如何避免鋼結構焊接的應力

1. 如何控制焊接應力和變形（一）

由於焊接產生的焊接殘余應力和殘余變形 ,嚴重影響著工程的質量、安裝進度和結構承載力 (即使用功能 ),急需採用合理的方法予以控制。 鋼結構的焊接過程實際上是在焊件局部區域加熱後又冷卻凝固的熱過程 ,但由於不均勻溫度場 ,導致焊件不均勻的膨脹和收縮,從而使焊件內部產生焊接應力而引起焊接變形。常見的焊接應力有 :1)縱向應力 ;2)橫向應力 ;3)厚度方向應力。常見的焊接變形有:1)縱向收縮變形 ;2)橫向收縮變形 ;3)角變形 ;4)彎曲變形 ;5)扭曲變形 ;6)波浪變形。針對這些不同種類的焊接變形和應力分布,追溯根源,具體進行研究控制。 1、焊接變形的控制措施 全面分析各因素對焊接變形的影響 ,掌握其影響規律 ,即可採取合理的控制措施。 1.1 焊縫截面積的影響 焊縫截面積是指熔合線范圍內的金屬面積。焊縫面積越大 ,冷卻時收縮引起的塑性變形量越大，焊縫面積對縱向、橫向及角變形的影響趨勢是一致的 ,而且是起主要的影響，因此，在板厚相同時，坡口尺寸越大，收縮變形越大。 1.2 焊接熱輸入的影響 一般情況下，熱輸入大時，加熱的高溫區范圍大，冷卻速度慢，使接頭塑性變形區增大。 1.3 焊接方法的影響 多種焊接方法的熱輸入差別較大，在建築鋼結構焊接常用的幾種焊接方法中，除電渣以外，埋弧焊熱輸入最大，在其他條件如焊縫斷面積等相同情況下，收縮變形最大，手工電弧焊居中，ＣＯ2氣體保護焊最小。 1.4 接頭形式的影響 在焊接熱輸入、焊縫截面積、焊接方面等因素條件相同時，不同的接頭形式對縱向、橫向、角變形量有不同的影響。常用的焊縫形式有堆焊、角焊、對接焊。 1)表面堆焊時，焊縫金屬的橫向變形不但受到縱橫向母材的約束，而且加熱只限於工件表面一定深度而使焊縫的收縮同時受到板厚、深度、母材方面的約束 ,因此 ,變形相對較小。 2)Ｔ形角接接頭和搭接接頭時，其焊縫橫向收縮情況與堆焊相似，其橫向收縮值與角焊縫面積成正比，與板厚成反比。 3)對接接頭在單道 (層 )焊的情況下，其焊縫橫向收縮比堆焊和角焊大，在單面焊時坡口角度大，板厚上、下收縮量差別大，因而角變形較大。 雙面焊時情況有所不同，隨著坡口角度和間隙的減小，橫向收縮減小，同時角變形也減小。 1.5 焊接層數的影響 1)橫向收縮：在對接接頭多層焊接時，第一層焊縫的橫向收縮符合對接焊的一般條件和變形規律，第一層以後相當於無間隙對接焊，接近於蓋面焊道時與堆焊的條件和變形規律相似，因此，收縮變形相對較小。 2)縱向收縮：多層焊接時，每層焊縫的熱輸入比一次完成的單層焊時的熱輸入小得多，加熱范圍窄，冷卻快，產生的收縮變形小得多，而且前層焊縫焊成後都對下層焊縫形成約束 ，因此，多層焊時的縱向收縮變形比單層焊時小得多，而且焊的層數越多，縱向變形越小。 在工程焊接實踐中 ,由於各種條件因素的綜合作用 ,焊接殘余變形的規律比較復雜，了解各因素單獨作用的影響便於對工程具體情況做具體的綜合分析。所以 ,了解焊接變形產生的原因和影響因素 ,則可以採取以下控制變形的措施： 1)減小焊縫截面積，在得到完整、無超標缺陷焊縫的前提下，盡可能採用較小的坡口尺寸 (角度和間隙 )。 2)對屈服強度 345ＭＰａ以下，淬硬性不強的鋼材採用較小的熱輸入，盡可能不預熱或適當降低預熱、層間溫度；優先採用熱輸入較小的焊接方法 ,如ＣＯ2氣體保護焊。 3)厚板焊接盡可能採用多層焊代替單層焊。 4)在滿足設計要求情況下，縱向加強肋和橫向加強肋的焊接可採用間斷焊接法。 5)雙面均可焊接操作時，要採用雙面對稱坡口，並在多層焊時採用與構件中和軸對稱的焊接順序。 6)Ｔ形接頭板厚較大時採用開坡口角對接焊縫。 7)採用焊前反變形方法控制焊後的角變形。 8)採用剛性夾具固定法控制焊後變形。 9)採用構件預留長度法補償焊縫縱向收縮變形，如Ｈ形縱向焊縫每米長可預留 0.5ｍｍ～ 0.7ｍｍ。 10)對於長構件的扭曲 ,主要靠提高板材平整度和構件組裝精度 ,使坡口角度和間隙准確 ,電弧的指向或對中准確，以使焊縫角度變形和翼板及腹板縱向變形值與構件長度方向一致。 11)在焊縫眾多的構件組焊時或結構安裝時，要採取合理的焊接順序。 12)設計上要盡量減少焊縫的數量和尺寸，合理布置焊縫，除了要避免焊縫密集以外，還應使焊縫位置盡可能靠近構件的中和軸，並使焊縫的布置與構件中和軸相對稱。

2. 怎麼有效消除鋼結構箱體的內應力！

我在70年代學習鋼結構的時候，老師告訴把做好的構件放在退火爐中進行退火處理。90年代傳言：原子能發電站有厚板鋼結構出現焊接應力開裂，一位專家找個位置請工人切個園洞，再補上就好了

3. 焊接應力怎樣消除

1 整體高溫回火（消除應力退火），
將整個焊接結構加熱到一定溫度（根據具體工件金屬材質而定），保溫一段時間，在冷卻。可以消除80%-90%的殘余應力。應用最為廣泛的一種應力消除工藝。

2 局部高溫回火，只針對焊縫及其周圍部分局部回火，消除應力效果不如整體回火。設備較簡單，適用於結構較簡單，拘束度較小工件，諸如 長筒形容器，管道接頭，長構件的對接接頭等。

3 機械拉伸法，對焊接工件進行載入，使得焊接壓縮塑性變形區得到拉伸，減少焊接引起的局部壓縮變形量，來降低應力。常見的有水壓試驗，水壓壓力大於容器的使用壓力，水壓試驗的同時對容器進行了一次機械拉伸。消除部分焊接引起的應力。

4 溫差拉伸法 （低溫消除應力），在焊縫兩側各一個適當寬度用氧乙炔火焰加熱。在焊槍後邊一定距離噴水冷卻。焊槍火焰 冷卻噴水以相同速度移動。形成一個兩個溫度高（峰值約200攝氏度） 焊接區域溫度低（約100攝氏度）。兩側金屬因受熱膨脹對溫度較低的焊接區進行拉伸，產生拉伸塑性變形。來抵消 原來的壓縮塑性變形。從而消除內應力。常用於規則焊縫厚度小於40毫米的板 殼結構，應力的消除。

5 振動法，針對焊縫區域進行振動。使得振源與結構發生穩定的共振。利用穩定共振產生的變載應力，使焊縫區產生塑性變形。達到消除焊接應力的目的。碳素鋼及 不銹鋼金屬結構 使用振動法消除應力效果較好。具有設備價格低廉，簡單，處理成本低，時間短。不會產生高溫回火的氧化問題 的特點。

4. 鋼結構焊接應力和變形如何控制

焊接應力的控制措施 構件製作和安裝企業往往優先考慮的是控制焊接變形，對焊接應力的控制較為忽視。但由於殘余應力對構件承受動力載荷、三向應力狀態和低溫下使用有非常不利的影響，因此對焊接殘余應力的控制也需要特別注意。控制焊接應力的目的是減低其峰值並使其均勻分布，控制措施可以從以下幾方面予以加強： ①盡量減小焊縫尺寸 ②減小焊接約束度 ③採取合理焊接順序 ④降低焊件剛度，創造自由收縮條件 ⑤錘擊法減小焊接殘余應力 3.2 焊接變形的控制措施 焊接變形直接影響構件、結構的安裝及使用，並引起附加內力或次應力降低結構承載力，故控制焊接變形很重要。控制焊接變形主要有以下措施： ①盡量減小焊縫截面積。在實際施焊中能達到無超標缺陷焊縫的前提下選擇工藝參數，盡可能採用較小的坡口尺寸。 ②對於屈服強度小於345MPA的鋼材採用較小的熱輸入，盡可能不預熱或適當降低預熱和層間溫度；優先採用熱輸入較小的焊接方法。 ③對於對接接頭、T形接頭和十字接頭坡口焊接，在工件放置條件允許或易於翻身的情況下，宜採用雙面坡口對稱焊接；對於有對稱截面的構件，宜採用對稱於中和軸的順序焊接。 ④對於雙面非對稱坡口焊接，宜採用先焊接深坡口側部分焊縫，後焊淺坡口側焊縫，最後焊完深坡口側焊縫的順序。 ⑤在節點形式、焊縫布置、焊接順序確定情況下，宜優先採用熔化極氣體保護電弧焊或葯芯焊絲自動保護電弧焊等能量密度相對較高的焊接方法，並採用較小的熱輸入。 ⑥設計上要盡量減小焊縫的數量和尺寸；合理布置焊縫，除了要避免焊縫的密集以外，還應使焊縫位置盡可能靠近構件中和軸，並使焊縫的布置與構件中和軸相對稱。
對於某些焊縫布置不對稱結構，應優先焊接焊縫少的一側；厚板焊接盡可能採用多層焊代替單層焊接。 ⑧宜採用反變形法控制角變形。 ⑨對於一般構件可用定位焊固定同時限制變形；對於大型、厚度構件宜用剛性固定法增加結構焊接時剛性；對於大型結構件宜採用分部分組裝焊接，分別矯正後再進行總裝或連續施工方法。 ⑩採用合理的焊接順序也是防止焊接變形的有效措施。長焊縫可採用逆向分段焊接法；從中間向兩端分開焊接法；兩邊對稱施焊法（角接焊縫）；兩把焊槍同步、同方向、同參數的三同施工焊接（H型鋼、箱形構件主焊道）；大型梁腹板的現場總成對接焊採用從下向上施焊法達成上拱要求。

5. 防止和減小焊接應力的措施有哪幾種

防止和減少焊接結構應力的方法
1、選擇合理的裝焊接順序
（1）盡可能考慮恢復能自由收縮
1）對大型焊接結構，焊接應從中間向四周進行焊接，只有這樣才能使恢復由中間向外依次收縮，減少焊接應力。
2）帶肋板的工字鋼，若先焊蓋板與腹板再焊肋板和腹板的恢復，因角恢復的橫向收縮會在蓋板與腹板間造成很大的應力，若按順序從中間逐格、並兩邊對稱焊接使焊件能自由收縮，焊接應力就會大大減少。
（2）、收縮量最大的恢復應先焊
1）先焊的恢復受阻小，故焊後有一定的變形但應力較小。
2）收縮量大的焊縫，容易產生較大的焊接應力。因此焊件上收縮量最大的焊縫先焊可減少焊接應力。若焊件上即有對接焊縫又有角焊縫，應盡量先焊對接焊縫因為對接焊縫的收縮量比較焊縫大。
（3）平面交叉時應先焊橫向焊縫
1）在焊縫交叉點會產生較大的焊接應力，若設計不可避免就應採用合理的焊接順序。
2）T形焊縫和十字焊縫的合理順序應確保橫向焊縫先焊讓其自由收縮以減少焊接應力，
注意：起弧點和收弧點應避免在焊縫的交叉點上。
2、選擇合理的焊接參數
焊接時，應按焊件的具體情況盡可能採用小直徑焊條（焊絲）與較小的熱輸入，以減少焊件受熱范圍，從而減少焊接應力。
3、預熱法
（1）焊前對焊件的全部（或局部）進行加熱，一般為150～350℃，其目的是減少焊接區域整體焊件的溫差。溫差越小，越能使焊縫區與結構整體均勻冷卻，從而減少內應力。
（2）對淬硬傾向較大的材料或修補剛性較大的焊件常用此法。預熱溫度視金屬材料的物理性能、結構剛性、散熱條件等具體情況而有所差異。
4、加熱「減應區」法
選擇焊件的適當部位進行加熱使之伸長。加熱後再施焊，可使原來剛性大的焊件黃金原來大為減小。它可使焊件焊接區上阻礙接頭自由收縮的部位之間溫差大為減小，並可均勻冷卻與收縮，進行焊接應力。
5、錘擊法
（1）焊縫金屬因在冷卻收縮時受阻而產生拉伸應力，若在焊後冷卻過程中用手錘或風動錘敲擊焊縫金屬，促使焊縫金屬產生塑性變形，可抵消一定的焊縫收縮量，起到減小焊接應力的作用。
（2）實踐證明：敲擊第一層焊縫金屬能使內應力幾乎全部消除。為防止產生裂紋，應在焊縫塑性較好的熱態時進行錘擊；但蓋面焊縫不宜錘擊，因有損焊縫外觀。

6. 如何消除焊接應力

豪克能焊接應力消除設備，是目前最徹底消除焊接應力的方式

7. 焊接應力如何消除/金屬工件內應力怎樣消除

你好，可用如下方法消除焊接，或金屬工件應力：
1 整體高溫回火（消除應力退火）
將整個焊接結構加熱到一定溫度（根據具體工件金屬材質而定），保溫一段時間，在冷卻。可以消除80%-90%的殘余應力。應用最為廣泛的一種應力消除工藝。

2 局部高溫回火，只針對焊縫及其周圍部分局部回火，消除應力效果不如整體回火。設備較簡單，適用於結構較簡單，拘束度較小工件，諸如 長筒形容器，管道接頭，長構件的對接接頭等。

3 機械拉伸法，對焊接工件進行載入，使得焊接壓縮塑性變形區得到拉伸，減少焊接引起的局部壓縮變形量，來降低應力。常見的有水壓試驗，水壓壓力大於容器的使用壓力，水壓試驗的同時對容器進行了一次機械拉伸。消除部分焊接引起的應力。

4 溫差拉伸法 （低溫消除應力），在焊縫兩側各一個適當寬度用氧乙炔火焰加熱。在焊槍後邊一定距離噴水冷卻。焊槍火焰 冷卻噴水以相同速度移動。形成一個兩個溫度高（峰值約200攝氏度） 焊接區域溫度低（約100攝氏度）。兩側金屬因受熱膨脹對溫度較低的焊接區進行拉伸，產生拉伸塑性變形。來抵消 原來的壓縮塑性變形。從而消除內應力。常用於規則焊縫厚度小於40毫米的板 殼結構，應力的消除。

5 振動法，針對焊縫區域進行振動。使得振源與結構發生穩定的共振。利用穩定共振產生的變載應力，使焊縫區產生塑性變形。達到消除焊接應力的目的。碳素鋼及 不銹鋼金屬結構 使用振動法消除應力效果較好。具有設備價格低廉，簡單，處理成本低，時間短。不會產生高溫回火的氧化問題 的特點。

8. 焊接當中如何避免焊接應力

焊接應力避免是不可能的 只能說減少！兩種方案：

一、振動焊接版：採用權華雲機電HK系列振動時效作為激振源，邊振動變焊接，能夠散熱均勻減少應力；

9. 鋼結構件去除焊接應力有幾種方法

鋼結構復件去除焊接應力的方製法:
1．熱處理法
熱處理法是利用材料在高溫下屈服點下降和蠕變現象來達到松馳焊接殘余應力的目的，同時熱處理還可以改善接頭的性能。

（1）整體熱處理 整體爐內熱處理、整體腔內熱處理
整體加熱熱處理消除殘余應力的效果取決於熱處理溫度、保溫時間、加熱和冷卻速度、加熱方法和加熱范圍。保溫時間根據板厚確定，一般按每毫米板厚1~2 min計算，但最短不小於30 min，最長不超過3h。
碳鋼及中、低合金鋼：加熱溫度為580~680℃；

（2）局部熱處理
局部熱處理只能降低殘余應力峰值，不能完全消除殘余應力。加熱方法有電阻爐加熱、火焰加熱、感應加熱、遠紅外加熱等，消除應力效果與加熱區的范圍、溫度分布有關。

2．載入法

載入法就是通過不同方式在構件上施加一定的拉伸應力，使焊縫及其附近產生拉伸塑性變形，與焊接時在焊縫及其附近所產生的壓縮塑性變形相互抵消一部分，達到松馳應力的目的。

（1）機械拉伸法
（2）溫差拉伸法
（3）振動法

10. 怎麼防止焊接應力集中

焊接殘余應力的主要研究內容包括應力的分布、影響以及消除和調整的方法。
焊接殘余應力的分布 在厚度不大的焊件中，焊接殘余應力基本上是平面應力，厚度方向的應力很小。在自由狀態下焊接的平板，沿焊縫方向的縱向殘余應力[6]X在焊縫及其附近一般為拉應力，在遠離焊縫處則為壓應力。對於低碳鋼和強度不高的低合金結構鋼（屈服強度小於 400兆帕），焊縫上的殘余應力[6]X可達到材料的屈服強度[6]S（圖1 [焊縫中縱向殘余應力分布]分布" class=image>）。垂直於焊縫方向的橫向殘余應力[6]的分布與焊接順序和方向有關，後焊的區段一般為拉應力，但平板對接焊時焊縫兩端的[6]經常為壓應力（圖2[焊縫中橫向殘余應力分]分" class=image>[布]）。厚板焊縫厚度方向的殘余應力[6]與焊接方法有關。電渣焊縫中[6]為拉應力。多層焊縫則[6]較低。[6]在厚度上的分布是中心部位最高，逐漸向表面過渡到零。[6]X和[6]在焊縫厚度上的分布也是不均勻的。電渣焊縫中心部位[6]X和[6]的數值大於表層。 多層焊縫則與此相反，表層應力大於中心部位（圖3 [厚板多層焊縫中殘余應力在厚度上的分布]）。在拘束狀態下進行焊接（如封閉焊縫）時，則可能在比自由狀態下大得多的范圍內出現較高的拉應力[6]X和[6]，因而是更為危險的內應力。
由於焊接殘余應力受多種因素的影響，在實際工作中常常需要通過實驗測定殘余應力的大小和分布。