孫樂兵 劉金鳳 錢振源

摘 要：船舶結(jié)構(gòu)節(jié)點的焊接工作是保證船舶正常使用價值的基礎(chǔ)，對于船舶結(jié)構(gòu)的節(jié)點焊接多采用深熔焊，這種焊接方式與常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的焊接存在著不同。本文主要探討的是船舶結(jié)構(gòu)節(jié)點深熔焊的焊接應(yīng)用與起起重機鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點焊接要求的對比，在具體的分析中主要從中垂以及中供極限強度條件下，船體舯剖面結(jié)構(gòu)節(jié)點焊接以及起重機箱型結(jié)構(gòu)焊接兩個方面進行了重點分析。

關(guān)鍵詞：船舶結(jié)構(gòu)節(jié)點深熔焊；焊接應(yīng)用；起重機鋼結(jié)構(gòu)節(jié)

船舶技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)就是焊接技術(shù)，隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及焊接工藝技術(shù)的不斷成熟，造船工業(yè)中焊接工藝的數(shù)量在不斷地增加，同時也實現(xiàn)了一定的機械化和自動化，當然這些與焊接新材料的應(yīng)用有著重要關(guān)系。當前船舶關(guān)鍵節(jié)點的角焊縫多采用的是深熔焊，但是在某些行業(yè)中關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)節(jié)點則采用的是全焊透，本文主要就船舶結(jié)構(gòu)節(jié)點深熔焊的焊接應(yīng)用與起重機鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點焊接要求的比較分析如下：

一、在中垂以及中供極限強度條件下，船體舯剖面結(jié)構(gòu)節(jié)點焊接分析

在力學分析中，船體可以看做是一個變截面的空心梁，許多學者對創(chuàng)痛梁上的彎曲正應(yīng)力分布情況進行了研究，并且得出了一致的結(jié)論，那就是應(yīng)力最大的位置主要是船體的船底以及甲板面位置，因此在船體焊接中這兩個位置的焊接要求較高。本次研究中以76000DWT散貨船船體的舯剖面結(jié)構(gòu)為例進行說明，該船體中的船底、甲板面、艙壁以及弦側(cè)采用的是縱骨架式，材料采用的是AH32，厚度約15—20mm。

在中拱條件下，船體的底部受到所有縱向壓力的作用，并且形成了一種特殊的節(jié)點連接形式，在這種特殊的連接形式下，節(jié)點1與節(jié)點2位置處對應(yīng)的壓應(yīng)力是最大的，具體的可見圖1，其中在節(jié)點1位置采用的旁桁材有一開坡口，而這一開坡口適是以50°削斜留根t/3的形式完成的，內(nèi)底板與斜頂板之間形成了自然的坡口，在焊接過程中對于焊接板材的反面沒有進行碳刨去根處理，直接通過雙面焊接就可完成，這樣就形成了深熔焊角焊縫，這種焊接方式可以保證船舶的正常航行需要，但是根據(jù)修船人員的描述，通常內(nèi)底板、斜頂板以及旁桁板之間形成的角焊縫在一定范圍內(nèi)存在著應(yīng)力集中現(xiàn)象，由于應(yīng)力集中的出現(xiàn)，該區(qū)域內(nèi)容易出現(xiàn)裂紋，所以這部分的焊縫就需要滿足全熔透焊縫要求，所以節(jié)點1位置在焊接過程中需要進行碳刨去根處理。節(jié)點2位置處在焊接過程中采用的而是雙面焊接，不需要進行碳刨去根處理，聽過深熔焊就可以滿足要求。

二、起重機箱型結(jié)構(gòu)焊接分析

本次研究中以德國設(shè)計生產(chǎn)的600噸龍門起重機為例進行分析，該起重機主梁采用的是雙箱式結(jié)構(gòu)，箱梁截面高度為10.075m，下部翼緣板寬度為2.14m，上部翼緣板寬度為4.3m，主梁的底部標高為76m，行車規(guī)矩為185m，剛性腿采用的是變截面箱式結(jié)構(gòu)。

該龍門吊車的主梁結(jié)構(gòu)以及剛性腿部是一個整體的箱形結(jié)構(gòu)，在設(shè)計過程綜合了經(jīng)濟因素、技術(shù)因素以及材料因素等，也就是設(shè)計的主梁、剛性腿截面以及腹板厚度均是根據(jù)受力變形設(shè)置成變截面。通過對該龍門吊車起重運行狀況進行分析，最大彎矩負荷位置為主梁的中間段，此外，剛性腿還存在有動荷載作用，具體的表現(xiàn)在剛性腿運行、剛性腿起吊階段，這些都會對箱型結(jié)構(gòu)連接位置處的角焊縫有著重大影響。根據(jù)常規(guī)的設(shè)計經(jīng)驗在設(shè)計過程中應(yīng)該采用的是全熔透焊縫，但是本次研究中的箱形起重機的設(shè)計與上述船體結(jié)構(gòu)節(jié)點的設(shè)計有著較大的相似之處，焊接縫采用了深熔焊，圖2所示為龍門起重機梯形主梁主視圖、俯視圖、橫截面以及相關(guān)焊接節(jié)點示意圖，圖中所示的節(jié)點Ⅰ和節(jié)點Ⅱ就采用的是與船體關(guān)鍵節(jié)點類似的焊接方法。在這兩個節(jié)點位置，通過厚度1/3t以及2/3t削斜開雙向坡口，并且留根2mm，這部分用于承受壓應(yīng)力，對于腹板的下端，不需要開設(shè)坡口，在使用雙面焊接過程中也不用進行碳刨去根處理，全部采用的是深熔焊角焊縫。此外，在剛性腿箱型結(jié)構(gòu)的四面連接角焊縫過程中，同樣的不需要開設(shè)坡口，可直接進行雙面焊接，此時形成的焊縫為貼腳焊焊縫。當然這些設(shè)計均是根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點進行分析的。

三、結(jié)語

大型起重機的箱型梁、剛性腿均屬于結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵位置，而船體的舯剖面同樣的屬于船體中的重要位置，在本次研究中分析了船舶結(jié)構(gòu)節(jié)點深熔焊的焊接應(yīng)用與起重機鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點焊接要求，結(jié)果顯示深熔焊的焊接在船體的焊接以及大型起重機箱梁、剛性腿等方面均有重要的應(yīng)用，這種焊接方式結(jié)合了結(jié)構(gòu)的受力特點，根據(jù)受力特點完成焊接，這樣不僅有利于提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性，同時還能達到節(jié)約材料的目的，在實際應(yīng)用中可結(jié)合受力特點進行分析應(yīng)用。

參考文獻：

[1]范文久，張震一.船舶結(jié)構(gòu)節(jié)點深熔焊的焊接應(yīng)用與起重機鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點焊接要求的對比[J].造船技術(shù)，2011（02）.

[2]張祥，劉輝，呂游，許金堂.角焊在散貨船貨艙區(qū)域中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2013（15）.