船舶焊接结构变形的控制

...焊接结构变形的控制主讲：岳锟勇部门：技术部公司：大连旅顺滨海船舶修造有限公司岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础焊接结构变形的控制第一部分船体结构钢简介第二部分焊接变形概述第三部分焊接变形的基本原理第四部分结构装配第五部分焊接顺序第六部分工程实例结束2岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础船体结构钢简介焊接结构变形的控制3岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础钢材的等级及其力学性能钢材的主要力学性能-韧性、强度、硬度、塑性韧性-在冲断前吸收变形能量的能力，即抵抗冲击破坏的能力缺口冲击试验-右图是一台用于测试钢材韧性的摆锤式冲击试验机金属材料冲击韧性的两个特点-冲击吸收功对温度敏感——用于评定材料的冷脆倾向-冲击吸收功对组织敏感——签定热加工质量4岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础钢材的等级及其力学性能常见等级钢板的冲击韧性5常见等级钢板的冲击韧性等级温度℃平均冲击功值（t≤50/纵向）普通强度NSABDE+200-20-40-272727高强度HSAH27/AH32/AH36DH27/DH32/DH36EH27/EH32/EH360-20-4027/31/3427/31/3427/31/34岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础钢材的等级及其力学性能强度：在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力-屈服强度-抗拉强度右图就是一台万能试验机6岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础钢材的等级及其力学性能拉伸试样7L0——原始标距长度d0——原始直径L1——拉断后试样标距长度d1——拉断后试样断口直径岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础钢材的等级及其力学性能拉伸曲线图8应变（伸长量）岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础钢材的等级及其力学性能9施加的应力必须小于材料的强度-强度就是材料变形和断裂的临界应力屈服强度？抗拉强度？岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础钢材的等级及其力学性能常见等级钢板的强度10常见等级钢板的强度等级屈服强度/ReH抗拉强度/Rm普通强度NSABDE235N/mm2400-520N/mm2高强度HSAH27/DH27/EH27AH32/DH32/EH32AH36/DH36/EH36265N/mm2315N/mm2355N/mm2400-530N/mm2440-590N/mm2490-620N/mm2岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础钢材的等级及其力学性能钢材的其力学性能特点11沿箭头方向的强度及韧性变化？沿箭头方向的强度及韧性变化？AAH32AH36AH40BDDH32DH36DH40EEH32EH36EH40FFH32FH36FH40岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础钢材的等级及其力学性能钢材等级的字母数字标记法，以中国船级社（CCS）为例：CCSAH36示例：CCSDH36（有的船级社直接写为D36）CCSEH32（有的船级社直接写为E32）CCSA12CCSxyCCSxy船级社冲击韧性强度组别（屈服强度）注：符号见表A1船级社xy岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础钢材的等级及其力学性能钢材等级的定义13A1符号等级的定义强度组别冲击韧性拉力性能符号x温度℃符号y最小屈服强度N/mm2普通强度NSABDE+200-20-40省略235高强度HSADEF0-20-40-6027323640265315355390超高强度EHSADEF0-20-40-60420460500550620690420460500550620690岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础焊接结构变形的控制下面两种材料强度相近，谁的韧性大？哪一个是塑性材料？哪一个是脆性材料？哪种材料在使用中的安全性高？左、右图两图可能是什么材料？14应变应变应力应力岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础不同级别钢材的应用范围船体结构钢简介15岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础不同级别钢材的应用范围▪如右图所示，当船长大于250米时，需特殊考虑。▪在垂直于板平面方向有高拉力存在的重要结构交叉接头中，应对板材抗层状撕裂的能力作特殊考虑。▪对拟在低温区作较长时期航行（如冬季定期驶往北极或南极水域）的船舶，其裸露结构所用的材料要作特殊考虑。▪对于承受低温货物的材料，液化气体、冷藏货物。16强力甲板的甲板边板强力甲板处的舷顶列板IVIIIIIIE/EH在L250m时在L≤250m时0.4L0.6LIIII岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础不同级别钢材的应用范围为了区别船体不同部分的材料级别要求，采用了下表中定义的不同材料类别。17厚度mm类别ⅠⅡⅢⅣⅤt≤15A/AHA/AHA/AHA/AHD/DH15t≤20A/AHA/AHA/AHB/AHE/DH20t≤25A/AHA/AHB/AHD/DHE/EH25t≤30A/AHA/AHD/DHE/DHE/EH30t≤35A/AHB/AHD/DHE/EHE/EH35t≤40A/AHB/AHD/DHE/EHE/EH40t≤50B/AHD/DHE/EHE/EHE/EH岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础不同级别钢材的应用范围材料类别的适用范围18结构构件在舯部0.4L范围以内在舯部0.4L范围以外龙骨板强力甲板板强力甲板以上的纵向连续构件纵舱壁上列板顶边舱上列板ⅢⅠ强力甲板处的舷顶列板强力甲板的甲板边板纵舱壁处的甲板板列纵向连续舱口围板船两侧干货舱舱口和门的角隅处的板ⅣⅡ1）对于船长大于90m的船，不能低于D/DH级别。岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础焊接变形概述焊接结构变形的控制19岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础焊接结构变形的控制为什么要控制焊接结构变形？-焊接是钢结构连接的基本方式。各种不同的焊接方法，都存在着不同程度的焊接变形，但是电弧熔化焊产生的变形是所有焊接方法中最严重的，而且电弧熔化焊的应用在所有的焊接方法中又是最为广泛的；-变形在破坏事故中占有相当大的比重；-应力、硬化、脆化、裂纹等因素与变形和影响变形的因素有直接的关系。定义-成型：焊接结构生产、施工中的一些需要通过人为的、能够达到预期的、具有一定几何精度的变形。-变形：凡是在焊接结构制造与安装制造的各个工种、工序中，由于生产性或非生产性的种种因素，使材料、构件及由构件组成的产品，局部或整体的几何形状与尺寸发生的变化，超出或未达到预期的数值范围，成型的过剩与不足。20成型的过剩与不足！—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————不需要出现的形状改变！变形就是：岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础焊接结构变形的控制焊接变形的严重性-1.痕迹、裂纹和断裂也属于变形，只不过这些变形的存在表征比较特殊，它们都是处于变形的特殊阶段；-2.裂纹是塑性变形的最后阶段；-3.断裂是裂纹发展的最后阶段。21变形痕迹裂纹断裂岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础焊接结构变形的控制22GASWELDING氧乙炔火焰气焊其它SAW埋弧焊SMAW焊条电弧焊FCAW药芯焊丝活性气体保护焊TIG钨极惰性气体保护焊123456岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础焊接变形的基本原理焊接结构变形的控制23岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础焊接结构变形的控制焊接变形-焊接变形是焊接残余应力的一种表现；-焊接变形是由焊缝的收缩引起的，但是在实际实际生产中要复杂得多。许多对焊接变形研究的基础也是建立在某些特定条件下进行的；-焊接变形在现实中不单独存在，而是几种类型的变形共同作用的结果，而且影响焊接变形的因素也是在不断变化的。例如，一块6mm的矩形试板，二氧化碳气体保护焊单面焊双面成型。焊接完成后，理论上会同时出现四种变形？-角变形-纵向收缩变形横向收缩变形弯曲变形24岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础焊接结构变形的控制焊接试板的变形另一种比较复杂的变形状态25岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础焊接结构变形的控制角接焊缝的变形-搭接角焊缝T型角焊缝T型角焊缝（焊接梁的弯曲变形）例如，某壁板结构在自由状态下焊接完成，其变形状态如下图所示。26问题：若在焊接前将所有端部固定，壁板的变形状态会是什么样？岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础焊接结构变形的控制臂板在弯曲变形受拘束状态下的变形27岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础焊接结构变形的控制材料厚度对结构变形的影响-厚板比薄板的角变形小，这是因为厚板的刚性比较强，塑性变形小；-随着刚性的增加，变形减小，但是残余应力变大。焊缝的过分集中和交叉布置对结构变形的影响-焊缝数量越多，相互之间的距离越近变形越大。28薄板易产生变形！厚板易产生裂纹！岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础焊接结构变形的控制坡口形状-V型坡口的焊接变形大于U型坡口；-单面坡口的焊接变形大于双面坡口；-双面交替的焊接方法可以减少焊接变形。多层焊接可以减少焊接变形-每层焊缝的收缩量是不同的，其中以第一层的收缩量最大，随后各层逐层递减。29＞＞岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础焊接结构变形的控制开平板（单轧钢板）-钢板从钢厂出来的时候是成卷的，这些钢板被机器开平后的平板就叫做“开平板”；-开平板的厚度一般在3-12mm；材质一般为Q235和Q345。优点-最大的优点是：价格便宜、长度自由确定；-下料方便、节约材料；-运输方便缺点-开平板是轧制材料中变形最严重的！-开平板冷却速度不均。开卷后，板边发紧而中部发松，即边缘较直中部外突。-焊接的时候会有很大的焊接变形，很难调整。所以对外观要求较高的构件不能使用开平板。30降低成本变形严重！岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础结构装配焊接结构变形的控制31岳锟勇/E-mial:[e-mail]焊接结构变形的控制——焊接技术基础焊接结构变形的控制船体装配时的注意事项尽量避免强制装配-装配应力过大时，可使构件未经焊接就引起失稳变形或挠曲；-对于薄板构件或中小型船舶上层建筑和舾装件尤应注意。结构自由度-要保证船体分段装