水火弯板及火工矫正工艺祥解共50页文档

钢结构加工变形火焰矫正火焰矫正是利用火焰所产生的高温对矫正件变形的局部进行加热，使加热部位的钢材热膨胀受阻，冷却时收缩，从而使被矫正部位纤维收缩，以使矫正件达到平直或一定几何形状并符合技术范围的工艺方法。

1、点状加热加热区域为一个或多个一定直径的圆点称为点状加热。

根据矫正时点的分布情况有：一点形、多点直线形，多点展开形及一点为中心多点梅花形等。

点状加热一般用于矫正中板、薄板的中间组织疏松（凸变形）或管子、圆钢的弯曲变形。

特别对油箱、框架等薄板焊接件矫正更能显示其优点。

进行点状加热应注意以下几点：（1）加热温度选择要适当，一般在300℃-800℃之间。

（2）加热圆点的大小（直径）一般是：材料厚圆点大，材料薄圆点小，其直径以选择为板厚6倍加10mm为宜，用公式表示即：D=6t+10 （3）进行点状加热后采用锤击或浇水冷却，其目的能使钢板纤维收缩加快，锤击时要避免薄板表面留有明显锤印，以保证矫正质量。

（4）加热时动作要迅速，火焰热量要集中，既要使每个点尽量保持圆形，又要不产生过热与过烧现象。

（5）加热点之间的距离应尽量均匀一致。

2、线状加热加热处呈带状形时称为线状加热。

线状加热的特点是宽度方向收缩量大，长度方向收缩量小。

主要用于矫正中厚板的圆弧弯曲及构件角变形等。

线状加热时焊嘴走向形式有直线形、摆动曲线形、环线形等。

采用线状加热要注意加热的温度、宽度、深度之间联系，根据板厚及变形程度采取适当的方法。

一般来说，直线形加热宽度较狭，环线形加热深度较深，摆动曲线形加热宽度较宽，加热深度较环线为浅。

对于钢板圆弧弯曲矫平，此变形特点是上凸面钢材纤维较下凹面纤维长，采用线状加热矫平可将凸面向上，在凸面上等距离划出若干平行线后用焊嘴按线逐条加热，促使凸面纤维收缩而使钢板趋于平整。

采用线状加热一般加热线长度等于工件长度。

如遇特殊情况加热线长度必须小于工件长度时，特别当加热线长度为工件长度80%以下时，线状加热在宽度上对钢材矫平，还会在长度方向引起工件弯曲，必须加以注意。

“火焰加热-水冷”校平方法基本原理火焰矫正因其设备简单，容易操作等特点在船厂得到广泛应用。

目前国内造船企业中利用人工操作进行火工矫正，火工矫正工艺参数的选取则依赖于工人的经验。

这会使矫正作业具有不确定性，不利于矫正效率和矫正质量的提高。

因此火工矫正工艺参数的选取依据成为造船生产迫切需要解决的问题之一利用火焰对已变形的结构进行局部加热，局部加热区域冷却后获得不可逆的压缩塑性变形能减少或抵消焊缝压缩塑性变形，从而使已变形的结构恢复平直。

火焰矫正效果不仅取决于加热位置的正确选择，还与加热温度有关。

在钢材规定的极限温度范围内，一般来说，加热温度越高，矫正能力越强，矫正效果也越好。

但是温度过高(>850℃)会使材料晶粒长大，机械性能降低；温度过低，矫正效率低下。

因此矫正加热温度需要得以合理控制。

“火焰加热-水冷”校平方法的优缺点(1)火焰加热温度场分布不均匀。

圆点加热温度场呈以圆点为中心的环状分布，加热中心温度最高，远离圆点温度逐步降低。

线状加热温度场等温线在热源前方分布较为密集，而在热源后方分布较为稀疏，这是热源前方温度梯度较大所致。

此外火焰加热温度场沿板厚分布不均匀，加热面温度最高，远离加热面温度逐步降低，(2)引起残余应力和收缩变形。

圆点加热金属将产生收缩变形，圆点受圆周非加热区金属的拉应力，而非加热区金属受指向加热点的压应力。

直线加热构件将产生纵向收缩变形和横向收缩变形(3)矫正效果与操作者有关。

火焰矫正通常是手工操作，加热速度和加热温度等工艺参数操作者根据自己经验而定，不同操作者具有不同的经验，即使是同一操作者在相同情况下也很难做出相同的判断。

因此，火焰矫正效果具有不确定性，常常与操作者有关。

(4)一般强度船体结构钢经水火矫正后，钢材的力学性能变化较大。

水是一种冷却能力很强的液体，即使在300℃以下，冷却能力仍然很强。

在水火矫正过程中，由于水的冷却作用．金属体内各部分之间因极短时间内的极不均匀的热胀和冷缩造成钢材内各部分体积变化的极不均匀，产了很大的内应力，加以显微组织的变化，使钢材强度、硬度极大提高，而塑性大大下降。

船舶钢结构变形火工矫正方法分析摘要：火工矫正在船舶建造中起着重要作用，特别是在船舶和豪华船舶等薄厚度板的设计中。

选择合适的加热和加热方法对于修复结构变形至关重要。

本文介绍了一些常用钢结构设计方案及相应的火工矫正解决方法。

并阐述了火工矫正的考虑因素和适用范围。

关键词：结构变形；火工矫正；加热温度；加热方法由于造船阶段很难识别船体结构的复杂性，因此在施工过程中也不大可能出现具有不同特征的变形现象，但在仔细分析后也可以根据各自的变形特征进行分类。

从而使员工能够利用各种变形特征，选择合适的火工矫正技术方法，进一步解决变形问题，优化船舶建设生产，为船舶产业的健康和快速增长奠定更好的基础。

1火工矫正的概述1.1火工矫正用火焰加热，将纤维延长或缩短到钢材偏短位置，从而使钢反向变形，以符合技术标准规定的构件方向和某些几何形状的要求。

1.2矫正方法的技术原理可概述如下。

钢的塑性、热胀冷缩，由外部或内部应力出现反变形，解决了钢结构弯曲质量、翘曲和外观变形等问题，从而达到预期的矫正目的。

1.3火工矫正工艺有校直、校平、矫形等常见形式。

1.4点、线、三角加热是火工矫正中最常用的加热方法。

点状加热是指钢结构的特点和变形，加热一个或多个点。

在线状加热过程中，火焰要么沿直线偏移，要么沿宽度水平平移，但通常，宽度抑制在钢厚度的0.5至2倍以下，并应用于高度变形和刚性的结构矫正区域。

多用矫正三角形加热阶段强刚度和陡刚度钢的弯曲变形。

1.5温度控制:低碳钢和普通低合金钢的热校矫正正一般控制在600～900℃的范围内。

热变形的理想温度范围为800～900℃，但必须低于900℃。

加热温度持续升高，钢结构发生变化，晶体延长，钢材质量下降。

2火工矫正的作用原理金属材料通常具有热膨胀和冷收缩，当材料在局部加热时从加热位置加热时会膨胀，但由于环境温度较低，防止膨胀，金属在加热位置压缩，当温度约为达到600~700℃时，压力超过屈服强度，导致压缩塑性变形。

火工矫正工艺标准1、火工矫正就是通过火焰加热作用，使钢材较段短部分的纤维伸长；或使较长部分的纤维缩短，最后迫使钢材反变形，以使构件达到平直及一定几何形状要求，并符合技术标准的工艺方法。

2、火工矫正的原理是利用钢材的塑性、热胀冷缩的特性，以外力或内应力作用迫使钢材的反变形，消除钢材的弯曲、翘曲、凹凸不平等缺陷，以达到矫正之目的。

3、火工矫正的主要形式有：校直：消除材料或构件的弯曲；校平：消除材料或构件的翘曲或凹凸不平；矫形：对构件的一定几何形状进行整形。

4、火工矫正常用的加热方法有点状加热、线状加热和三角形加热三种。

点状加热根据结构特点和变形情况，可加热一点或数点。

线状加热时，火焰沿直线移动或同时在宽度方向作横向摆动，宽度一般约为钢材厚度的0.5~2倍，多用于变形较大或钢性较大的结构。

三角形加热的收缩量较大，常用于矫正厚度较大、钢性较强的构件的弯曲变形。

在十字柱的矫正中常用的是三角形加热和线状加热。

5、温度控制：低碳钢和普通低合金钢的热矫正加热温度一般为600~900℃，800~900℃是热塑性变形的理想温度，但不得1超过900℃。

如加热温度再高，会使钢材内部组织发生变化，晶粒长大，材质变差。

普通低合金结构钢在加热矫正后应缓慢冷却，严禁使用水冷。

具体温度的控制通过钢材表面呈现的颜色来判断。

详见表1：6、火焰矫正用工具。

火焰矫正用烤枪的技术性能，见表2。

7、三种火焰的最高温度。

射吸式焊矩利用氧气和丙烯混合气体点燃后燃烧产生火焰，调节氧和丙烯的混合比例，可以获得三种不同性质的火焰。

此三种火焰氧、丙烯体积比和可达最高温度见表3。

表1温度与颜色对比表表2 烤枪的技术性能2表3 三种火焰氧丙烯体积比和可达最高温度碳化焰因丙烯没有完全燃烧，易使钢材碳化，特别对熔化的钢材有加入碳质的作用，因此火焰矫正时应尽量避免采用。

对于变形较大部位的矫正，要求加热深度大于5mm，那么就需要较慢的加热速度，此时宜用中心焰矫正较为适当。

第5章校正工艺及设备学习内容5.1 手工校正5.2 机械校正5.3 火焰校正5.4 电热校正学习任务掌握手工校正、火焰校正、机械校正工艺。

掌握相关设备的使用与维护。

手工校正薄板•校正中间凸起变形的薄板•校正四周呈波浪形的薄板•校正对角翘曲的薄板•校正曲面凸鼓变形的薄板•校正凹陷变形的薄板•薄板的拍打校正校正中间凸起变形的薄板步骤①把薄板凸面向上放在平台上，一手按住薄板，一手持铁锤敲击（见右图）。

②敲击应由薄板四周边缘开始，逐渐向凸起中心靠拢。

③敲击时，边缘处敲击力要重，敲击点密度要大，越往凸起中心，敲击力度逐渐减小，敲击点密度逐渐变稀。

④薄板基本校正后，再用木锤进行调整性敲击，使薄板整个组织均匀舒展。

校正四周呈波浪形的薄板步骤①把薄板放在平台上，一手按住薄板，一手持铁锤敲击（见右图）。

②敲击应由薄板中间开始，逐渐向四周边缘扩散。

③敲击时，中间部位敲击力度要重，敲击点密度要大，越往边缘处，敲击力度逐渐减小，敲击点密度逐渐变稀。

④薄板基本校正后，再用木锤进行调整性敲击，使薄板整个组织均匀舒展。

校正对角翘曲的薄板步骤①把薄板放在平台上，一手按住薄板，一手持铁锤敲击（见右图）。

②敲击从薄板没有变形的对角线开始，依次向两侧伸展。

③薄板基本校正后，再用木锤进行调整性敲击，使薄板整个组织均匀舒展。

校正曲面凸鼓变形的薄板把薄板放在托座上，使锤与托座中心对正，一边移动薄板，一边持铁锤敲击（见右图）。

握锤的手不宜过于紧握，以手腕的力量敲击，敲击的速度以一分钟80～100次为宜。

校正凹陷变形的薄板抵座应放在稍偏于锤击处，锤击点为凹凸不平表面的较高部位，抵座位于较低部位。

锤子的敲击逐渐将凸出部分的顶端向下压，抵座的压力使凹陷部分趋于平整（见右图）。

薄板的拍打校正当薄板有微小的扭曲变形时，可采用拍板校正。

取一长度不小于400mm，宽度不小于40mm，厚度为3～5mm的拍板拍打变形的薄板，使其突出部分的纤维受压缩短，张紧部分的纤维受拉伸长，从而达到校正的目的（见右图）。

火焰校正使用原理及操作实例摘要火焰校正是中大型金属结构件完成后经测量发现局部误差时的一种修正工艺。

在实际生产中,火焰校正达不到预期效果的原因有很多。

本文详细的介绍了火焰校正的原理,并以装载机动臂为例介绍了具体操作过程及注意事项。

关键词火焰校正;变形;操作;实例分析目前,钢结构已在厂房建筑中得到广泛应用。

而钢结构件在制作过程中都存在焊接变形问题,如果焊接变形不予以校正,则不仅影响结构整体安装,还会降低工程的安全可靠性。

特别是对于工程机械的大型结构件焊接的校正,有着更高的要求。

焊接钢结构产生的变形超过技术设计允许变形范围,应设法进行校正,使其达到符合产品设计要求。

实践证明,多数变形的构件是可以校正的。

校正方法都是设法造成新的变形来抵消已经发生的变形。

在生产过程中普遍应用的校正方法,主要有机械校正、火焰校正和综合校正。

火焰校正是一门较难操作的工艺,方法掌握、温度控制不当会造成构件新的更大变形。

因此,火焰校正要有丰富的实践经验。

火焰校正的概念在许多工具书中都提到过,但在规模生产中很少应用。

究其原因,是工具书中对该种工艺的原理阐述较少,具体操作方法又不涉及,阅读者只能建立一种概念,往往将需要校正的部位全部加热至亮红色(830℃以上),然后浇水急冷,获得翘曲变形,这种变形的方向和尺寸都无法控制,往往需反复校正,人力、物力浪费严重,在规模生产中无法作为常规工艺实施。

本文从火焰校正的变形原理入手来介绍这种工艺。

1 火焰校正原理火焰校正是利用火焰加热变形构件的凸部,使凸部金属加热膨胀受阻而产生压缩应力,当压缩应力超过加热金属的屈服点时,凸部金属纤维产生塑性变形,从而达到校正的目地。

金属受热会膨胀是因为金属晶格在受热时发生膨胀,而冷却时金属晶格收缩,金属也就发生收缩。

火焰校正,实质上就是利用金属局部受火焰加热后冷却时的收缩所引起的变形,利用应力来微量修正金属的现状,去校正已经产生的误差。

当金属材料受热时没有外力阻碍时,金属晶格自由膨胀,冷却时金属晶格自由收缩,这时就会完全符合材料热胀冷缩的性能,不会产生变形,如图1。

火工矫正作业指导书1目的保证火工矫正顺利进行，确保钢结构变形在公差范围内。

2范围本文件规定了钢质船舶建造过程中火工矫正的基本技术，本文件适用于一般强度船用结构钢和高强度船用结构钢。

3定义3.1火工矫正：又称火焰矫正，它是利用气体火焰对金属结构进行局部加热，使金属结构内产生压缩塑性变形去矫正结构中已产生的各种焊接变形。

3.2包凸：结构在内力或外力作用下（或共同作用）所产生的凸凹不平。

3.3 “瘦马”变形：也称结构角变形。

即，采用大量筋板的结构在焊后产生的类似波浪形的变形。

3.4焰心距离：从火焰的白亮点到钢板表面的距离4职责4.1从事火工矫正的工人在操作前必须经过系统的培训，掌握火工矫正的操作要领。

4.2操作时必须严格控制火焰温度，防止损伤母材表面。

5施工前准备5.1施工者在施工前应准备好加热工具，冷却工具和护具等。

5.2施工者在施工前应明确矫正点。

5.3施工者在施工前应了解施工处的情况，防止积水或流水污染已做好的边缘准备。

6作业流程图7主船体的火工矫正7.1平面组立过程中的火工矫正7.1.1 T型材变形的火工矫正1) T型材横向弯曲变形的矫正T型材横向弯曲变形的矫正，应首先从弯曲的端部开始，一般先在腹板凸侧进行线加热，然后在面板凸侧进行三角形加热，稍后一些再浇冷却水。

若腹板较厚，则在腹板上进行带状加热；腹板较薄，则腹板不需加热。

三角形加热应从面板宽度1/2处开始，加热线宽度20-30mm 三角形顶角度300，间距500-600mm具体见图1。

面扳20-30 500-5002) T型材纵向弯曲变形的矫正T型材纵向弯曲变形可分为两种情况，一种是腹板外凸的弯曲变形，一种是腹板内凹的弯曲变形,这两种变形方式分别按下述方法矫正：——腹板外凸的弯曲变形矫正：首先从弯曲变形小的地方开始，其矫正方法从腹板2/3处开始，由里向外用三角形加热法加热，稍后一些浇冷却水，按着用带状加热面板。

对于具有焊接肘板的T型材，则三角形加热的位置应分布在肘板装焊的位置，具体见图2。

薄板火工矫正的原理及注意点一、原理薄板火工矫正的原理主要基于金属热胀冷缩的特性。

当对金属薄板施加局部加热时，受热部分会因热膨胀而产生变形。

通过控制加热的温度、方式和冷却速度，可以有效地利用金属的热塑性，实现对薄板的弯曲、翘曲等变形的矫正。

二、温度控制温度是薄板火工矫正的关键因素之一。

温度过低，金属不会发生足够的热膨胀，矫正效果不明显；温度过高，金属可能会过热甚至熔化，导致材料性能劣化或产生其他不可预见的问题。

因此，必须根据金属的种类、厚度、加热方式等实际情况，精确控制加热温度。

三、加热方式常见的加热方式有火焰加热、电热丝加热、激光加热等。

火焰加热是最传统的方式，使用煤气、乙炔等气体燃烧产生的火焰进行加热，具有成本低、设备简单等优点。

电热丝加热和激光加热则具有温度易于控制、能量集中等优点，但设备成本和维护成本相对较高。

四、受力分析在薄板火工矫正过程中，受力情况对矫正效果有重要影响。

应充分考虑金属薄板的受力情况，如加热部位和非加热部位的受力差异、金属薄板的自重和外部载荷等。

合理的受力分析有助于选择合适的加热方式和操作工艺，提高矫正效果。

五、重复操作对于较大或较复杂的变形，可能需要进行多次火工矫正操作。

每次操作后，都需要对变形情况进行检测和评估，以确定是否需要调整加热方式和操作工艺。

重复操作的精度和稳定性对最终的矫正效果有重要影响。

六、冷却处理冷却处理是薄板火工矫正过程中不可忽视的环节。

正确的冷却方式有助于控制金属的塑性变形和应力分布，提高矫正质量。

常见的冷却方式包括自然冷却和强制冷却（如水冷、风吹等）。

应根据金属种类和厚度等因素选择合适的冷却方式。

七、表面保护在薄板火工矫正过程中，金属表面可能会因氧化、脱碳等原因受到损伤。

为了保护金属表面，可以在加热区域涂覆保护层（如陶瓷涂料）或使用保护罩。

此外，在矫正完成后，应及时清除表面附着物，并进行必要的表面处理，如打磨、喷涂等。

八、变形检测在薄板火工矫正过程中，应定期对变形情况进行检测。