一、焊接殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的危害:

         1、對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響

當(dāng)外載產(chǎn)生的應(yīng)力與結(jié)構(gòu)中某區(qū)域的殘余應(yīng)力疊加之和達(dá)到屈服點(diǎn)時(shí)，這一區(qū)域的材料就會(huì)產(chǎn)生局部塑性變形，喪失了進(jìn)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(duì)受壓桿件穩(wěn)定性的影響

        當(dāng)外載引起的壓應(yīng)力與殘余應(yīng)力中的壓應(yīng)力疊加之和達(dá)到屈服點(diǎn)時(shí)，這一部分截面就喪失進(jìn)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(duì)靜載強(qiáng)度的影響

        沒有嚴(yán)重應(yīng)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(yīng)力不影響結(jié)構(gòu)的靜載強(qiáng)度。反之，如材料處于脆性狀態(tài)，則拉伸殘余應(yīng)力和外載應(yīng)力疊加有可能使局部區(qū)域的應(yīng)力首先達(dá)到斷裂強(qiáng)度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)早期破壞。

                                                                 圖：殘余應(yīng)力檢測(cè)

 4、對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響

殘余應(yīng)力的存在使變載荷的應(yīng)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(qiáng)度與應(yīng)力循環(huán)的特征有關(guān)，當(dāng)應(yīng)力循環(huán)的平均值增加時(shí)，其極限幅值就降低，反之則提高。因此，如應(yīng)力集中處存在著拉伸殘余應(yīng)力，疲勞強(qiáng)度將降低。

5、對(duì)焊件加工精度和尺寸穩(wěn)定性的影響

  機(jī)械加工把一部分材料從焊件上切除時(shí)，此處的殘余應(yīng)力也被釋放。

殘余應(yīng)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(duì)應(yīng)力腐蝕開裂的影響

應(yīng)力腐蝕開裂是拉伸殘余應(yīng)力和化學(xué)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(yīng)力腐蝕開裂所需的時(shí)間與殘余應(yīng)力大小有關(guān)，拉伸殘余應(yīng)力越大，應(yīng)力腐蝕開裂的時(shí)間越短。

 二、焊接殘余應(yīng)力消除方法：

 1、利用錘擊焊縫區(qū)來控制焊接殘余應(yīng)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(yīng)力。

                                           圖：焊接殘余應(yīng)力超聲波消除機(jī)

2、利用預(yù)熱法來控制焊接殘余應(yīng)力

        構(gòu)件本體上溫差越大，焊接殘余應(yīng)力也越大。焊前對(duì)構(gòu)件進(jìn)行預(yù)熱，能減小溫差和減慢冷卻速度，兩者均能減小焊接殘余應(yīng)力。

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

3、利用“加熱減應(yīng)區(qū)法”來控制焊接殘余應(yīng)力

焊接時(shí)，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(shí)膨脹和同時(shí)收縮，就能減小焊接應(yīng)力，這種方法稱為“加熱減應(yīng)區(qū)法”，加熱的部位就稱之為“減應(yīng)區(qū)”。

        4、利用高溫回火來消除焊接殘余應(yīng)力

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

       ① 、整體高溫回火

將整個(gè)構(gòu)件放在爐中加熱到一定溫度，然后保溫一段時(shí)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(yīng)力消除掉，這是生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛、效果最好的一種消除殘余應(yīng)力的方法。

回火時(shí)間隨構(gòu)件厚度而定，鋼按每毫米壁厚l~2min計(jì)算，但不宜低于30min，不必高于3h，因?yàn)闅堄鄳?yīng)力的消除效果隨時(shí)間迅速降低，所以過長的處理時(shí)間是不必要的。  

② 、局部高溫回火

只對(duì)焊縫及其局部區(qū)域進(jìn)行加熱消除殘余應(yīng)力。消除應(yīng)力的效果不如整體高溫回火，此方法設(shè)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(duì)接接頭等焊接殘余應(yīng)力的消除。

5、利用溫差拉伸法來消除焊接殘余應(yīng)力

溫差拉伸法消除焊接殘余應(yīng)力的基本原理與機(jī)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(gè)寬度適當(dāng)?shù)难跻胰惭婧妇孢M(jìn)行加熱，在焊炬后面一定距離，用一根帶有排孔的水管進(jìn)行噴水冷卻。氧乙炔焰和噴水管以相同速度向前移動(dòng)。這就形成了一個(gè)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(duì)溫度較低的區(qū)域進(jìn)行拉伸，這樣就可消除部分殘余應(yīng)力。據(jù)測(cè)定，消除殘余應(yīng)力的效果可達(dá)50%~70%。

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

6、利用振動(dòng)法來消除焊接殘余應(yīng)力

構(gòu)件承受變載荷應(yīng)力達(dá)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(yīng)力逐漸降低，即利用振動(dòng)的方法可以消除部分焊接殘余應(yīng)力。一種大型焊件使用振動(dòng)器消除應(yīng)力的裝置。

        振動(dòng)法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單、成本低，時(shí)間比較短，沒有高溫回火時(shí)的氧化問題，已在生產(chǎn)上得到一定應(yīng)用。

圖：振動(dòng)消除應(yīng)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(yīng)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(yīng)力的方法，叫焊接殘余應(yīng)力爆炸法。