控制焊接殘余應(yīng)力的方法

（一）設(shè)計(jì)方面

應(yīng)該在保證結(jié)構(gòu)件有足夠強(qiáng)度的前提下，盡量減少結(jié)構(gòu)的剛性，采用全焊透的對(duì)接接頭，有不等厚的要削薄圓滑過渡，減少焊接接頭的數(shù)量、長(zhǎng)度和尺寸，優(yōu)先選用焊接性能好、韌性高的母材和焊材。焊接接頭盡量對(duì)稱于結(jié)構(gòu)件截面的中心軸布置，避免密集和交叉布置。如 GB150 中規(guī)定筒節(jié)長(zhǎng)度應(yīng)不小于300mm，相鄰?fù)补?jié)A類接頭焊縫中間外圓弧長(zhǎng)應(yīng)大于板厚的3倍且不小于100mm;重要的T形結(jié)構(gòu)采用根部焊透或深熔透結(jié)構(gòu);不在焊接接頭上開孔;采用焊接接頭系數(shù)（焊接接頭系數(shù)指對(duì)接焊接的接頭強(qiáng)度與母材強(qiáng)度的比值）為1的焊接接頭，對(duì)接焊接接頭要求100%射線檢測(cè);控制焊縫咬邊深度和長(zhǎng)度等;角焊縫凹形圓滑過渡;選擇合理的焊接接頭形式，將焊接接頭布置在結(jié)構(gòu)件最大應(yīng)力區(qū)之外。

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（二）工藝方面

1.焊前預(yù)熱

焊前預(yù)熱可使焊接接頭的金屬溫差減少，減緩焊后冷卻速度，從而降低焊接應(yīng)力。

預(yù)熱分整體預(yù)熱法和局部預(yù)熱法（包括加熱減應(yīng)區(qū)法）。局部預(yù)熱法指焊接前，在結(jié)構(gòu)件適當(dāng)部位進(jìn)行加熱，使此部位伸長(zhǎng)，在焊后冷卻時(shí)，加熱區(qū)和焊接接頭的收縮方向相同，從而降低內(nèi)應(yīng)力。

2.選擇合理的組焊順序和方向施焊前，應(yīng)考慮焊縫盡可能自由收縮，以減小結(jié)構(gòu)的拘束度。厚板焊接時(shí)，可采用多層多道焊。焊接長(zhǎng)焊縫或大型結(jié)構(gòu)件時(shí)，焊接順序應(yīng)從中間向兩端或四周順序進(jìn)行焊接。如鍋爐管板與管束、冷凝器和換熱器的管板焊接宜采用放射交叉式的焊接順序，如圖5-9b所示。對(duì)于多焊接接頭，焊縫收縮量不同時(shí)，應(yīng)先焊收縮量大的焊接接頭，如圖5-9c所示。在結(jié)構(gòu)上同時(shí)存在對(duì)接接頭和角接接頭時(shí)，就先焊對(duì)接接頭，如蓋板對(duì)接的工字梁，因?yàn)樯w板對(duì)接焊縫的橫向收縮量大，必須先焊，然后再焊接主角焊縫，圖5-10所示。裝配焊接復(fù)雜多樣的結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)件的不同特點(diǎn)，分成幾個(gè)簡(jiǎn)單部件，分別裝配焊接后再總裝焊接。結(jié)構(gòu)上對(duì)稱的焊縫，應(yīng)對(duì)稱施焊，使其變形能相互抵消一部分。焊縫布置不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，如焊縫分布在中性軸一側(cè)，則可先焊靠近中性軸的焊縫，然后焊接遠(yuǎn)離中性軸的焊縫。一般應(yīng)遵循先焊對(duì)接焊縫，再焊角接焊縫;先焊短焊縫再焊長(zhǎng)焊縫;先焊縱焊縫，再焊環(huán)焊縫;先焊間隙小的焊縫，再焊間隙大的焊縫;先焊變形小的焊縫，再焊變形大的焊縫等原則。 

3.選擇合理的焊接參數(shù)

在保證焊接質(zhì)量的前提下，盡量選用較小的焊接電流和較快的焊接速度，減小焊接熱輸入，以減少工件的受熱范圍。對(duì)于厚板多道焊焊縫，選擇小的焊接參數(shù)進(jìn)行多層多道焊，并控制道間和層間溫度，能有效減小焊接殘余應(yīng)力。

4.預(yù)制反變形法

預(yù)制反變形法指通過預(yù)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，從而降低焊接殘余應(yīng)力。在焊接封閉環(huán)焊縫或其他剛性較大、自由度較小的焊縫時(shí)，可采取反變形措施，可以有效地控制焊接殘余應(yīng)力。

5.錘擊焊縫

每焊完一道焊縫，在焊縫冷卻的同時(shí)用圓頭小

錘均勻地錘擊焊縫使之延展，可以減小焊接殘余應(yīng)力。錘子重量為0.5kg左右，錘端帶有R10mm 左右的圓角，錘擊時(shí)焊縫的溫度應(yīng)在300℃以上或100~150℃左右的范圍內(nèi)，不宜在200~300℃（藍(lán)脆溫度）溫度區(qū)間進(jìn)行。多層焊時(shí)，第一層和最后一層不宜錘擊以免影響質(zhì)量，其余每層都要錘擊。錘擊時(shí)力度應(yīng)保持均勻、適度。第一層不宜錘擊是為了防止引起根部裂紋，最后一層不宜錘擊是為了防止冷加工效應(yīng)可能引起缺口沖擊韌度的降低及影響表面質(zhì)量。

6.減小氫的存在

為了減小氫致應(yīng)力集中，盡可能選擇低氫型堿性焊接材料，焊接材料應(yīng)嚴(yán)格按要求烘焙后使用，并且對(duì)焊接區(qū)域及其附近采取預(yù)熱、打磨等措施，去除水分、油污、鐵銹等有害物質(zhì)。有必要時(shí)焊后對(duì)接頭進(jìn)行消氫處理，方法是加熱到 300~350℃，保溫2h，這樣有利于擴(kuò)散氫的逸出。