張浩++秦敏

[摘 要]隨著工業(yè)技術的不斷進步，鋼結構對焊接的要求也在不斷的提升，焊接水平的高低對施工質量有極大的影響。通常，焊接后的殘余應力會嚴重影響焊接質量，從而造成工程質量的整體質量降低。所以消除焊接殘余應力是技術人員的一項重要工作，本文主要就機械應力消除法對焊接殘余應力的影響進行了分析并且提出了相應的建議，希望能夠為相關工作者提供一定的參考借鑒。

[關鍵詞]機械應力消除法；焊接；殘余應力；影響建議

中圖分類號：TB446 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）30-0308-01

機械工程的發(fā)展使焊接中存在的變形問題不斷減少，選用科學的方式進行焊接應力的處理能夠更進一步降低焊接殘余應力的影響。其不僅會影響焊接質量，還會極大降低金屬結構的承載能力，造成受壓穩(wěn)定性、金屬強度等性能的降低。此外，技工精度也會受到相應的影響。在實際施工過程中，機械應力消除法是較為常用的殘余應力消除手段，通過這種方法能夠有效降低殘余應力對工程整體水平的影響，進而確保焊接工程的精度和水平。

一、簡述機械應力消除法

機械應力消除法是較為常見的焊接應力消除手段，這種方式主要是通過外部壓力的施加來對殘余應力進行抵消，使外部力和殘余應力形成合力，進而降低殘余應力對焊接工作的影響。在實際應用中，要對三方面進行詳細的考量：首先，根據工件的實際情況合理判斷殘余應力的消除方式，如果機械應力消除法不符合工件要求，那么要改用其他應力消除手段；其次，要進行合理的工件施壓處理；最后，外部施壓的時間、施壓位置、施壓大小都要根據工件的具體情況進行分析。由此可見，在具體施工過程中，機械應力消除法要根據不同的情況進行操作。下圖為焊接應力和變形圖。由圖可以看出，不同的變形其表現形式差異很大，因此，分析機械應力的種類可以從其變形形狀得出，進而找出對應的消除方法。

圖1 焊接應力和變形圖

a、收縮變形；b、角變形；c、彎曲變形；d、扭曲變形；e、波浪變形

二、采用機械應力消除法進行焊接殘余應力消除的具體方式

（一）殘余應力在結構上的分布

焊接殘余應力在結構上主要有四種分布情況：第一種，縱向殘余應力。通常出現這種殘余應力的材料為低碳鋼或者普通合金鋼材料，由于焊縫周邊會產生縱向應力，這種應力為拉應力，如超越材料的屈服極限將致使變形。進行圓筒形焊接時，要根據圓筒的大小、直徑等多個方面分析縱向應力的分布，不同的材料會出現不同的分布情況，焊接人員必須根據具體的分布情況進行合理焊接，避免由于焊接方法選擇錯誤而導致焊接失效，或是焊接質量下降；第二種，橫向殘余應力。所謂橫向殘余應力，就是兩塊鋼板在焊接處進行了二次焊接，進而導致縱向出現不定量的收縮，然而受到焊接影響，兩塊鋼板無法分離，進而產生拉應力以及壓應力，這都是橫向殘余應力，是比較難以消除的應力，需要技術人員在工作中積累經驗，盡量減小該類應力；第三種，非自由狀態(tài)下的殘余應力。如果焊接件沒有處在自由狀態(tài)，那么變形行為也會根據焊接件的狀況受到影響。這種情況下必然產生一些內應力，這種內應力就是非自由狀態(tài)下的殘余應力；第四種，封閉焊接時出現的內應力。封閉焊接是一種常見的焊接情況，這種焊接方式會對焊接縫產生一定的約束，出現的殘余應力較大。封閉條件下，內應力的產生受到焊接拘束度以及嵌入體的影響，通常情況下，拘束度和內應力成正比。

此外，殘余應力還存在兩方面的延伸影響，分別是：對結構強度以及工件穩(wěn)定性的影響；對構件脆性斷裂的影響。在機械應力消除法的實際應用中，殘余應力會與承載負荷產生力的相互疊加，進而導致構件強度出現變化。殘余應力的存在會使載荷面積的分布受到影響，因此，如果構件局部出現壓塑性變形的情況，構件的穩(wěn)定性會受到巨大的影響。由此可見殘余應力的分布情況會對構件的穩(wěn)定性產生巨大的影響，在進行焊接和殘余應力處理的過程中要合理考慮構件的穩(wěn)定性，避免焊接質量受到影響；根據實際操作，構件的內部結構會在很大程度上影響脆性斷裂情況的產生，如果其內部結構存在問題，斷裂情況就非常容易出現。所以，在進行斷裂問題處理時，要對殘余應力進行合理的分析和處理，將其影響降到最低。

（二）機械應力消除法的具體應用措施

采用機械應力消除法消除焊接殘余應力的具體應用措施主要有三方面：首先，在進行焊接之前對焊接件進行合理的分析和考量，根據焊接件的實際情況和焊接試驗的結果選擇科學合理的焊接手段，在焊接過程中盡可能減少殘余應力的產生。以焊接件的整體結構不受影響為施工基礎，盡可能降低焊縫的出現數量、縮小焊縫的尺寸。在實際焊接的過程中可以運用反變形法來減少變形，進而降低焊接殘余應力；其次，要根據實際施工情況和焊接件的要求進行具體的分析，不僅要考慮元件的尺寸、結構、用途還要對工作條件等多個方面進行分析，參考各方面的數據來判斷是否要進行焊接殘余應力的消除以及消除方式是否選用機械應力消除法；最后，根據實際情況分析決定選擇機械消除法進行殘余應力消除后，要確保操作的正確可靠。此外，在殘余應力處理結束后，要對處理效果進行審查和分析，確保處理工作有效完成，從而從根本上確保焊接工程的質量和水平。若是發(fā)現殘余應力并沒有完全得以處理，應當對其進行二次處理。

結語

綜上所述，工件焊接工作結束后，產生相應的殘余應力。焊接殘余應力的產生會在很大程度上影響焊接的質量和水平，進而導致構件的壽命極大的縮減。因此，加強消除焊接殘余應力是必不可少的。通常，我們可以采用機械應力處理法對焊接殘余應力進行處理，這種處理方式能夠在一定程度上保障焊接質量，不過焊接技術人員也要根據具體的情況進行具體分析和操作。

參考文獻

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