.12D917P分段脱胎后去应力矫正12结论13参考文献14第一章焊接变形初步认识焊接

4、过程中，温度应力的分布情况：1.1焊接加热过程焊接过程中，当焊接温度降低到600摄氏度以下时，焊接的板块内产生的热应力分布情况如下图所示。焊缝附近区域产生压应力，远离焊缝区产生拉应力。1.2焊接完成后焊接结束后，焊接的板块内产生的残余应力分布情况如下图所示。焊缝附近区域产生拉应力，远离焊缝区产生压应力。1.3焊接变形焊接冷却后，当残余应力大于材料屈服应力，则发生变形：141、第二章焊接温度场研究分析2.1焊接时温度横向分布焊接时温度横向分布情况，及产生应力区域（ANSYS分析结果），温度在600摄氏度以上不产生应力，温度低于600摄氏度以下产生塑性变形（不可逆变形区），在远离焊缝一定区域以外

5、弹性变形区域（可逆变形区）。参照火工时不同的应力区，进行火工。2.2焊接板块表面温度分析示意图如下图ANSYS分析结果141、第三章焊接变形原因讨论温度变化引起残余内应力，变形分类如下：3.1纵向收缩变形构件焊后在焊缝方向上发生收缩，如下图所示，虚线部分表示变形后的边缘。焊接结构焊后出现收缩变形是难以修复的，必须在构件下料时加余量。3.2横向收缩变形构件焊后在垂直方向发生收缩，如下图，焊接结构焊后出现收缩变形同样是难以修复的，必须在构件下料时加余量。3.3绕曲变形deflexiondistortiona,纵向收缩引起的绕曲：由焊缝的纵向收缩引起。141、b,横向收缩引起的绕曲：由焊缝横向收缩

6、引起的。3.4角变形angulardistortion焊后构件的平面围绕焊缝产生角变形，常见的角变形如下图所示，主要由于焊缝截面形状不对称，或施焊层次不合理致使焊缝厚度方向上横向收缩不一致所产生。3.5波浪变形焊后构件呈波浪形，如下图，这种变形在薄板的时最容易发生。产生的原因是由于焊缝的纵向收缩和横向收缩在拘束度较小结构部位造成较大的压应力而引起的变形；或由几条相互平行的角焊缝横向收缩产生的角变形而引起的组合变形；或由以上两种原因共同作用引起。3.6焊接错边radiusoff-setjoint接头错位3.7螺旋变形（扭曲变形）141、第四章焊接变形控制措施总结4.1焊接变形控制工艺措施（1）

7、反变形法；backwarddeformation（2）刚性固定法；rigidfastening（3）合理选择焊接方法和规范；weldingmethodsandstandard（4）合理装配顺序；assemblesequence4.2焊接变形控制设计措施（1）合理选择焊缝尺寸和形式；weldsizeandshape（2）尽可能减少不必要的焊缝；reduceunnecessaryweldingfjoint（3）合