焊接应力及消除方法

时间：2020-04-16

作者：陕西安烨顺电子科技有限公司

1先了解什么是焊接应力与释放

焊接应力:指焊件内产生的应力。它是导致结构变形,形成裂纹的主要原因。焊接应力可分为瞬态热应力和焊接残余应力。

应力释放：是指物体内某一点的应力由于释放能量而降低的现象;确切地说是能量释放。

应力释放一般有两种情况:其一,在应力集中的部位,如断裂端点和交叉部位等处发生形变或破坏,导致应力释放。其二,并非应力集中的地区岩质相变、岩石力学性质变化或其他原因,致使强度降低,也会发生形变或破坏,造成应力释放。

焊接应力的危害可从两方面考虑:

(1)对结构完整性的影响：焊接热应力可促使焊缝产生热裂纹,残余应力导致焊后延迟裂纹的形成。

(2)对结构服役性能的影响：焊接残余应力可以加速疲劳破坏,导致应力腐蚀开裂(包括硫化物引起的开裂和碱脆破坏),产生低温脆断破坏,促进材料的腐蚀磨损等,压缩残余应力还会造成薄板结构或细长杆件的压曲失稳,产生面外变形

焊接应力减小与释放的研究：在焊接过程当中，由于热胀冷缩,焊后又没及时处理，就会出现焊接残余应力,并且是形成各种焊接裂纹的因素之一,应在焊接、制造和设计时加以控制和重视。因此在焊接大型钢结构屋架的时候,由于我们需要对焊接应力进行详细的分析与研究,将焊接应力所产生的影响降低到较小的限度。一般来说,焊接应力减小的方式主要分为几种,热时效、加载法、超声冲击与锤击。

二、减小焊接应力的措施

(1)大型钢屋架不应采用热时效方法

何为时效：实效分为自然实效热时效。自然实效指把金属放在自然环境中，是金属达到生产后的应力的消除。热时效指在一定的温度中是金属的内应力消除。

对重要焊接构件先进行整体热时效,然后在现场与其它构件进行组合拼焊的工艺是建筑钢结构制造常采用的方法。在焊接很多大型钢结构建筑物的时候,我们一般都是采用整体热时效,然后运现场拼焊,通过热时效的焊接方式,可以具有焊缝去氢、恢复塑性和消应力三重功能。在焊接过程当中,一般认为热时效的消应力效果为40-80%,能有效的保证焊接的效果完整。达到消除整个残余应力的要求,加上局部的热效应在加热的边缘还会出现新的残余应力无法得到清除。因此现场采用局部热时效的方式建议在焊接过程当中作为焊接小型的钢材为主。焊接大型钢结构的屋架建议考虑其它补充、替代工艺。

(2)建议采用加载法

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。这种方式可以在一定程度上进行进行大型钢结构屋架的焊接。由于在焊接前先将所焊接的钢彩进行拉伸。在焊接完毕之后,钢材能够在恢复时抵消焊接应力的影响,并且能够有一定的伸缩度,提高屋顶的承重能力。因此焊接大型钢结构屋架应该主要采用这种方式。

(3)焊接过程中补充使用超声冲击与锤击的方法

超声冲击消应力(又名豪克能焊接应力消除)工艺的特点是:在超声频率(≥16KHz)下应用束状冲头,在对焊趾和焊缝表面进行冲击;从实验的数据来看:

1)超声冲击对一定深度的表层有消应力的效果,在采用对焊道全覆盖冲击时,被冲击的表面会形成压应力,表层应力消除80%以上，对2～4mm深度层消应力效果可达34～55%。

2)采用焊趾冲击法,可以快速修复焊趾的缺陷,降低应力集中。对提高接头的疲劳寿命有明显作用。

由于超声冲击设备(豪克能焊接应力消除设备)的结构与使用特点，对于**大型工件，内部焊接工件的处理有一定的局限性，建议配和振动时效设备仪器使用，振动时效设备可以对工件整体进行应力均化，降低应力峰值，超声冲击设备可以对关键焊缝进行强化处理，消除应力，保证工件尺寸精度均有良好的作用效果。针对大型小型工件均可以使用。

词条
词条说明
振动时效机的超声冲击
进步疲劳极限15%以上，进步焊缝疲劳寿命70%以上。那是各类效果的综合值，进步使用寿命那也是各类附加工艺所逃求的末目的。一直扫频到控制器的额定频率时，由上述曲线可以观察到在设备允许的范围内构件可出现的共振次数及其共振频率和在共振的情况下动应力的大值。减少沙眼、跳焊等，使焊缝纹理细密，减少根部的应力集中，显着进步焊接量量。视其减少的量值而算出消除比例。可免除焊接预热过程或降低预热温度。可排除焊后的热
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