一、焊接殘余應力對構(gòu)件的危害:

         1、對結(jié)構(gòu)剛度的影響

當外載產(chǎn)生的應力與結(jié)構(gòu)中某區(qū)域的殘余應力疊加之和達到屈服點時，這一區(qū)域的材料就會產(chǎn)生局部塑性變形，喪失了進一步承受外載的能力，造成結(jié)構(gòu)的有效截面積減小，結(jié)構(gòu)的剛度也隨之降低。

 2、對受壓桿件穩(wěn)定性的影響

        當外載引起的壓應力與殘余應力中的壓應力疊加之和達到屈服點時，這一部分截面就喪失進一步承受外載的能力。就削弱了構(gòu)件的有效截面積，并改變了有效截面積的分布，降低了受壓桿件的穩(wěn)定性。

 3、對靜載強度的影響

        沒有嚴重應力集中的焊接結(jié)構(gòu)，只要材料具有一定的塑性變形能力，

殘余應力不影響結(jié)構(gòu)的靜載強度。反之，如材料處于脆性狀態(tài)，則拉伸殘余應力和外載應力疊加有可能使局部區(qū)域的應力首先達到斷裂強度，導致結(jié)構(gòu)早期破壞。

                                                                 圖：殘余應力檢測

 4、對疲勞強度的影響

殘余應力的存在使變載荷的應力循環(huán)發(fā)生偏移。這種偏移，只改變其平均值，不改變其幅值。結(jié)構(gòu)的疲勞強度與應力循環(huán)的特征有關(guān)，當應力循環(huán)的平均值增加時，其極限幅值就降低，反之則提高。因此，如應力集中處存在著拉伸殘余應力，疲勞強度將降低。

5、對焊件加工精度和尺寸穩(wěn)定性的影響

  機械加工把一部分材料從焊件上切除時，此處的殘余應力也被釋放。

殘余應力原來的平衡狀態(tài)被破壞，焊件發(fā)生變形，加工精度受影響。

  6、對應力腐蝕開裂的影響

應力腐蝕開裂是拉伸殘余應力和化學腐蝕共同作用下產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象，在一定材料和介質(zhì)的組合下發(fā)生。應力腐蝕開裂所需的時間與殘余應力大小有關(guān)，拉伸殘余應力越大，應力腐蝕開裂的時間越短。

 二、焊接殘余應力消除方法：

 1、利用錘擊焊縫區(qū)來控制焊接殘余應力

 焊后用小錘輕敲焊縫及其鄰近區(qū)域，使金屬展開，能有效地減少焊接殘余應力。

                                           圖：焊接殘余應力超聲波消除機

2、利用預熱法來控制焊接殘余應力

        構(gòu)件本體上溫差越大，焊接殘余應力也越大。焊前對構(gòu)件進行預熱，能減小溫差和減慢冷卻速度，兩者均能減小焊接殘余應力。

                                  圖：豪克能超聲沖擊消除焊接殘余應力裝置

3、利用“加熱減應區(qū)法”來控制焊接殘余應力

焊接時，加熱那些阻礙焊接區(qū)自由伸縮的部位，使之與焊接區(qū)同時膨脹和同時收縮，就能減小焊接應力，這種方法稱為“加熱減應區(qū)法”，加熱的部位就稱之為“減應區(qū)”。

        4、利用高溫回火來消除焊接殘余應力

       由于構(gòu)件殘余應力的最大值通?？蛇_到該種材料的屈服點，而金屬在高溫下屈服點將降低。所以將構(gòu)件的溫度升高至某一定數(shù)值時，應力的最大值也應該減少到該溫度下的屈服點數(shù)值。如果要完全消除結(jié)構(gòu)中的殘余應力，則必須將構(gòu)件加熱到其屈服點等于零的溫度，所以一般所取的回火溫度接近于這個溫度。

       ① 、整體高溫回火

將整個構(gòu)件放在爐中加熱到一定溫度，然后保溫一段時間再冷卻。通過整體高溫回火可以將構(gòu)件中80%~90%的殘余應力消除掉，這是生產(chǎn)中應用最廣泛、效果最好的一種消除殘余應力的方法。

回火時間隨構(gòu)件厚度而定，鋼按每毫米壁厚l~2min計算，但不宜低于30min，不必高于3h，因為殘余應力的消除效果隨時間迅速降低，所以過長的處理時間是不必要的。  

② 、局部高溫回火

只對焊縫及其局部區(qū)域進行加熱消除殘余應力。消除應力的效果不如整體高溫回火，此方法設備簡單，常用于比較簡單的、剛度較小的構(gòu)件，如長筒形容器、管道接頭、長構(gòu)件的對接接頭等焊接殘余應力的消除。

5、利用溫差拉伸法來消除焊接殘余應力

溫差拉伸法消除焊接殘余應力的基本原理與機械拉伸法相同，主要差別是利用局部加熱的溫差來拉伸焊縫區(qū)。

溫差拉伸法是在焊縫兩側(cè)各用一個寬度適當?shù)难跻胰惭婧妇孢M行加熱，在焊炬后面一定距離，用一根帶有排孔的水管進行噴水冷卻。氧乙炔焰和噴水管以相同速度向前移動。這就形成了一個兩側(cè)溫度高(峰值約為200℃)、焊接區(qū)溫度低(約為100℃)的溫度差。兩側(cè)金屬受熱膨脹對溫度較低的區(qū)域進行拉伸，這樣就可消除部分殘余應力。據(jù)測定，消除殘余應力的效果可達50%~70%。

圖：數(shù)十分鐘的振動處理消除其殘余應力使尺寸精度獲得穩(wěn)定的一種方式

6、利用振動法來消除焊接殘余應力

構(gòu)件承受變載荷應力達到一定數(shù)值，經(jīng)過多次循環(huán)加載后，結(jié)構(gòu)中的殘余應力逐漸降低，即利用振動的方法可以消除部分焊接殘余應力。一種大型焊件使用振動器消除應力的裝置。

        振動法的優(yōu)點是設備簡單、成本低，時間比較短，沒有高溫回火時的氧化問題，已在生產(chǎn)上得到一定應用。

圖：振動消除應力

7、爆炸法

通過布置在焊縫附近的炸藥帶，引爆產(chǎn)生的沖擊波與焊接殘余應力的交互作用，使金屬產(chǎn)生適量的塑性變形，從而消除焊接殘余應力的方法，叫焊接殘余應力爆炸法。