焊接殘余應(yīng)力對焊接結(jié)構(gòu)的影響

1．對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響

只要材料具有足夠的塑性，焊接殘余應(yīng)力的存在并不影響結(jié)構(gòu)的靜載強(qiáng)度。

對脆性材料制造的焊接結(jié)構(gòu)，由于材料不能進(jìn)行塑性變形，隨著外力的增加，構(gòu)件不可能產(chǎn)生應(yīng)力均勻化，所以在加載過程中應(yīng)力峰值不斷增加。當(dāng)應(yīng)力峰值達(dá)到材料的強(qiáng)度極限時，局部發(fā)生破壞，而最后導(dǎo)致構(gòu)件整體破壞。所以焊接殘余應(yīng)力對脆性材料的靜載強(qiáng)度有較大的影響。

2．對構(gòu)件加工尺寸精度的影響

3．對梁柱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響

四、減小焊接殘余應(yīng)力的措施

一般來說，可以從設(shè)計(jì)和工藝兩方面著手：

1．設(shè)計(jì)措施

① 盡可能減少焊縫數(shù)量；

② 合理布置焊縫；

③ 采用剛性較小的接頭形式。

2．工藝措施

（1）采用合理的裝配和焊接順序及方向

① 鋼板拼接焊縫的焊接；

② 同時存在收縮量大和收縮量小的焊縫時，應(yīng)先焊收縮量大的焊縫；

③ 對工作時受力較大的焊縫應(yīng)先焊；

④ 平面交叉焊縫的焊接。

（2）縮小焊接區(qū)與結(jié)構(gòu)整體之間的溫差 （預(yù)熱法、冷焊法）

（3）加熱“減應(yīng)區(qū)”法

（4）降低接頭局部的拘束度

（5）錘擊焊縫

五、消除焊接殘余應(yīng)力的方法

1．熱處理法

熱處理法是利用材料在高溫下屈服點(diǎn)下降和蠕變現(xiàn)象來達(dá)到松馳焊接殘余應(yīng)力的目的，同時熱處理還可以改善接頭的性能。

（1）整體熱處理 整體爐內(nèi)熱處理、整體腔內(nèi)熱處理

整體加熱熱處理消除殘余應(yīng)力的效果取決于熱處理溫度、保溫時間、加熱和冷卻速度、加熱方法和加熱范圍。保溫時間根據(jù)板厚確定，一般按每毫米板厚1~2 min計(jì)算，但最短不小于30 min，最長不超過3h。

碳鋼及中、低合金鋼：加熱溫度為580~680℃；

鑄鐵：加熱溫度為600~650℃。

（2）局部熱處理

局部熱處理只能降低殘余應(yīng)力峰值，不能完全消除殘余應(yīng)力。加熱方法有電阻爐加熱、火焰

加熱、感應(yīng)加熱、遠(yuǎn)紅外加熱等，消除應(yīng)力效果與加熱區(qū)的范圍、溫度分布有關(guān)。

2．加載法

加載法就是通過不同方式在構(gòu)件上施加一定的拉伸應(yīng)力，使焊縫及其附近產(chǎn)生拉伸塑性變形，與焊接時在焊縫及其附近所產(chǎn)生的壓縮塑性變形相互抵消一部分，達(dá)到松馳應(yīng)力的目的。

（1）機(jī)械拉伸法

（2）溫差拉伸法

（3）振動法

六、焊接殘余應(yīng)力的測定

目前，測定焊接殘余應(yīng)力的方法主要可歸結(jié)為兩類，即機(jī)械方法和物理方法。

1．機(jī)械方法

利用機(jī)械加工將試件切開或切去一部分，測定由此而釋放的彈性應(yīng)變來推算構(gòu)件中原有的殘余應(yīng)力。包括切條法、鉆孔法和套孔法。

2．物理方法

是非破壞性測定焊接殘余應(yīng)力的方法，常用的有磁性法、超聲波法和X射線衍射法。

（1）磁性法是利用鐵磁材料在磁場中磁化后的磁致伸縮效應(yīng)來測量殘余應(yīng)力的。

（2）X射線衍射法是根據(jù)測定金屬晶體晶格常數(shù)在應(yīng)力的作用下發(fā)生變化來測定殘余應(yīng)力的無損測量方法。

（3）超聲波法是根據(jù)超聲波在有應(yīng)力的試件和無應(yīng)力的試件中傳播速度的變化來測定殘余應(yīng)力的。

焊接應(yīng)力的控制及消除