焊接残余应力（如何消除或减小焊接残余应力:减小焊接残余应力的工艺措施有）

本文目录

• 如何消除或减小焊接残余应力:减小焊接残余应力的工艺措施有
• 简述焊接残余应力对结构性能的影响
• 焊接残余应力是怎么产生的焊接应力如何消除
• 产生纵向焊接残余应力的主要原因是什么
• 焊接残余应力对结构有哪些影响
• 试就两块钢板对接焊连的情况，分析横向焊接残余应力的产生原因
• 产生纵向焊接残余应力的主要原因是
• 最常用消除焊接残余应力的方法
• 焊接残余应力和焊接残余变形是如何形成的

如何消除或减小焊接残余应力:减小焊接残余应力的工艺措施有

　　焊接残余应力是焊接结束后残留在焊件内的应力，残余应力对焊接结构的强度、腐蚀和尺寸稳定性等使用性能造成影响。虽然在结构设计时，考虑了残余应力的问题，在工艺上也采取了一定的措施来防止或减小焊接残余应力，但由于焊接应力的复杂性，结构焊接完以后仍然可能存在较大的残余应力。另外，有些结构在装配过程中还可能产生新的残余应力，这些焊接残余应力及装配应力都会影响结构的使用性能。常用的消除或减小残余应力的方法，有以下几种。 　　一、热处理法 　　热处理法是利用材料在高温下屈服点下降和蠕变现象，达到松弛焊接残余应力的目的。同时，热处理还可改善焊接接头的性能。生产中常用的热处理法，有整体热处理和局部热处理两种。 　　1.整体热处理 　　将整个结构件缓慢加热到一定的温度（低碳钢为650℃），并在该温度下保温一定的时间（一般按每mm板厚保温2－4min，但总时间不少于30min），然后空冷或随炉冷却。整体热处理消除残余应力的效果取决于加热温度、保温时间、加热和冷却速度、加热方法和加热范围，一般可消除60%－90%的残余应力，在生产中应用比较广泛。 　　2.局部热处理 　　对于某些不允许或不可能进行整体热处理的焊接结构，可采用局部热处理。局部热处理就是对构件焊缝周围的局部应力很大的区域及其周围，缓慢加热到一定温度后保温，然后缓慢冷却，其消除应力的效果不如整体热处理，它只能降低残余应力峰值，不能完全消除残余应力。对于一些大型筒形容器的组装环缝和一些重要管道等，常采用局部热处理来降低结构的残余应力。例如，在铺设热力管道的过程中，焊接结束时常采用氧乙炔焰对焊缝进行局部加热，来降低焊接部位的残余应力。 　　二、机械拉伸法 　　机械拉伸法是通过不同方式在构件上施加一定的拉伸应力，使焊缝及其附近产生拉伸塑性变形，与焊接时在焊缝及其附近所产生的压缩塑性变形相互抵消一部分，以达到松弛残余应力的目的。实践证明，拉伸载荷加的越高，压缩塑性变形量就抵消得越多，残余应力消除得越彻底。在压力容器制造的最后阶段，通常要进行水压试验，其目的之一也是利用加载来消除部分残余应力。 　　1.温差拉伸法 　　温差拉伸法的基本原理与机械拉伸法相同，其不同点是机械拉伸法采用外力进行拉伸，而温差拉伸法是采用局部加热形成的温差来拉伸压缩塑性变形区。做法通常是在焊缝两侧各用一适当宽度（一般为100-150mm）的氧乙炔焰嘴加热焊件，将焊件表面加热到200℃左右，在焰嘴后面一定距离用水管喷头冷却，以造成两侧温度高、焊缝区温度低的温度场。两侧金属的热膨胀对中间温度较低的焊缝区进行拉伸，产生拉伸塑性变形抵消焊接时所产生的压缩塑性变形，从而达到消除残余应力的目的。如果加热温度和加热范围选择适当，消除应力的效果可达50%－70%。 　　2.锤击焊缝 　　在焊后用手锤或一定直径的半球形风锤锤击焊缝，可使焊缝金属产生延伸变形，能抵消一部分压缩塑性变形，起到减小焊接应力的作用。锤击时，注意施力应适度，以免施力过大而产生裂纹。 　　三、震动法 　　利用由偏心轮和变速电动机组成的激振器，使结构发生共振所产生的循环应力来降低内应力。震动法所用设备简单、价廉，节省能源，处理费用低，时间短，也没有高温回火时金属表面氧化等问题。所以，目前在焊件、铸锻件中，为了提高尺寸稳定性，较多采用该方法。 　　总之，焊接过程是一个不均匀加热和冷却过程，焊接结构必然存在焊接残余应力和变形，这不仅影响焊接结构的外型尺寸和外观质量，也会给焊后的继续加工带来很多麻烦，甚至直接影响焊接结构的强度。所以，根据焊接结构的不同情况，合理选择消除或减小焊接残余应力的方法，显得尤为重要。 　　（作者单位：河北省迁安市职业技术教育中心）

简述焊接残余应力对结构性能的影响

　　焊接残余应力是指在焊接过程中产生的由于焊接材料的热胀冷缩而造成的残余应力。这些残余应力对于焊接结构来说非常重要，因为它们会影响结构的力学性能和寿命。　　首先，焊接残余应力会导致结构的变形和裂纹，从而降低结构的耐久性和安全性。当焊接结构受到作用力时，残余应力会导致结构变形或破裂。如果残余应力超过了结构的承受极限，结构将会失效。　　其次，焊接残余应力会对结构的疲劳寿命产生影响。焊接过程中产生的残余应力会在结构的使用过程中不断积累，从而降低结构的疲劳寿命。如果结构所处的环境存在腐蚀和微动等因素，这种情况就会更加严重。　　最后，焊接残余应力还会影响结构的精度和稳定性。由于焊接残余应力的存在，结构的工作精度和稳定性会降低，从而影响结构整体的工作效率。因此，在焊接结构时，对于残余应力的控制显得尤为重要。

焊接残余应力是怎么产生的焊接应力如何消除

焊件在焊接过程中，热应力、相变应力、加工应力等超过屈服极限（Yield strength），以致冷却后焊件中留有未能消除的应力。 这样，焊接冷却后的残余在焊件中的宏观应力称为残余焊接应力。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。

焊接残余应力消除方法：

• 利用锤击焊缝区来控制焊接残余应力，焊后用小锤轻敲焊缝及其邻近区域，使金属展开，能有效地减少焊接残余应力。

• 利用预热法来控制焊接残余应力。构件本体上温差越大，焊接残余应力也越大。焊前对构件进行预热，能减小温差和减慢冷却速度，两者均能减小焊接残余应力。

• 利用“加热减应区法”来控制焊接残余应力。焊接时，加热那些阻碍焊接区自由伸缩的部位，使之与焊接区同时膨胀和同时收缩，就能减小焊接应力，这种方法称为“加热减应区法”，加热的部位就称之为“减应区”。

• 利用高温回火来消除焊接残余应力。由于构件残余应力的最大值通常可达到该种材料的屈服点，而金属在高温下屈服点将降低。所以将构件的温度升高至某一定数值时，应力的最大值也应该减少到该温度下的屈服点数值。如果要完全消除结构中的残余应力，则必须将构件加热到其屈服点等于零的温度，所以一般所取的回火温度接近于这个温度。

• 整体高温回火 。将整个构件放在炉中加热到一定温度，然后保温一段时间再冷却。通过整体高温回火可以将构件中80%~90%的残余应力消除掉，这是生产中应用最广泛、效果最好的一种消除残余应力的方法。回火时间随构件厚度而定，钢按每毫米壁厚l~2min计算，但不宜低于30min，不必高于3h，因为残余应力的消除效果随时间迅速降低，所以过长的处理时间是不必要的。

产生纵向焊接残余应力的主要原因是什么

原因是因为焊接接头的局部不均匀加热；焊缝金属的热胀冷缩；焊接接头的组织变化；由于焊接接头的刚性拘束约束焊缝变形。

焊接或切削加工后，残余应力会引起零件发生翘曲或扭曲变形，甚至开裂。或经淬火、磨削后表面会出现裂纹。残余应力的存在有时不会立即表现为缺陷，而当零件在工作中因工作应力与残余应力的叠加，使总应力超过强度极限时，便出现裂纹和断裂。

扩展资料：

工件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响。

铸件逐渐冷却，当薄壁部分进入弹性状态而厚壁部分仍处于塑性时，压应力使厚壁部分产生塑性变形，继续变粗，而薄壁部分只是弹性拉长，这时拉压应力随厚壁部分变粗而消失。

铸件仍继续冷却，当薄厚壁部分进入弹性区时，由于厚壁部分温度高，收缩量大。但薄壁部分阻止厚壁部分收缩，故薄壁受压应力，厚壁受拉应力。

应力方向发生了变化。这种作用一直持续到室温，结果在常温下厚壁部分受拉应力，薄壁部分受压应力。

焊接残余应力对结构有哪些影响

焊接残余应力会对工件焊接过程中静载强度、尺寸稳定性、以及应力腐蚀开裂几方面产生一定的影响。对静载强度的影响对于有良好的塑性变形能力的材料，焊缝的残余应力在达到屈服后不再增加，而对于一些塑性较差的金属材料，在外载荷作用下，由于没有足够的塑性变形产生，加载过程中局部残余应力与载荷应力的不断叠加，易达到材料的强度极限，发生破坏；对有严重应力集中的焊件，残余应力的存在也会降低静载强度。对尺寸稳定性的影响焊后构件内存在较大的残余应力，如果不经过处理，直接进行机械切削加工，由于原始残余应力的平衡遭到破坏，残余应力重新分布，构件将发生变形，严重影响构件的加工精度。同时，由于焊后残余应力是不稳定的，随构件存放时间、温度而变化，进而影响构件的尺寸。对应力腐蚀开裂的影响构件在特定的腐蚀介质中工作，如果受到拉应力，则构件上将有微小裂纹随时间增长而逐渐扩展，最终导致应力腐蚀破坏。由于焊接构件存在较大的拉残余应力，它与工作应力叠加，使构件的应力腐蚀开裂倾向增加，发生断裂所需要的时间缩短，严重影响构件在介质中工作寿命。总之，焊接结构的残余应力在不同程度上影响了焊接结构的各种性能，消除焊后残余应力是众多场合下的必须工艺。

试就两块钢板对接焊连的情况，分析横向焊接残余应力的产生原因

【答案】：横向焊接残余应力由两部分组成：一部分是焊缝纵向收缩，使两块钢板趋向于形成反方向的弯曲变形，实际上在焊缝将两块板连成整体时，在两块板的中间产生横向拉应力，两端产生压应力；另一部分由于焊缝在施焊工程中冷却时间的不同，先焊的焊缝已经凝固，且具有一定的强度，会阻止后焊焊缝在横向自由膨胀，使它发生横向塑性压缩变形。当先焊部分凝固后，中间焊缝部分逐渐冷却，后焊部分开始冷却，这三部分产生杠杆作用，结果后焊部分收缩而受拉，先焊部分因杠杆作用也受拉，中间部分受压。这两种横向应力叠加成最后的横向应力。

产生纵向焊接残余应力的主要原因是

产生纵向焊接残余应力的主要有以下几种原因：1、焊接过程中，焊接接头会处于高温状态，而周围的材料则处于低温状态，从而形成了高温区和低温区之间的热量传递差异，这就导致了接头和基材产生了大小不一的热收缩。2、当焊接完成后，高温区和低温区之间的温度差异消失，但接头和基材的收缩量却不同，这会产生残留应力。若焊接过程中，高温区距离接头表面很近，或周围的冷却速度很快，则会加剧这种热收缩差异导致残余应力更大。同时，焊接条件、材料性质和工艺等因素也会对焊接残余应力的大小和分布产生影响。3、在焊接实践中，为了减少焊接残余应力，可以采用一些方法，如在焊接前加热，采用尽量均匀的加热方法，控制焊接速度和温度分布，选择合适的焊接方法和材料等。

最常用消除焊接残余应力的方法

最常用消除焊接残余应力的具体方法：

1、整体退火：把焊件整体放入炉内，缓慢加热到一定温度，然后保温一定时间，空冷或随炉冷却，要注意加热和冷却速度须小于150℃/h，适用于体积不太大的焊件。

2、局部退火：对焊件进行局部加热来消除局部的残余应力，这种方法不如整体退火效果好，只能消除应力的峰值，可用感应加热，红外加热，甚至火焰加热，适用于体积大，特别长的焊件。

3、中间退火：在焊接过程中间进行一次或多次消除应力的退火处理，适用于厚度，刚度较大的焊件。

4、机械拉伸：对焊件进行加载，使具有较高拉伸残余应力的区域产生拉伸塑性变形，卸载后可使焊接残余应力降低。

消除焊接残余应力简介：

焊件在焊接过程中，热应力、相变应力、加工应力等超过屈服极限(Yield strength)，以致冷却后焊件中留有未能消除的应力。

这样，焊接冷却后的残余在焊件中的宏观应力称为残余焊接应力。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。焊接残余应力会导致焊接变形翘曲，后期的焊接开裂，应力腐蚀问题，极大影响焊接件的使用寿命，降低可靠性。

例如，在土木工程领域，对于钢结构焊接连接，残余应力对结构的疲劳性能，稳定承载力等均有影响。

焊接残余应力和焊接残余变形是如何形成的

钢结构构件或节点在焊接过程中，局部区域受到很强的高温作用，在此不均匀的加热和冷却过程中易产生焊接残余变形。焊接后冷却时，焊缝与焊缝附近的钢材不能自由收缩，由此约束而产生焊接残余应力。