1、1. 概述為確保汽車滾裝船（PCTC船）的穩性，減輕船舶自重，降低重心高度，船舶主體結構以薄板為主，外板采用915mm的薄板；而大多在主甲板以上，大量采用了板厚僅5.57mm薄板或高強鋼薄板。因此，帶來了薄板裝配和焊接等過程中的變形，以及各項精度指標和質量要求控制難度增大的問題。下面將通過我廠為挪威格拉姆汽車運輸公司建造的6700PCTC汽車滾裝船，以及為我國安吉物流公司建造的2000PCTC汽車滾裝船為例，介紹在建造過程中的薄板裝配和焊接等過程中的變形控制及措施。2.薄板建造過程中變形原因6700PCTC汽車滾裝船總長為199.9m，型寬為32.26m，設計吃水深度為9m。該船有13層甲板，

2、第13層甲板為露天甲板，不裝載汽車，其他甲板為車輛甲板；第2、4、6、8 為活動甲板（板厚為6mm），各層甲板間采用活動坡道或固定坡道甲板連接。該船貨艙區域的甲板層數較多，在整個甲板中第12、11、10、9、8（艏、艉）甲板為板厚6mm A級鋼, 第1、3、7甲板為板厚11mm AH36級鋼；第5甲板為板厚15mm 、AH36級鋼。因船上各層甲板通風的需要，該船上設有大量的風道結構，且風道壁板及內部隔板均為6mm。2000PCTC汽車滾裝船總長為141.20m，型寬為24.4m，設計吃水深度為6m。該船有9層甲板，第9層甲板為露天甲板，不裝載汽車，其他甲板為車輛甲板；第6層為活動甲板，各層甲板

3、間仍采用活動坡道或固定坡道甲板連接。在整個甲板中第1甲板為10mm，第2、3、4甲板板厚為6.5mm，其中第5甲板板厚為14mm，其他甲板底6、7、8甲板為5.5mm，第9甲板為7mm的薄板，薄板量占全船甲板的比例較大。從上述兩個系列汽車滾裝船的船體結構情況，可以初步了解到汽車滾裝船特點就是板材較薄，厚度在5.57mm；另外，其結構的橫向構架間距較大，縱向骨材較為單薄（HP100mm×7mm、HP120mm×8mm或扁鋼100mm×8mm），單個分段甲板片或壁板片的結構強度較弱，給建造過程中的切割下料、裝配與焊接、火工矯正、放置、轉運和翻身吊裝等工序都帶來了很大的

4、困難，各道工序不正確操作都有可能對它產生影響, 并引起板架結構的變形；此外，甲板上還有大量的用于固定汽車的綁扎附件需要安裝，這些舾裝件的裝焊也會帶來薄板結構的變形。另一個薄板變形的主要原因，是施工過程中各道工序不正確的裝焊，使板架結構的應力未能得到有效釋放；完工后通過強制矯正的方法，盡管解決了甲板平整度交驗問題（甲板結構內應力仍然大量存在）；然而在甲板翻身、擺放、轉運及沖砂涂裝等各道工序中，受外力的作用，使甲板內在的應力逐步釋放，造成后期甲板的嚴重變形。因此，合理地安排裝配順序和焊接順序，以及過程中的其他環節按規定和要求執行，都將有助于減少薄板結構的變形。關鍵還是控制好建造過程中的每一個環節和

5、步驟，制定出相應的合理方法和手段，來降低薄板在建造過程中的變形。3. 薄板裝配焊接變形的控制措施薄板的建造變形控制，目前是一個工藝技術性難題，要控制薄板的建造變形，不能單從某一個方面去考慮，而應該從板材的下料預制、裝焊前準備、裝焊的過程中控制、焊后處理，以及吊運擺放等多個方面綜合考慮。下面以甲板分段和風道壁板建造過程中的幾個方面闡述。（1）下料預制過程的控制 主要包括以下幾點：第一，7mm以下的鋼板在預處理和數切后，必須進行兩次校平，以釋放板材的內應力。第二，無論是手工切割、自動或半自動割刀，板材切割必須選用*割嘴切割，控制好相應的切割速度，以減小邊緣的切割變形。第三，切割后的薄板板材和構件吊

6、運、翻身時，應采用電磁吊、多點吊、專用吊梁和吊夾具，不允許在板材上裝焊吊碼，進行單點吊運，以免產生板材和構件不必要的彎曲變形，同時，也為減少不必要的“碼板”裝焊、拆除和批磨等無用工序。第四，拼板應在表面平整、剛度好的平臺上進行，拼板間隙，埋弧焊拼板裝配間隙應在01.0mm間；為了保證拼板平直度，可采用壓鐵或厚鋼板在焊縫的兩邊進行剛性固定；其距焊縫的距離，以滿足專用埋弧焊可行走操作的最小距離為宜。第五，所有焊材應與所焊板材相匹配，嚴禁用大直徑焊條和大電流施焊。焊后應用圓柱型壓鐵進行板縫處的滾壓，或用木錘對焊接板縫進行錘擊，以釋放拼板焊縫的焊接應力，降低焊縫的“撅嘴”現象。第六，對于板材局部間隙超

7、差，應采用打磨或鏟邊的方法來修正，不得采用氣割切割，以避免反復加熱產生的“撅嘴”變形。第七，型材在預制裝配前必須進行矯直，不能將變形帶入下道工序。第八，對大量的風道隔板，因尺寸小、結構弱、數量大，故需采用專用胎架、焊接小車和放反變形的方法，進行批量預制，以減小焊接變形（見圖1）。 圖 1第九，所有壁板和甲板預制成形后，應放置在專用“門”字型平板托架上運輸，以防轉運和擠壓產生的變形。（2）分段建造過程的控制 分段建造的胎架基座必須具有足夠的剛性，并采取固定措施，不得使胎架處于自由狀態，縱、橫向模板間距應800mm；縱橫向模板高為250mm左右，但厚度必須10mm，以確保分段胎架板不變形

8、。為了減小裝焊變形，胎架板使用“7”字形卡板與胎架拉靠固定；卡板拉靠時應根據分段實際情況進行增設，嚴禁用耳板與胎架板和胎架直接焊接。構件、型材應根據圖樣核對尺寸、形狀和數量，變形或扭曲的型材修整或更換后方可安裝，切忌強行組裝；以免因造成整個板架的變形，而無法矯正。安裝構件時，定位應從中間向四周進行安裝，先安裝縱向的縱骨構件和綁扎碗，且嚴禁在板架上用“門架”強制裝焊，要充分利用工裝件，進行構件和舾裝件的安裝。所有構件和板縫的焊接，均不宜超出焊接規格表中的要求，控制焊腳高度是控制板架變形的有效措施之一。甲板縱骨的焊接應采用雙數半自動角焊機，進行對稱、間隔、交替從中間向兩側施焊；焊絲則選用1.0mm

9、，注意控制焊接參數；細絲CO2氣體保護焊的焊接熱輸入較小，可以大大減少焊接變形。甲板上的汽車綁扎碗，采用雙數綁扎碗專用焊機，同樣從中間向兩側對稱、間隔和交替施焊，以減小焊腳高度和焊接變形（見圖2）。 圖 2裝焊縱、橫向強構件和局部加強的加厚板，因加厚板處的加強構件都有開坡口的深熔焊或全焊透部位，造成此處焊接量大，應力較為集中，也一直是變形較大的區域；經過不斷摸索，控制該區域的焊接順序，并預留焊接應力釋放口，所以使該區域的局部焊接變形得到了改觀。對于面積大且扶強材長的構件，應采用分段退焊法，焊接時應由中央向前后、左右方向進行，圍繞中心采取跳焊法，不得集中在一個區域；同時應采用雙數焊工對

10、稱焊接，且焊工人數不可超過6人。為控制焊接變形，應先焊收縮量大的焊縫，后焊收縮量小的焊縫；焊接時應嚴格遵守規定的焊接順序，即應遵循由中間向四周，先對接后角接，先立角焊，后平角焊的順序原則進行施焊。平面板架組裝施焊完成后，翻身使用雙頭半自動烘槍，對結構位置進行背燒處理，以釋放裝焊過程中的應力。邊緣的切割應盡可能采用自動或半自動割刀，無法用機械切割的部位，可用手工切割，但應采用靠模切割，盡量避免重復修割所造成的反復加熱變形；割嘴均應采用小號割嘴。為了保證平面組立沿口平直度，避免翻身、吊運時產生變形，沿口矯正后應加裝綁材，在不影響后道工序情況下，綁材可帶入到分段或船臺中合攏和大合攏階段。甲板或壁板建

11、造完工后，應使用特制轉運托架運輸，以防轉運變形。（3）分段中合攏和大合攏過程的控制 合攏前嚴禁將甲板段和風道壁板在合攏口的綁材拆除，以免造成翻身吊運時邊口變形；綁材需在合攏焊縫及結構焊接完成后方可拆除。裝配和焊接過程中的控制同分段建造，在此不再重復說明。（4）建造過程中的矯正控制 施工過程中的火工矯正是不可避免的，如果這一關鍵的環節控制不好，將會造成適得其反的效果。為此應遵循以下幾個原則：第一，板架的起伏波浪變形的矯正。應先在凹面兩側的骨架背部加熱，待尚未完全校平時，在凸起的骨架背面之間用長條形或其他形式的加熱法矯正。第二，同一板格中凹凸變形的矯正。先在骨架背面采用單或雙線加熱，溫度不宜過高；

12、再在凹凸變形的交界處，采用長條形、短條形、中短直形或十字形加熱進行矯正。注：條狀加熱比點狀加熱速度快、效率高，而點狀矯正很容易使板材矯僵；不建議采用。第三，板架邊緣失穩變形的矯正。先用長條形加熱法，矯正靠近變形部位的一段骨架處的起伏波浪變形和“瘦馬”變形，再用三角形加熱法，矯正板架自由邊緣的失穩變形。第四，拼板對接縫起折變形的矯正。先用短條形加熱法矯正縱向彎曲，再用長條形加熱法在焊縫兩邊加熱矯正起折的變形。第五，為避免由于局部加熱面引起的立體分段總的變形，矯正的操作應自下而上的進行。而在矯正幾幅毗鄰并列的變形時，應間隔一幅進行矯正；這樣間隔幅內的變形撓度會因毗鄰板幅的收縮而減小，有利于加速矯正。第六，在矯正兩個相鄰而剛性不同的結構時，應先矯正剛性較大的結構；而矯正板架結構時，先矯正骨材的變形，后矯正板材的變形。第七，在矯正有開孔或自由邊緣的板架結構時，應先矯正板架變形，后矯正開孔和自由邊緣的變形。板架結構矯正前后的對比如圖3圖4所示。 圖 3&