船舶整体建造过程中消除应力集中工艺研究

船舶整体建造过程中消除应力集中工艺研究

范浩

扬州中远海运重工有限公司 江苏 扬州 225000

摘要：船舶整体建造过程十分重要，但是由于其建设过程中存在应力集中现象，而应力集中现象对船舶的整体质量与船舶相关配件的质量能够产生重要影响，因此如何消除应力集中现象就十分重要。在整体建造船舶的过程中，由于钢板本身特性、焊接环境、焊接手法、焊接工艺等方面，很可能会出现应力集中现象，因此研究人员需要仔细分析船舶整体建造过程，深入研究应力集中现象产生的机制，从而研究消除应力集中现象的方法。本文简要分析了船舶整体建造过程中部件的质量控制以及船舶整体建造过程中消除应力集中相关工艺研究等。

关键词：船舶整体建造；消除；应力集中工艺

引言：船舶整体建设过程中可以用船舶建设工程的起重能力划分，其中较为常见的是整体建设法。船台组装部分的建造可以采用首部分段，左右两侧船舷分段等分段式建造方法。为了消除船舶整体建设过程中的应力集中现象，工作人员应当加强对于施工质量的控制，以及对于工艺技术的管理，从而有效减少因船舶焊接，船台地基，船底建造等方面产生的应力消除现象。工作人员应当尽力避免应力消除现象，从而使船舶更精准的建造，对于船舶各部件更加精准的把控。

1. 船舶整体设过程中部件的质量分析

1.1船舶整体建设过程中地基质量分析

（1）在建造船台地基时，需要使用压路机在已经建好的船台上面碾压，使船台被压得更实，具备更好的承压能力。在已经压实的船台上，需要在中纵线上的横舱壁，前后舱壁等位置浇筑水泥墩，从而使船台更好的承压，并且应当在船台建好之后，对船台进行定期检查，从而防止因船台出现问题导致船舶整体建设出现问题。对于船舶整体建设后的检查，需要专业工作人员进行定时检测，这可以有效防止船舶建设过程中的质量问题。

(2)在制作船体龙骨时,首先需要找到船体的基线，然后测量出船头与船尾的高度差，根据整个船舶的建造结构，进行船体龙骨的建设。建造船体龙骨时，需要先确定纵向所需龙骨的数量，将铁墩定位在地上，每个铁墩的称重按不少于10吨计算，船体龙骨使用工字钢或其他材料焊接而成。再者，应当保证船体各龙骨的间距与船体主龙骨间距相同，还需要测量船体所有龙骨的高度相同，使它们处于同一水平面上。

(3)对船台下沉距离进行测量，首先要在船底铺设完成后，找到肋骨线位置，并对其进行标记，然后在船体前，中，后等最强构件处，设置测定点，可以使用油漆进行标记，测量标定点与船底之间的距离，并记录数据。间隔相同时间进行多次测量与前面的数据进行对比，观察船台与船体龙骨面是否存在下沉。

1.2船舶建造时龙骨中心线与肋骨线的测量

（1）在勾画船舶龙骨中心线时，可以利用激光经纬仪发出激光，从而画出龙骨中心线。在进行操作时，首先需要将激光经纬仪放置在船头位置的龙骨中心线的起点上，然后发出激光，接下来每隔1.5-2米进行标点，然后连接这些标点，即可做出船舶中心线。

（2）在勾画船底板肋骨线时，应当在船底铺装完毕后，在船舶龙骨中心线上进行逐档标记，标记出肋骨位置线，横舱壁位置线，肋骨号码等。

（3）在勾画船体高度线时，需要先将样板间的高度棒放置在高度标杆上做出标记。在这个高度线上做出基准水线，肋骨线，龙骨中心线等理论线，为以后激光经纬仪，水平测量仪，激光水平仪等仪器的安装，检验打下基础。

1.3船舶整体制造过程中焊接工艺的质量分析

（1）预制构件，龙骨，配件，铁墩，舱壁，舱板等零部件在车间进行焊接，每一个零部件都需要进行多次检查才能投入使用。预制构件与钢板不允许有明显的凹凸不平或切割的痕迹，切割后的钢板的切割边缘与切割线内的直线部分偏差不可以超过1毫米，曲线部分偏差不可以超过1.5毫米。

(2)进行横舱壁装配的焊接时，横舱壁的装配按照样板进行装配，材料按照样板标明的材料进行制作，型号应与样板相同，避免焊接过程中可能出现的不平整或变形情况。

二、船舶整体建设过程中消除应力集中相关工艺研究

为了船舶整体建设过程中消除应力集中现象的影响，进行如下几个方面的分析：

2.1焊接时采用合理的顺序与手法

（1）焊接时，确保钢板和焊缝的其中一端有自由拉伸的可能。

（2）焊接时，要先对其他焊缝不产生影响的焊缝进行焊接。

（3）焊接时，构架与焊接缝可能有相交情况的出现，在这种情况下，可能出现对接缝与角接缝两种情况，这时要先进行对接缝的焊接，再进行角接缝的焊接。

（4）在进行分段焊接时，应从双数的焊接工人开始进行焊接，从中间向两侧与前后进行焊接，保持钢板的均匀收缩性。

（5）在焊接大接头断面时，应先焊接大接头的焊缝，再焊接预制构件的对接缝，最后进行预制构件角接缝的焊接，有助于大接头减少残余应力。

（6）在焊接大接头与横舱壁时，应该先进行大接头焊接，再进行与横舱壁之间的焊接。

2.2焊接时应选择合适的焊接参数

在进行焊接时，应根据不同的焊接结构，选择不同的焊接手段，在条件允许的情况下，要先使用小焊接电流，比如手工电弧焊，再使用中焊接线电流，相比较于快速焊接，使用小焊接线电流可以减少受热，从而减小残余应力。

2.3充分预留变形余量

在船舶建设过程中，由于没有提前预留出焊缝宽度，可能会出现应力现象，为避免应力现象的产生，应该在焊缝预留出变形余量，这样可以减小应力现象，并利用应力现象将钢板拉直。如果焊缝较窄，可能会出现应力现象，使焊缝凸起。

2.4焊接时应控制电流电压

在进行船舶焊接时，焊接电流的控制十分重要，焊接电流对电弧稳定，焊缝形成等均有重要作用，焊接电流过大可能会出现熔深较深的情况，可能会造成钢板表面不平滑，焊接电流过小可能会使熔深较浅，使得钢板表面出现低洼的状况。而且电流大时会出现飞溅等情况，导致焊缝有缺陷，电流过小时，焊接不稳定，焊接时出现的电弧可能断断续续，容易熄火，电流过大或过小都会对钢板造成不同程度的伤害。电流密度也是应该考虑的原因之一，电流密度过大可能会导致焊条过热，电流密度小可能会造成电焊不稳定。包绕焊条的药皮也会影响焊接，药皮导电性不同会导致焊接稳定度不同，比如铁粉制成的药皮导电性强，焊接会更迅速。焊接速度也是影响焊接的主要因素之一，焊接速度过快可能会导致焊接材料变脆，变热，焊接熔池变长，焊缝变窄。一般来说，焊缝的速度选择应与焊接的电流大小相配合。焊接的运条方式有月牙形，锯齿形，曲线形等不同形式，由焊接工人根据焊接材料的不同进行不同选择。

2.5焊缝出现缺陷的原因以及防止措施

焊接可能形成的缺陷有，焊瘤，焊接表面凹凸不平，焊接时存在渣滓，未能焊透钢板，存在气孔等情况。在船舶建造过程中，由于船舶焊接过程较为复杂，焊接构件多种多样，因此船舶焊接较为困难。因此在焊接过程中要经常进行检测，比如焊接余量检测，舱壁水平线检测，船台焊接线检测等。检测后对照原始数据，发现误差要及时纠正，及时避免应力集中现象，进而确保船舶建造的顺利进行与船舶的建造质量。

三、结束语

从本文的分析中可知，如果想要消除船舶建设过程中的应力集中现象，就需要对焊接电流进行控制，充分预留焊接余量，焊接时采用合适的焊接工艺与焊接手法，及时对焊缝可能出现的缺陷进行纠正，从而保证船舶零部件的质量与船舶建设过程的顺利进行。

参考文献：

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[2]唐志明.对船舶整体建造过程中如何消除应力集中的工艺研究[J].环球市场信息导报,2015(07):67-69.

[3]侯志鹏.船舶整体建造过程中消除应力集中工艺研究[J].科技风,2014(17):35.