装配焊接变形及控制技术

8.5.5　船台（坞）装配焊接变形及控制技术

船台（坞）总装质量是船体建造质量的集中体现，因此，船东、船检对船台（坞）装焊质量极为重视。根据双方共同认可的船型误差标准（见表8.5－2）进行验收。对于船台（坞）总装过程中造成的形位偏差，必须根据误差标准制订相应的工艺措施，对船台（坞）总装质量进行有效的控制。

表8.5－2　船型误差标准

8.5.5.1　船台（坞）总装主要变形形式

在船体分/总段装配、焊接及主船体成形的过程中，由于选择的建造法不同，施工中装配精度的差距，焊接工艺措施的不同，焊缝不对称于船体中和轴以及预制分/总段的变形等多种因素影响，必然会造成船体的变形和船体局部的变形，变形形式主要有以下五种：

（1）主船体龙骨底线挠曲；

（2）船体艏、艉两端上翘，在结构特点或建造工艺比较特殊情况下，也会出现艏、艉端点下垂现象；

（3）主船体总长度缩短；

（4）沿船体中纵剖面，左右线型不完全对称；

（5）船体分段接缝局部凹凸变形。

8.5.5.2　船体变形的主要因素

（1）船台（坞）的坚实程度，不同等级的船台每平方米上的承压负荷是不相同的，加上船厂所在地区域地基性质的不同，可以造成船体基线下沉。又如船台墩木结构的不同，有刚性的铁墩木，也有砂石墩木。后者有时由于砂石的不均，而出现船体下沉变形。

（2）船体结构上弱下强，船体的中和轴偏于船体下部，焊接量上多下少，分/总段装焊过程中所产生的弯曲变形，使船体产生两端上翘变形。

（3）船台（坞）装焊程序使得在前阶段分段吊装焊接后，变形逐步积累造成偏差过大，使后续分/总段的安装精度降低，甚至超差。

（4）由于环形大接缝的焊后收缩变形，如果环缝焊接补偿量设置偏少，将导致船体总长缩短。

8.5.5.3　船体变形的控制

1）基线挠曲度的控制

最常用的方法是采用底部分段定位时，以一定的反变形值向下倾斜，来抵消部分总体上翘变形。反变形值是在已经建造过的船舶变形量数据统计的基础上得出的，对中机型船舶应该从船中定位分/总段开始；对于艉机型船舶，应该从机舱前壁向艉和艏端防撞舱壁前后的分/总段开始向首加放反变形值。见图8.5－10。

图8.5－10　船体基线反变形值示意图

2）船体总长度的控制

船台（坞）总装中，分/总段的长度方向是按肋骨检验线定位的，经过各阶段的装配焊接工作以后，船体总长度要缩短。为了控制误差，就必须在分/总段上合理的设置补偿量。方法主要有：

（1）分/总段一端加放补偿量。补偿量的大小目前还不能用纯粹的计算方法求得。需根据分/总段结构的特点、焊接工艺方法和分/总段的装焊程序等因素，按分/总段长度值选取系数进行估算。

若分/总段端部设有余量时，可不设补偿量。

（2）按肋距加放补偿量。分/总段制造时，在每档肋距内预先增加补偿量，即在焊接以前铺板划线时，每档肋距加放伸长量Δ，待焊接收缩后，使分/总段尺寸能理想地落在允许的偏差之内。

3）局部变形和船舯线型质量的控制

（1）船台（坞）装焊时大接头肋距内外板严重凹陷，超过允许偏差范围。校正的方法是在外板外侧用水火进行条形加热，变形严重时，可同时用排和螺栓焊牢，边校正、边锤，直至校平，厚板可以用千斤顶校正。

预防的方法是在分/总段完工时，先将外板边缘进行预先加热成反变形。也可以采用在构架内侧安装梳状马，并在焊缝一侧设置顶紧铁楔，以平衡外侧封底焊时产生的向内收缩力，减少内凹现象。

（2）外板舷侧顶列板的角变形和校正法。凡是甲板边板和舷侧顶列板采用角接的结构形式，焊接后都容易产生外板企口的角变形。由于角变形量大，往往不容易校正至理论位置，影响船体外观质量和减弱结构强度。因此，必须在分/总段完工而上侧角焊缝未焊前，在甲板位置线外侧，用火焰加热，预放反变形，并以适当的间距设置防倾肘板，控制角焊缝焊接后的内倾角变形量，提高外表质量。

（3）横向变形。是指船台（坞）装焊后，造成船宽方向尺度的缩小和超过允许偏差范围。如散货船，货舱区舷侧、隔壁和甲板分段的焊接，横向收缩值相当大，必须在舷侧分段定位时，向外侧加放5～10mm半宽补偿量，才能使船体完工时的型宽值落在允许的偏差范围内。

（4）货舱口尺度的超差。如集装箱船货舱具有大型舱口，甲板上还需要安装舱口围板和舱口盖，由于分/总段吊装顺序的先后，往往使分/总段最后吊装区域的舱口尺度超差，这是由于先安装区域焊接收缩量的叠加使舱口长度和宽度增大所致。为此，可在该区域的有关分/总段处向舱口位置加放补偿量，保证舱口盖的最终尺寸和安装质量。

8.5.5.4　减少船台（坞）总装时定位误差的辅助措施

船台（坞）总装工程是典型的高空立体作业，随着船舶吨位的增大，总装作业的难度也相应增高，为了使分/总段在搭载过程中，能处于平衡的状态下施工而提高定位精度和工作效率，可以采用立体和半立体分段的分层安装法，最为理想。但是由于船舶结构的特征不同，分段划分方法的差异，许多分段是处在不平衡的形态下搭载的，要提高船台（坞）定位精度，还必须采取以下工艺性辅助措施。

（1）设置临时性支撑构件和刚性支柱、托架、固定钢梁和假隔壁等，都可以使分/总段在搭载时获得可靠的支撑点。

（2）依据分/总段实际完工型值进行定位。一般船台（坞）搭载时分/总段均应该按中昂、边昂和半宽的理论型值定位，但是在实际施工过程中，双层底、艏艉立体以及结构复杂的半立体分段，由于焊接量大，分/总段完工时的变形量也相对增加。要使船台（坞）大接头对合良好，就必须在吊装本分/总段时，要参照后续分段的实际完工型值修正后再定位。计算机模拟搭载技术的应用提供了这方面的技术支持。

（3）采用激光经纬仪及全站仪进行划线、检测、配合定位。激光经纬仪精度高，操作、使用方便，因此，被广泛应用于造船的各个工艺阶段。全站仪的应用解决了分/总段的三维检测问题，使计算机模拟搭载技术得到了应用。

8.5.5.5　船体主尺度及船体龙骨中心线挠度的测量

船体建造完工后，在下水前需对船体的主要尺度进行一次测量。测量的内容有船长（包括总长L_oa与垂线间长L_pp）、型深H、型宽B、船底纵向挠曲度、艏艉端高度（包括艏艉端舷墙高及上甲板艏、艉端高）与艏艉柱中心线等，见表8.5－3，图8.5－11所示。

由于船体尺度大，且被测几何量间一般存在障碍，所以多采用间接测量法。

表8.5－3　船体主尺度测量图表

图8.5－11　船体完工测量示意图