مقاله روش های کاهش کمانش ناشی از جوشکاری در هنگام ساخت شناورهای سبک

بخشی از مقاله

چکیده

استفاده از فولادهای نازک در ساختمان کشتی و سازههای دریایی - ضخامت کمتر از 10 میلیمتر - بهطور قابلتوجهی در بی ست سال گذ شته بهعلت کاهش وزن و در نهایت افزایش راندمان، افزایش یافتها ست. اما در همین زمان، کارخانههای کشتیسازی با مسائلی که بهطور ذاتی در هنگام ساخت سازههای بزرگ با ضخامت کم ایجاد میشد، همانند افزایش قابل توجه هزینه ناشی از مسائل بهوجود آمده با کمانش و کاهش دقت ابعادی سازه، که بهطور م ستقیم با ا ستفاده از فرایندهای جو شکاری دما بالا رابطه دارد، مواجه بودند. در این مقاله، روشها و اقدامات فنی کنترل کمانش معرفی شدهاست. با بهکار بردن تکنیکهای کاهش کمانش بهطرز ماهرانه و درست، پلیتها، پانلها و پوستههای نازک میتوانند بهصورت اقتصادی و با کیفیت و قابلیت اطمینان بالاتر ساختهشوند.

مقدمه

در هنگام جوشکاری، تنشهای پسماند بالا - نزدیک به استحکام تسلیم مواد - در منطقهی ذوب و ناحیهی تحت تأثیر حرارت ایجاد می شوند. برای متعادلکردن تنشهای ک ش شی، نواحی ف شاری پس از سرد شدن جوش، توسعه مییابند. در حالی که این نواحی فشاری ایجاد میگردند، پانلهای نازک، فاقد سختی ذاتی برای مقاومت در برابر این تنش ه ستند. در نتیجه کمانش بهعنوان نتیجهای از تنشهای پ سماند ف شاری در فواصلی از جوش اتفاق میافتد .[1] در سازههای بزرگ و با ضخامت کم مانند کشتیهای سبک، کمانش بیشتر از اعوجاجهای دیگر رخ میدهد.

عملیات جوشکاری واحد به واحد کشتی، شامل مواردی مانند جوشکاری سربهسر ورقهها، جوشکاری تقویتکنندههای طولی و عرضی، مونتاژ جزئی ریزواحدها و مونتاژ بلوکهای کشتی است. کمانش میتواند خیلی سریع در روند تولیدمثلاً، در هنگام جوش سربهسر ایجاد شود و در هنگام عملیات پس از آن، به افزایش خود ادامهدهد. جدول 1، مراحل اصلی و روشهای کنترل کمانش را ن شان میدهد .

[2] بهمنظور حل م شکلات کمانش در صنایع در ابتدا در سال 1970 فرایند ک شش قبلی توسط ترای1 و ماسوبوچی2 در صنایع سنگین کاوازاکی با موفقیت اجرا شد. در دههی 1980، گان3 و همکارانش ا ستفاده از ک شش حرارتی در مقطع عر ضی سازه را در حالیکه جوش داده می شود، برای کاهش تنشهای پسماند و اعوجاج جوشکاری پیشنهاد کردند که این روش، روش کم تنش بدون اعوجاج4 نامیده میشود. بهعلاوه آنها سیستمی را ایجاد کردند که میتوانست امکان خنکسازی پس از مشعل جوشکاری را فراهم آورد .[3] در این مقاله، روشهای کاهش کمانش در طول مراحل طراحی، ساخت و پس از ساخت معرفی گردیدهاند.

طراحی مناسب

مهمترین مرحله در از بین بردن کمانش، طراحی منطقی عناصر سازهای جوش داده شدهاست. وقوع کمانش اجتنابناپذیر ا ست و این م شکل میتواند از طریق همکاری با مهند سان فنی حل گردد .[2] کمانش میتواند با اطمینان از کمتر بودن تنش پسماند طولی نسبت به تنش کمانش بحرانی حذف شود. این اطمینان میتواند توسط افزایش تنش کمانش بحرانی ورق از طریق افزایش ضخامت ورق یا اضافهکردن تقویتکنندهها صورت گیرد. اما اغلب این روش مناسب نیست و روشهای کنترل دیگر مانند کاهش تنش پسماند جوشکاری و اصلاح تنش پسماند پس از جوشکاری - عملیات تنشزدایی - مورد استفاده قرار میگیرند .[3]

پارامترها، توالی جوشکاری و طرح اتصال

حرارت ورودی بالاتر در جوشکاری، تنشهای پسماند و اعوجاج بیشتری را ایجاد میکند. کاهش حرارت ورودی جوشکاری اغلب از طریق کاهش سایز جوش و یا با تغییر فرایند جوشکاری به روشهایی مانند جوشکاری هیبریدی یا جوشکاری با اشعهی لیزر که حرارت ورودی کمتری دارند، صورت میگیرد. همچنین باید ترتیب و روش جوشکاری، با هدف متعادلکردن تنشهای حرارتی ایجادشده در اطراف محور خنثی در اجزا باشند. دو اثر عمدهی توالی جوشکاری مناسب، پیشگرمایش و گرمایش مجدد است که میتواند اعوجاج را کاهش دهد.طرح ات صال یکنواختتر، اعوجاج کمتری را ایجاد میکند. شیار مقطع باید باریک و تنگ با شد تا کمترین حرارت ورودی با بالاترین تمرکز حرارتی ممکن در جوشکاری ایجاد شود.بهعنوان یک قاعدهی کلی، حجم جوش باید حداقل باشد .[4]