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火工矫正作业指导书

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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
不合格
修正

输入
技术要求、工件、分段
输出
检验
火工操作

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。

图 1
2） 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。
不带焊接肘板的T型材矫正 带焊接肘板的T型材矫正
图 2
——腹板内凹的弯曲变形矫正：先从腹板h/2开始由外向里用三角形加热法加热，稍
后浇冷却水，接着用带状加热法加热面板，带状间应相互平行，带状宽度为30-40mm，间距为500-600mm，具体见图3。
图 3
3） T型材双向弯曲变形的矫正
如果T型材既有纵向弯曲变形，又有横向弯曲变形，则应首先按上述方法先矫正横向弯曲变形，然后矫正纵向弯曲变形。
4） T型材角变形的矫正
T型材角变形通常采用背烧带状加热法，对于中等厚度的板，其加热位置应离焊缝5mm，对于薄板，其加热位置应在腹板中心，具体见图4。

图 4
7.1.2 角钢变形的火工矫正
1） 角钢内凹弯曲变形的矫正
首先从弯曲的端部开始，对角钢腹板凸处进行线状加热，紧跟着进行水冷;然后对角钢面板进行三角形加热，加热部分充分加热后稍微停一会再进行水冷，加热三角形的底边应位于角钢筋处，三角形高等于1/3的角钢边长，具体参见图5。
图 5
2） 角钢外凸弯曲变形的矫正
首先从弯曲的端部开始，对角钢腹板凸处进行线状加热;紧跟着进行水
冷，然后对角钢面板进行三角形加热，三角形的底线在角钢的外边上，三
角形高等于2/3的角钢边长，具体参见图6。

图 6
7.1.3 零部件组立变形的矫正
结构安装的加强筋在焊后产生的“瘦马变形”，在平面必须予以矫正，按如下方法：先将构件吊翻身，使其结构面朝下，在构件面上用粉笔、直尺划出加热线位置。当构件较厚时，采用双条加热法，当构件较薄时，可采用单条加热法，加热后一般不需要水冷，加热位置参见图4，加热顺序参见图7。

图7
注：顺序中②④⑥⑧⑩所示部位的加热速度要比①③⑤⑦⑨快
7.2 分段建造过程的火工矫正
7.2.1 “瘦马变形”的矫正
平台、甲板、内底板、外底板、外板、斜板及纵、横舱壁的“瘦马变形”在分段下胎前必须予以的矫正，矫正方法如图8。
图 8
7.2.2 波浪变形和包凸的矫正
薄板板架结构焊后易产生波浪变形和包凸，其矫正方法如下：
1) 对变形较少的结构，按图9所示的部位在非结构面凹下处进行线加热，若加热后仍有变形,可二次加热矫正。

图 9
2) 若用上述方法火工矫正后仍有变形，则可采用矩形加热法或矩形带状加热法，具体见图10。

图 10
7.2.3 板格结构包凸的矫正
1） 若干板格的波浪变形矫正
——当板厚大于等于10mm，加热应在非结构面一侧进行，加热位置可选在下凹处一侧，距离填角焊缝5mm处，或在上凸处一侧，距离结构100～150mm。矫正应先在下凹处一侧进行。矫正顺序之间间隔一个板格进行，如图11①～④的顺序。如果经带状加热后仍有残变形，则在上凸处按①～④的顺序再进行加热。加热后立即用木锤或铁锤敲击加热带周围，然后，再锤击加热处，锤击处与火焰的距离应大于300mm。如果上凸的挠度很大，则应采用如图12所示的封闭环形线状加热。
——对于上层建筑的薄板，加热方法参见6.2.2
图11 图12
2） 一个板格内波浪变形的矫正
对一个板格内波浪变形的矫正可分两个阶段进行：
第一阶段：在非结构面波浪下凹处进行线加热，加热位置离焊脚5mm。
第二阶段：在非结构面波浪上凸处进行线加热，加热方法有如下几种：
——垂直向加热法：如图13所示，以凸部与凹部的交界为加热线起点，加热线与板格的长边垂直。如果不能矫正,则继续向中间加热，加热线的数量根据变形的状态决定。

图 13
——网格状加热法：如图14所示，从凸部与凹部交界为加热线的起点，逐渐向内呈网格状加热。
图14
——放射型加热法：从凸部的中央向各个方向进行短线加热，加热线长度为100～150mm，如果第一次加热①～⑧还未清除凸度变形，那么可进行第二次加热⑨～16 具体参见图15。
图 15
7.3 合拢过程中的火工矫正
7.3.1 “瘦马变形”的矫正按7.2.1的要求进行。
7.3.2 波浪变形及包凸的矫正按7.2.2和7.2.3的要求进行。
7.3.3 合拢缝的矫正
合拢缝内凹角变形的矫正应先从填角焊端部外侧①开始，加热速度为100mm/min，加热嘴流量为1500L/h，热量传到板厚的2/3。接着在焊缝两边②的位置上加热，不加热侧的表面温度应呈暗樱红色（约7000°C）。如果上述措施不能完全矫正好，再在③处进行一次线加热。②和③之间的距离约为20～30mm，具体见图17。
图17
8 上层建筑的火工矫正
8.1 分段建造过程中的矫正
8.1.1 在分段建造过程中应按7.2.1，7.2.2和 7.2.3的要求对“瘦马变形”、波浪变形和包凸进行处理，不允许留到船坞合拢。
8.1.2 对接缝下凹角变形按6.3.3的要求进行矫正，不允许留到船坞合拢阶段。
8.2 合拢后的矫正
上层建筑的火工矫正必须在铆、焊工事全部结束后进行。
8.2.1 上层建筑的矫正顺序
上层建筑矫正时，按从最顶层到最底层的顺序进行火工矫正，每层矫正时，先矫正上、下层甲板，再矫正上下层甲板之间的围壁，具体见图18。
图 18
8.2.2 甲板矫正
甲板矫正时，先进行粗矫正，再进行精矫正。
1） 甲板粗矫正：先对甲板进行大面积的粗矫正，矫正时不要求对每一板格内的凹凸度进行矫正，矫正方法如下：
——在甲板面下凹的一侧横梁上进行线状加热，加热顺序如图19。

图 19
——在加热点100mm处或加热板冷至无红热状态时进行水冷。
——不能在隔壁的横截面上加热，在隔壁前后约20mm的范围内也不要进行加热。
——矫正时要从变形少或小的部位向大的区域移动。当甲板变形面积较大时，可以采用分数组工人同时矫正，但在矫正中必须分散进行，不要集中。
——难矫正的变形也可以在横梁线上背烧2次，但在加热过程中要注意防止梁拱下塌。为防止梁拱下塌，可以利用加热成反梁拱变形，或用背梁、支柱在下部进行推压。
——粗矫正可以使10mm以下的变形得到矫正。
2)精矫正:在甲板大面积粗矫正之后,对每一板格内凹凸度进行仔细地矫平.矫正方法如下:
——从变形少而小的地方开始，先加热靠近骨架的地方，再向中间移动。
——对上凸的板可以采用封闭环型线状加热，短条形加热，网格状加热或圆点状加热法，加热时辅以锤击可提高矫正效果。
——应间隔一档肋距进行矫正，这样可提高矫正效率。
——圆点加热温度在800~8500C之间，板厚≤5mm, 圆点直径20~30mm，板厚＞5mm,圆点直径30~50mm,间距150mm。
——矫正后的板不应过分绷紧，以免在矫正其它相邻板格时，引起第二次新的变形。
——加热矫正一次完毕后，要冷却一小时以上或在相邻的围壁矫正完成之后，视其变形状况，再在需要补矫时的地方进行加热矫正。
8.2.3 围壁矫正
围壁矫正同甲板矫正一样，也分粗矫正和精矫正两步进行。
1) 粗矫正
先对围壁按下述方法进行粗矫正
——在扶强材背面，围壁内凹的一侧，自下向上进行线状加热，加热线宽度约15mm。
——加热速度按板厚和变形大小来确定，对厚板及变形大的地方加热速度要慢一些。
——在围壁接近上、下甲板的地方，由于变形少且小，因此加热速度要快一些，加热嘴流量也应适当加大，但靠近上、下甲板150~200mm的范围内不要加热。
——加热时应从变形小的地方开始，逐步转移到变形大的地方。
——在加热点后100mm处进行水冷。
2)围壁精矫正
经过粗矫正后，扶强材之间还存在着残余变形，必须经过精矫正，其方法如下：
——采用圆点加热法或短条状加热法进行矫正，加热时辅以锤击以提高矫正效果。
——加热原则上应在凸面上进行，如果在凸面施工者有困难，应使用压马将凹陷拉出后，再进行圆点加热或短条状加热。
——圆点加热温度800~8500C，板厚≤5mm,直径约20~30mm，板厚＞5mm, 圆点直径30~50mm,间距150mm。
——圆点加热后如果仍有残余变形，应待第一次圆点加热完毕1小时后，再进行补矫。
8.2.4 围壁扶强材的弯曲变形矫正
在甲板和围壁矫正之前，必须对围壁扶强材进行矫正，围壁扶强材的弯曲变形的矫正应按下述方法进行矫正.
1) 加热点的确定.如图20(a)所示，用直尺以扶强材下端为基点测量，把直尺与扶强材之间开始出现间隙处做为第一加热点，当第一加热点用水冷却后，再如图20(b)所示，用直尺确定第二加热点，以此类推，直到扶强材顶端。
(a) 图 20 (b)
2) 加热方法。自下向上由第一加热点开始，加热、冷却后再进行第一加热点的加热、冷却，直至扶强材顶端。加热的形状见图21。加热时一定要注意不能加热角钢的边缘。
图 21
8.2.5 围壁上的门、窗开口处变形矫正
1) 方形门、窗开口处变形的矫正应在周围的板矫正好之后，按下述方法进行。
——首先在扶强材的反面稍稍加热，并用水冷却。
——按图22所示，对开孔的四角进行三角形加热，如果矫正不好，再在扶强材的反面轻轻加热一下。
图 22
2) 圆窗口处变形的矫正也应在周围的板矫正好之后，按下述方法进行。
——对窗口附近的扶强材采取反面线状加热。
——如图23所示，对窗口边缘进行三角形加热。
如图23
9 施工注意事项
9.1 操作者施工时必须注意加热温度,防止由于加热温度过高而引起母材的损伤,火工矫正时允许的最高温度见表1，为了提高矫正效果,可调整加热带宽度。
表1 火工矫正时的最高加热温度
母 材
冷却方式
最 高 加 热 温 度
高强钢Ceq≤0.38%
水 冷
6500C
空 冷
9000C
空冷后水冷
9000C以下空冷,降到5000C以下水冷
高强钢Ceq≤0.38%
AH,DH
水 冷
10000C
高强钢Ceq≤0.38%
EH
水 冷
9000C
普 通 钢
空冷或水冷
10000C
9.2为防止钢板加热温度过高将钢板熔化和提高矫正效果，必须按照板厚选择合适的加热嘴流量、加热速度和焰心距离，具体见表2和表3。
表2 板厚与加热嘴流量和加热速度的关系
钢板厚度（mm）
加热嘴流量(L／h)
加热速度（mm/min）
3~4.5
500
800~1500
5~8
1000
700~1000
9~12
1600
500~1000
13~16
2000
400~800
17~22
2500
350~800
23~28
3150
300~500
29
3500以上
250~500

表3 板厚与焰心距离
钢板厚度
3~4.5
5~8
10~14
16~22
24~28
30
焰心距离
-2~0
0
0~3
3~4
4~5
6~10
9.3 矫正时应尽量避免在同一点上再次加热，一般强度船用结构钢，同一位置最多允许加热5次，高强度船用结构钢，同一位置最多允许加热3次。
9.4 要避免在结构突变处进行火工矫正。
9.5 分段矫正时，首先应矫正刚性大的结构。
9.6 板架矫正时，先矫正构架，后矫正板。
9.7 构件矫正时，应对称进行，以避免引起总的变形。
9.8 矫正厚板时，火焰宜采用中性焰，加热时要将焊炬不断流动。矫正薄板时可使用氧化焰，并做快速移动。
9.9 水冷时，必须使用淡水。冬季气温低于0°C时，应对水箱进行加热，水温保持在＋50C以上。
10 附录
10.1 《钢材火色与温度关系表》
11 发文部门与生效日期
本文由船体车间发行，自发行之日起生效。

钢材火色与温度关系表

颜 色
温 度
颜 色
温 度
黑 热
≤4700C
亮樱红色
800－8300C
暗褐色
520－6500C
亮红色
830－8800C
赤褐色
580－6500C
黄白色
880－10500C
暗樱红色
650－7500C
暗黄色
1050－11500C
深樱红色
750－7800C
亮黄色
1150－12500C
樱红色
780－8000C
黄白色
1250－13000C
注：以暗处观察为标准