如何避免钢结构焊接的应力

1. 如何控制焊接应力和变形（一）

由于焊接产生的焊接残余应力和残余变形 ,严重影响着工程的质量、安装进度和结构承载力 (即使用功能 ),急需采用合理的方法予以控制。 钢结构的焊接过程实际上是在焊件局部区域加热后又冷却凝固的热过程 ,但由于不均匀温度场 ,导致焊件不均匀的膨胀和收缩,从而使焊件内部产生焊接应力而引起焊接变形。常见的焊接应力有 :1)纵向应力 ;2)横向应力 ;3)厚度方向应力。常见的焊接变形有:1)纵向收缩变形 ;2)横向收缩变形 ;3)角变形 ;4)弯曲变形 ;5)扭曲变形 ;6)波浪变形。针对这些不同种类的焊接变形和应力分布,追溯根源,具体进行研究控制。 1、焊接变形的控制措施 全面分析各因素对焊接变形的影响 ,掌握其影响规律 ,即可采取合理的控制措施。 1.1 焊缝截面积的影响 焊缝截面积是指熔合线范围内的金属面积。焊缝面积越大 ,冷却时收缩引起的塑性变形量越大，焊缝面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的 ,而且是起主要的影响，因此，在板厚相同时，坡口尺寸越大，收缩变形越大。 1.2 焊接热输入的影响 一般情况下，热输入大时，加热的高温区范围大，冷却速度慢，使接头塑性变形区增大。 1.3 焊接方法的影响 多种焊接方法的热输入差别较大，在建筑钢结构焊接常用的几种焊接方法中，除电渣以外，埋弧焊热输入最大，在其他条件如焊缝断面积等相同情况下，收缩变形最大，手工电弧焊居中，ＣＯ2气体保护焊最小。 1.4 接头形式的影响 在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方面等因素条件相同时，不同的接头形式对纵向、横向、角变形量有不同的影响。常用的焊缝形式有堆焊、角焊、对接焊。 1)表面堆焊时，焊缝金属的横向变形不但受到纵横向母材的约束，而且加热只限于工件表面一定深度而使焊缝的收缩同时受到板厚、深度、母材方面的约束 ,因此 ,变形相对较小。 2)Ｔ形角接接头和搭接接头时，其焊缝横向收缩情况与堆焊相似，其横向收缩值与角焊缝面积成正比，与板厚成反比。 3)对接接头在单道 (层 )焊的情况下，其焊缝横向收缩比堆焊和角焊大，在单面焊时坡口角度大，板厚上、下收缩量差别大，因而角变形较大。 双面焊时情况有所不同，随着坡口角度和间隙的减小，横向收缩减小，同时角变形也减小。 1.5 焊接层数的影响 1)横向收缩：在对接接头多层焊接时，第一层焊缝的横向收缩符合对接焊的一般条件和变形规律，第一层以后相当于无间隙对接焊，接近于盖面焊道时与堆焊的条件和变形规律相似，因此，收缩变形相对较小。 2)纵向收缩：多层焊接时，每层焊缝的热输入比一次完成的单层焊时的热输入小得多，加热范围窄，冷却快，产生的收缩变形小得多，而且前层焊缝焊成后都对下层焊缝形成约束 ，因此，多层焊时的纵向收缩变形比单层焊时小得多，而且焊的层数越多，纵向变形越小。 在工程焊接实践中 ,由于各种条件因素的综合作用 ,焊接残余变形的规律比较复杂，了解各因素单独作用的影响便于对工程具体情况做具体的综合分析。所以 ,了解焊接变形产生的原因和影响因素 ,则可以采取以下控制变形的措施： 1)减小焊缝截面积，在得到完整、无超标缺陷焊缝的前提下，尽可能采用较小的坡口尺寸 (角度和间隙 )。 2)对屈服强度 345ＭＰａ以下，淬硬性不强的钢材采用较小的热输入，尽可能不预热或适当降低预热、层间温度；优先采用热输入较小的焊接方法 ,如ＣＯ2气体保护焊。 3)厚板焊接尽可能采用多层焊代替单层焊。 4)在满足设计要求情况下，纵向加强肋和横向加强肋的焊接可采用间断焊接法。 5)双面均可焊接操作时，要采用双面对称坡口，并在多层焊时采用与构件中和轴对称的焊接顺序。 6)Ｔ形接头板厚较大时采用开坡口角对接焊缝。 7)采用焊前反变形方法控制焊后的角变形。 8)采用刚性夹具固定法控制焊后变形。 9)采用构件预留长度法补偿焊缝纵向收缩变形，如Ｈ形纵向焊缝每米长可预留 0.5ｍｍ～ 0.7ｍｍ。 10)对于长构件的扭曲 ,主要靠提高板材平整度和构件组装精度 ,使坡口角度和间隙准确 ,电弧的指向或对中准确，以使焊缝角度变形和翼板及腹板纵向变形值与构件长度方向一致。 11)在焊缝众多的构件组焊时或结构安装时，要采取合理的焊接顺序。 12)设计上要尽量减少焊缝的数量和尺寸，合理布置焊缝，除了要避免焊缝密集以外，还应使焊缝位置尽可能靠近构件的中和轴，并使焊缝的布置与构件中和轴相对称。

2. 怎么有效消除钢结构箱体的内应力！

我在70年代学习钢结构的时候，老师告诉把做好的构件放在退火炉中进行退火处理。90年代传言：原子能发电站有厚板钢结构出现焊接应力开裂，一位专家找个位置请工人切个园洞，再补上就好了

3. 焊接应力怎样消除

1 整体高温回火（消除应力退火），
将整个焊接结构加热到一定温度（根据具体工件金属材质而定），保温一段时间，在冷却。可以消除80%-90%的残余应力。应用最为广泛的一种应力消除工艺。

2 局部高温回火，只针对焊缝及其周围部分局部回火，消除应力效果不如整体回火。设备较简单，适用于结构较简单，拘束度较小工件，诸如 长筒形容器，管道接头，长构件的对接接头等。

3 机械拉伸法，对焊接工件进行加载，使得焊接压缩塑性变形区得到拉伸，减少焊接引起的局部压缩变形量，来降低应力。常见的有水压试验，水压压力大于容器的使用压力，水压试验的同时对容器进行了一次机械拉伸。消除部分焊接引起的应力。

4 温差拉伸法 （低温消除应力），在焊缝两侧各一个适当宽度用氧乙炔火焰加热。在焊枪后边一定距离喷水冷却。焊枪火焰 冷却喷水以相同速度移动。形成一个两个温度高（峰值约200摄氏度） 焊接区域温度低（约100摄氏度）。两侧金属因受热膨胀对温度较低的焊接区进行拉伸，产生拉伸塑性变形。来抵消 原来的压缩塑性变形。从而消除内应力。常用于规则焊缝厚度小于40毫米的板 壳结构，应力的消除。

5 振动法，针对焊缝区域进行振动。使得振源与结构发生稳定的共振。利用稳定共振产生的变载应力，使焊缝区产生塑性变形。达到消除焊接应力的目的。碳素钢及 不锈钢金属结构 使用振动法消除应力效果较好。具有设备价格低廉，简单，处理成本低，时间短。不会产生高温回火的氧化问题 的特点。

4. 钢结构焊接应力和变形如何控制

焊接应力的控制措施 构件制作和安装企业往往优先考虑的是控制焊接变形，对焊接应力的控制较为忽视。但由于残余应力对构件承受动力载荷、三向应力状态和低温下使用有非常不利的影响，因此对焊接残余应力的控制也需要特别注意。控制焊接应力的目的是减低其峰值并使其均匀分布，控制措施可以从以下几方面予以加强： ①尽量减小焊缝尺寸 ②减小焊接约束度 ③采取合理焊接顺序 ④降低焊件刚度，创造自由收缩条件 ⑤锤击法减小焊接残余应力 3.2 焊接变形的控制措施 焊接变形直接影响构件、结构的安装及使用，并引起附加内力或次应力降低结构承载力，故控制焊接变形很重要。控制焊接变形主要有以下措施： ①尽量减小焊缝截面积。在实际施焊中能达到无超标缺陷焊缝的前提下选择工艺参数，尽可能采用较小的坡口尺寸。 ②对于屈服强度小于345MPA的钢材采用较小的热输入，尽可能不预热或适当降低预热和层间温度；优先采用热输入较小的焊接方法。 ③对于对接接头、T形接头和十字接头坡口焊接，在工件放置条件允许或易于翻身的情况下，宜采用双面坡口对称焊接；对于有对称截面的构件，宜采用对称于中和轴的顺序焊接。 ④对于双面非对称坡口焊接，宜采用先焊接深坡口侧部分焊缝，后焊浅坡口侧焊缝，最后焊完深坡口侧焊缝的顺序。 ⑤在节点形式、焊缝布置、焊接顺序确定情况下，宜优先采用熔化极气体保护电弧焊或药芯焊丝自动保护电弧焊等能量密度相对较高的焊接方法，并采用较小的热输入。 ⑥设计上要尽量减小焊缝的数量和尺寸；合理布置焊缝，除了要避免焊缝的密集以外，还应使焊缝位置尽可能靠近构件中和轴，并使焊缝的布置与构件中和轴相对称。
对于某些焊缝布置不对称结构，应优先焊接焊缝少的一侧；厚板焊接尽可能采用多层焊代替单层焊接。 ⑧宜采用反变形法控制角变形。 ⑨对于一般构件可用定位焊固定同时限制变形；对于大型、厚度构件宜用刚性固定法增加结构焊接时刚性；对于大型结构件宜采用分部分组装焊接，分别矫正后再进行总装或连续施工方法。 ⑩采用合理的焊接顺序也是防止焊接变形的有效措施。长焊缝可采用逆向分段焊接法；从中间向两端分开焊接法；两边对称施焊法（角接焊缝）；两把焊枪同步、同方向、同参数的三同施工焊接（H型钢、箱形构件主焊道）；大型梁腹板的现场总成对接焊采用从下向上施焊法达成上拱要求。

5. 防止和减小焊接应力的措施有哪几种

防止和减少焊接结构应力的方法
1、选择合理的装焊接顺序
（1）尽可能考虑恢复能自由收缩
1）对大型焊接结构，焊接应从中间向四周进行焊接，只有这样才能使恢复由中间向外依次收缩，减少焊接应力。
2）带肋板的工字钢，若先焊盖板与腹板再焊肋板和腹板的恢复，因角恢复的横向收缩会在盖板与腹板间造成很大的应力，若按顺序从中间逐格、并两边对称焊接使焊件能自由收缩，焊接应力就会大大减少。
（2）、收缩量最大的恢复应先焊
1）先焊的恢复受阻小，故焊后有一定的变形但应力较小。
2）收缩量大的焊缝，容易产生较大的焊接应力。因此焊件上收缩量最大的焊缝先焊可减少焊接应力。若焊件上即有对接焊缝又有角焊缝，应尽量先焊对接焊缝因为对接焊缝的收缩量比较焊缝大。
（3）平面交叉时应先焊横向焊缝
1）在焊缝交叉点会产生较大的焊接应力，若设计不可避免就应采用合理的焊接顺序。
2）T形焊缝和十字焊缝的合理顺序应确保横向焊缝先焊让其自由收缩以减少焊接应力，
注意：起弧点和收弧点应避免在焊缝的交叉点上。
2、选择合理的焊接参数
焊接时，应按焊件的具体情况尽可能采用小直径焊条（焊丝）与较小的热输入，以减少焊件受热范围，从而减少焊接应力。
3、预热法
（1）焊前对焊件的全部（或局部）进行加热，一般为150～350℃，其目的是减少焊接区域整体焊件的温差。温差越小，越能使焊缝区与结构整体均匀冷却，从而减少内应力。
（2）对淬硬倾向较大的材料或修补刚性较大的焊件常用此法。预热温度视金属材料的物理性能、结构刚性、散热条件等具体情况而有所差异。
4、加热“减应区”法
选择焊件的适当部位进行加热使之伸长。加热后再施焊，可使原来刚性大的焊件黄金原来大为减小。它可使焊件焊接区上阻碍接头自由收缩的部位之间温差大为减小，并可均匀冷却与收缩，进行焊接应力。
5、锤击法
（1）焊缝金属因在冷却收缩时受阻而产生拉伸应力，若在焊后冷却过程中用手锤或风动锤敲击焊缝金属，促使焊缝金属产生塑性变形，可抵消一定的焊缝收缩量，起到减小焊接应力的作用。
（2）实践证明：敲击第一层焊缝金属能使内应力几乎全部消除。为防止产生裂纹，应在焊缝塑性较好的热态时进行锤击；但盖面焊缝不宜锤击，因有损焊缝外观。

6. 如何消除焊接应力

豪克能焊接应力消除设备，是目前最彻底消除焊接应力的方式

7. 焊接应力如何消除/金属工件内应力怎样消除

你好，可用如下方法消除焊接，或金属工件应力：
1 整体高温回火（消除应力退火）
将整个焊接结构加热到一定温度（根据具体工件金属材质而定），保温一段时间，在冷却。可以消除80%-90%的残余应力。应用最为广泛的一种应力消除工艺。

2 局部高温回火，只针对焊缝及其周围部分局部回火，消除应力效果不如整体回火。设备较简单，适用于结构较简单，拘束度较小工件，诸如 长筒形容器，管道接头，长构件的对接接头等。

3 机械拉伸法，对焊接工件进行加载，使得焊接压缩塑性变形区得到拉伸，减少焊接引起的局部压缩变形量，来降低应力。常见的有水压试验，水压压力大于容器的使用压力，水压试验的同时对容器进行了一次机械拉伸。消除部分焊接引起的应力。

4 温差拉伸法 （低温消除应力），在焊缝两侧各一个适当宽度用氧乙炔火焰加热。在焊枪后边一定距离喷水冷却。焊枪火焰 冷却喷水以相同速度移动。形成一个两个温度高（峰值约200摄氏度） 焊接区域温度低（约100摄氏度）。两侧金属因受热膨胀对温度较低的焊接区进行拉伸，产生拉伸塑性变形。来抵消 原来的压缩塑性变形。从而消除内应力。常用于规则焊缝厚度小于40毫米的板 壳结构，应力的消除。

5 振动法，针对焊缝区域进行振动。使得振源与结构发生稳定的共振。利用稳定共振产生的变载应力，使焊缝区产生塑性变形。达到消除焊接应力的目的。碳素钢及 不锈钢金属结构 使用振动法消除应力效果较好。具有设备价格低廉，简单，处理成本低，时间短。不会产生高温回火的氧化问题 的特点。

8. 焊接当中如何避免焊接应力

焊接应力避免是不可能的 只能说减少！两种方案：

一、振动焊接版：采用权华云机电HK系列振动时效作为激振源，边振动变焊接，能够散热均匀减少应力；

9. 钢结构件去除焊接应力有几种方法

钢结构复件去除焊接应力的方制法:
1．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来达到松驰焊接残余应力的目的，同时热处理还可以改善接头的性能。

（1）整体热处理 整体炉内热处理、整体腔内热处理
整体加热热处理消除残余应力的效果取决于热处理温度、保温时间、加热和冷却速度、加热方法和加热范围。保温时间根据板厚确定，一般按每毫米板厚1~2 min计算，但最短不小于30 min，最长不超过3h。
碳钢及中、低合金钢：加热温度为580~680℃；

（2）局部热处理
局部热处理只能降低残余应力峰值，不能完全消除残余应力。加热方法有电阻炉加热、火焰加热、感应加热、远红外加热等，消除应力效果与加热区的范围、温度分布有关。

2．加载法

加载法就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，达到松驰应力的目的。

（1）机械拉伸法
（2）温差拉伸法
（3）振动法

10. 怎么防止焊接应力集中

焊接残余应力的主要研究内容包括应力的分布、影响以及消除和调整的方法。
焊接残余应力的分布 在厚度不大的焊件中，焊接残余应力基本上是平面应力，厚度方向的应力很小。在自由状态下焊接的平板，沿焊缝方向的纵向残余应力[6]X在焊缝及其附近一般为拉应力，在远离焊缝处则为压应力。对于低碳钢和强度不高的低合金结构钢（屈服强度小于 400兆帕），焊缝上的残余应力[6]X可达到材料的屈服强度[6]S（图1 [焊缝中纵向残余应力分布]分布" class=image>）。垂直于焊缝方向的横向残余应力[6]的分布与焊接顺序和方向有关，后焊的区段一般为拉应力，但平板对接焊时焊缝两端的[6]经常为压应力（图2[焊缝中横向残余应力分]分" class=image>[布]）。厚板焊缝厚度方向的残余应力[6]与焊接方法有关。电渣焊缝中[6]为拉应力。多层焊缝则[6]较低。[6]在厚度上的分布是中心部位最高，逐渐向表面过渡到零。[6]X和[6]在焊缝厚度上的分布也是不均匀的。电渣焊缝中心部位[6]X和[6]的数值大于表层。 多层焊缝则与此相反，表层应力大于中心部位（图3 [厚板多层焊缝中残余应力在厚度上的分布]）。在拘束状态下进行焊接（如封闭焊缝）时，则可能在比自由状态下大得多的范围内出现较高的拉应力[6]X和[6]，因而是更为危险的内应力。
由于焊接残余应力受多种因素的影响，在实际工作中常常需要通过实验测定残余应力的大小和分布。