1、第二節(jié)焊接殘余應力 一、焊接殘余應力的分類 1. 按焊接殘余應力產生的原因分類 （1） 溫度應力（又稱熱應力）：它是由于金屬受熱不均勻， 各處變形不一致且相互約束而產生的應力。焊接過程中溫度 的應力是不斷變化的，且峰值一般都達到屈服強度，因此產 生塑性變形，焊接結束并冷卻后產生殘余應力保存下來。 （2） 組織應力：焊接過程中，引起局部金屬組織發(fā)生轉變， 隨著金屬組織的轉變，其體積發(fā)生變化，而局部體積的變化 受到皺紋金屬的約束，同時，由于焊接過和中是不均勻的加 熱與冷卻，因此組織的轉變也是不均勻的， 結果產生了應力 （3） 拘束應力：焊件結構往往是在拘束條件下焊接的，造 成拘束狀態(tài)的因素有結構的

2、剛度、自重、焊縫的位置以及夾 持卡具的松緊程度等。這種在拘束條件下的焊接，由于受到 外界或自身剛度的限制，不能自由變形就產生了拘束應力。 （4） 氫致應力：焊縫局部產生顯微缺陷，擴散氫向顯微缺 陷處聚集，局部氫的壓力增大，產生氫致應力。氫致應力是 導致焊接冷裂紋的重要原因。 2. 按照焊接殘余應力在結構中的作用方向分類 （1）單向應力：應力在焊件中只沿一個方向產生的應力。 牌槻對接 焊揀單冋應力 (2)雙向應力：焊接應力存在于焊件中的一個平面不同方 向上(也稱平面應力)。 3. 體積應力：焊接應力在焊件中沿空間三個方向上發(fā)生。 二、控制焊接殘余應力的工藝措施 控制焊接殘余應力應從設計和工藝兩個

3、方面考慮。 (1) 設計方面： 在保證有足夠強度的前提下，盡量減少焊縫的數量和尺 寸，選擇合理的接頭形式，將焊縫布置在構件最大應力區(qū)之 外。 (2) 工藝方面： 1) 選擇合理的組焊順序 施焊時，要考慮焊縫盡可能的收縮，以減小結構的拘束 度，從面降低焊接殘余應力，其原則是：減小拘束，盡量使 每條焊縫能自由的收縮；多種焊縫焊接時，應先焊收縮量大 的焊縫；長焊縫宜從中間向兩頭施焊，避免從兩頭向中間施 焊。 2） 選擇合理的焊接參數 需要嚴格控制焊接殘余應力的構件，焊接時盡可能地選 用較小的焊接電流和較快的速度，減小焊接熱輸入，以減少 焊接的受熱范圍。對于多道施焊焊縫，采用小的焊接參數進 行多層多道

4、施焊，并控制道間溫度。 3） 采用反變形法 就是通過預先留出焊縫能夠自由收縮的余量，使焊縫能 夠在一定程度上收縮，從面降低焊接殘余應力。 1） 采用加熱“減應區(qū)”法 焊接前， 選擇構件的適當部位加熱， 使其伸長， 在焊后 冷卻時，加熱區(qū)的收縮與焊縫的收縮方向相同時，使焊縫能 自由收縮，從而降低內應力。 2） 采用錘擊方法 每焊完一道焊縫，在焊縫冷卻時同時錘擊焊縫，使焊縫 得到一定的延伸，可以減小焊接殘余應力。 3） 減小氫的措施及消氫處理 盡量選擇氫型堿性焊接材料，焊接材料洪干后使用，同 時，對焊接區(qū)域及其采取預熱、打磨、等措施，去除水分、 油、鐵銹等焊接有害物。 三、消除焊接殘余應力的辦法

5、對于下例情況應考慮消除焊接殘余應力處理： （1）要求承受低溫或動載有發(fā)生脆斷危險的結構； （2 ）板厚超過一定的厚度。 （3 ）要求精密加工的結構； （4）有可能產生應力腐蝕破壞的結構； 1. 高溫回火熱處理 是將焊件的整件或需要消除應力的局部加熱到一定的溫 度，在這個溫度下，金屬不會發(fā)生相變，屈服強度降低，在 殘余應力的作用下產生一定的塑性變形，從而消除焊接殘余 應力，然后再緩慢冷卻下來。 要注意均勻加熱和冷卻，以免升溫和降溫過快引起嚴重 的應力。對于某些焊接構件不允許或不能進行整體消除應力 熱處理，可以對其進行局部消除焊接殘余應力處理。 局部消除焊接殘余應力熱處理的加熱方式有感應加熱和 遠紅外線加熱方法。 2. 整體拉伸消除焊接殘余應力 焊后對接頭進行整體拉伸，使接頭受壓應力處產生一定 塑性變形，與壓縮殘余變形相互抵消，結果壓縮殘余變形減 小，殘余應力也得以減小。但整體拉伸幅度應嚴