2022年廣南縣焊工培訓(xùn)-特種作業(yè)人員培訓(xùn)：消除焊接殘余應(yīng)力的方法
焊接殘余應(yīng)力存在于焊接結(jié)構(gòu)中，會(huì)導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的承載能力下降。如使焊接結(jié)構(gòu)的抗疲勞、抗脆斷、抗應(yīng)力腐蝕能力的降低，尺寸穩(wěn)定性下降，增大受壓桿件、梁的失穩(wěn)性等。一般焊接殘余應(yīng)力的影響只有在一定的條件下才表現(xiàn)出來，如低溫、疲勞載荷、存在焊接缺陷、尺寸精度要求較高等工況。事實(shí)證明，許多結(jié)構(gòu)未進(jìn)行消除焊接殘余應(yīng)力處理，也能安全運(yùn)行。焊接結(jié)構(gòu)是否應(yīng)消除焊接殘余應(yīng)力，要根據(jù)結(jié)構(gòu)的用途、所選用材料的性能等方面綜合考慮。焊接殘余應(yīng)力形成的根源是近縫區(qū)在焊接過程中產(chǎn)生的壓縮塑性變形。因此消除殘余應(yīng)力的實(shí)質(zhì)就是使焊接區(qū)產(chǎn)生適量的塑性伸長。按其性質(zhì)，消除焊接殘余應(yīng)力的方法可分為熱處理法和機(jī)械法。熱處理法有整體和局部消除應(yīng)力熱處理，機(jī)械法分為過載拉伸、振動(dòng)等。
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（一）焊后熱處理消除焊接殘余應(yīng)力
焊后熱處理也叫高溫回火處理，是目前最常用的焊后熱處理方法。就是將工件整體或局部加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，其間，工件金屬不會(huì)發(fā)生相變，但屈服強(qiáng)度降低，在殘余應(yīng)力的作用下產(chǎn)生一定的塑性變形，達(dá)到消除焊接殘余應(yīng)力的目的，然后緩慢冷卻。部分鋼材的消除應(yīng)力熱處理溫度及保溫時(shí)間見表5-4。工件進(jìn)出爐的溫度應(yīng)在400℃以下，當(dāng)加熱到400℃以上，升溫速度不得超過5500/6wur℃/h，且不得超過220℃/h，一般情況不低于55℃/h。再緩慢降溫，在400℃以上，降溫速度不得超過7000/8pwur℃/h，且不得超過280℃/h，一般情況不低于55℃/h。到400℃以下，可以出爐空冷，也可以隨爐冷卻。經(jīng)過整體焊后熱處理，工件上殘余應(yīng)力將有85%左右被消除。
當(dāng)某些焊接結(jié)構(gòu)件尺寸過大或不允許整體應(yīng)力熱處理時(shí)，如大型號(hào)厚壁容器、球罐等，可以選擇分兩次熱處理或局部消除焊接殘余應(yīng)力熱處理。分兩次熱處理時(shí)，重疊加熱部分就在1500mm 以上。局部消除焊接殘余應(yīng)力熱處理可以降低焊接結(jié)構(gòu)件殘余應(yīng)力的峰值，使應(yīng)力分布趨于平緩，改善焊接接頭的力學(xué)性能。局部熱處理只適用于比較簡單的工件，加熱前應(yīng)在外壁包裹絕熱層，以降低溫差和冷卻速度，熱處理加熱寬度應(yīng)大于焊縫每側(cè)板厚的兩倍。加熱方法可選用電阻絲、遠(yuǎn)紅外線、火焰、工頻感應(yīng)等。目前較常用的是遠(yuǎn)紅外線加熱方式。
（二）過載拉伸消除焊接殘余應(yīng)力
焊后對(duì)工件進(jìn)行整體拉伸，能使焊接接頭在拉力作用下產(chǎn)生一定塑性變形，與壓縮殘余變形相互抵消，以達(dá)到減小殘余應(yīng)力的目的。但整體拉伸程度要嚴(yán)格控制，以防止破壞工件的材料力學(xué)性能。鍋爐壓力容器耐壓試驗(yàn)的壓力一般大于工作壓力，在進(jìn)行耐壓試驗(yàn)的同時(shí)也對(duì)工件進(jìn)行了一次整體過載拉伸消除焊接殘余應(yīng)力。
（三）機(jī)械振動(dòng)消除焊接殘余應(yīng)力
機(jī)械振動(dòng)消除殘余應(yīng)力是用激振器使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)共振或亞共振，使焊接殘余應(yīng)力得以釋放，從而降低焊接殘余應(yīng)力或使應(yīng)力重新分布。機(jī)械振動(dòng)消除焊接殘余應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單、時(shí)間短、費(fèi)用低、節(jié)能，目前在工件、鑄件、鍛件中應(yīng)用較多，能有效提高工件的尺寸穩(wěn)定，消除殘余應(yīng)力25% ～60%。但振動(dòng)處理過程中，可能會(huì)產(chǎn)生裂紋或引起裂紋擴(kuò)展，因此在脆斷、疲勞、應(yīng)力腐蝕危險(xiǎn)的情況下不宜采用。
機(jī)械振動(dòng)消除焊接殘余應(yīng)力，激振器的安裝位置及工件的支撐很關(guān)鍵，一般激振器應(yīng)安裝在工件振動(dòng)的波峰處，支撐物可用具有彈性的橡膠等，支撐位置應(yīng)在工件振動(dòng)的波節(jié)，以便最大限度地釋放能量。波峰和波谷的位置可采用沙子或憑手感確定。
焊工短期技能培訓(xùn)內(nèi)容：
第一周：焊工基礎(chǔ)（電焊工安全操作規(guī)范及設(shè)備工具的安全使用）手工電弧焊操作技能培訓(xùn)（例如：手工焊接設(shè)備、焊接材料、工具。各種焊接位置的操作技能，單面焊雙面成型技術(shù)的操作技巧）。
第二周：氧、乙炔焊接與切割，等離子弧切割（氣焊與切割設(shè)備的使用及安全操作規(guī)程），各種厚板、薄板氣焊與切割操作技巧。
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第三周：手工鎢極氬弧焊技術(shù)（例如：氬弧焊設(shè)備及工具的安全使用和安全操作規(guī)程）；氬弧焊焊接厚、薄板各種焊接位置的安全操作技巧；常用有色技術(shù)材料，例如：鋁合金材料的焊接技巧。
第四周：二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊技術(shù)（例如：二氧化碳焊接設(shè)備、設(shè)備工具的安全操作規(guī)程）；二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接位置的操作技巧。
