控制焊接殘余應力的方法

（一）設計方面

應該在保證結構件有足夠強度的前提下，盡量減少結構的剛性，采用全焊透的對接接頭，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。焊接接頭盡量對稱于結構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)長度應不小于300mm，相鄰筒節(jié)A類接頭焊縫中間外圓弧長應大于板厚的3倍且不小于100mm;重要的T形結構采用根部焊透或深熔透結構;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)指對接焊接的接頭強度與母材強度的比值）為1的焊接接頭，對接焊接接頭要求100%射線檢測;控制焊縫咬邊深度和長度等;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構件最大應力區(qū)之外。

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（二）工藝方面

1.焊前預熱

焊前預熱可使焊接接頭的金屬溫差減少，減緩焊后冷卻速度，從而降低焊接應力。

預熱分整體預熱法和局部預熱法（包括加熱減應區(qū)法）。局部預熱法指焊接前，在結構件適當部位進行加熱，使此部位伸長，在焊后冷卻時，加熱區(qū)和焊接接頭的收縮方向相同，從而降低內應力。

2.選擇合理的組焊順序和方向施焊前，應考慮焊縫盡可能自由收縮，以減小結構的拘束度。厚板焊接時，可采用多層多道焊。焊接長焊縫或大型結構件時，焊接順序應從中間向兩端或四周順序進行焊接。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。對于多焊接接頭，焊縫收縮量不同時，應先焊收縮量大的焊接接頭，如圖5-9c所示。在結構上同時存在對接接頭和角接接頭時，就先焊對接接頭，如蓋板對接的工字梁，因為蓋板對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。裝配焊接復雜多樣的結構，應根據結構件的不同特點，分成幾個簡單部件，分別裝配焊接后再總裝焊接。結構上對稱的焊縫，應對稱施焊，使其變形能相互抵消一部分。焊縫布置不對稱的結構，如焊縫分布在中性軸一側，則可先焊靠近中性軸的焊縫，然后焊接遠離中性軸的焊縫。一般應遵循先焊對接焊縫，再焊角接焊縫;先焊短焊縫再焊長焊縫;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。對于厚板多道焊焊縫，選擇小的焊接參數(shù)進行多層多道焊，并控制道間和層間溫度，能有效減小焊接殘余應力。

4.預制反變形法

預制反變形法指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，從而降低焊接殘余應力。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，可采取反變形措施，可以有效地控制焊接殘余應力。

5.錘擊焊縫

每焊完一道焊縫，在焊縫冷卻的同時用圓頭小

錘均勻地錘擊焊縫使之延展，可以減小焊接殘余應力。錘子重量為0.5kg左右，錘端帶有R10mm 左右的圓角，錘擊時焊縫的溫度應在300℃以上或100~150℃左右的范圍內，不宜在200~300℃（藍脆溫度）溫度區(qū)間進行。多層焊時，第一層和最后一層不宜錘擊以免影響質量，其余每層都要錘擊。錘擊時力度應保持均勻、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可能引起缺口沖擊韌度的降低及影響表面質量。

6.減小氫的存在

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