消除焊接残余应力的措施

爆炸法工艺
将特种专用炸药沿焊缝走向粘贴在焊缝附近。炸药引爆后产生连 续的冲击波迫使结构的峰值应力区域发生塑性变形，以此达到消 应力的目的。据报道消除厚度可达70mm，效果可达60％，瞬间完 成，适合大型和特大型结构，在水利涵管方面应用较多。爆炸法 消应力施工时十分强调安全措施，故在城市建筑中应用有一定困 难。
超声冲击消应力技术由乌克兰巴顿焊接研究所提出，近年引入我 国，已在北京电视台钢结构立柱上进行过试验。超声冲击消应力 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；试验表明： ⑴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，对2～4mm 深度层消应 力效果可达34～55％。 ⑵采用焊趾冲击法，可以快速修复焊趾的缺陷，降低应力集中。 并伴随其压应力区的作用可以在一定程度上降低焊趾边未受冲击 焊缝的残余应力，下降率达19％，对提高接头的疲劳寿命有明显 作用。 ⑶由于冲击工艺处理的特点，仅可以用于冲击工具可达的外表面， 其工作效率约为1200mm2/min。冲击工艺是以点接触、 压应力屈服为主要特征的“面效应”型消应力工艺，伴随一定的 振动时效效果，比较适合高拘束状态短焊缝的局部处理。
尽管振动时效不具备去氢和恢复塑性的功能，但从尺寸
稳定性比较，已达到和超过热时效的水平，振动时效是一种以消
应力、提高尺寸稳定性为目标的替代热时效的先进工艺。尽管目
前振动时效在建筑钢结构应用尚少，但根据建筑钢结构的载荷特
点与施工要求，振动时效有可能成为今后建筑钢结构消应力的主
流工艺之一。
超声冲击与锤击
加热其他部位，使焊缝膨胀自由度加大， 减少压缩塑性变形。
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4、消除残余应力的措施
① 热处理：一方面高温使得材料屈服极限下降，残余应力得
到释放；另一方面材料在一定温度下产生蠕变，使残余应力得 到松弛。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。 其具有焊缝去氢、恢复塑性和消应力三重功能。一般认为热时 效的消应力效果为40－80％
② 机械拉伸：焊缝区受拉应力，经过拉伸产生 塑性变形，松弛了残余应力。
③ 温差拉伸：焊缝两侧加热 ④ 锤击焊缝：锤击处产生延伸变形，抵消压变
⑤ 振动时效：振动产生循环应力，与残余应力叠加可以超过
屈服极限引起塑性变形，从而降低内应力
⑥ 其他：喷丸处理等
振动时效
振动时效是对构件施加交变应力，与构件上的残余应力叠加达到 材料的屈服应力，发生局部的宏观和微观塑性变形；这种塑性变 形往往首先发生在残余应力最大处和构件的应力集中点，使这里 的残余应力得以释放，达到降低和均化残余应力的作用。应用振 动时效技术在我国已达25年，相继出台三个技术标准 。
2、焊接残余应力的影响
焊接残余应力会： ① 影响加工尺寸精度；
② 增加工件工作时的内应力，降低承载能力； ③ 还会引起裂纹，甚至造成脆断； ④ 应力的存在会诱发应力腐蚀裂纹。
3、减小残余应力的措施
①设计措施 减少焊缝数量 避免焊缝过于集中
•采用拘束度小的结构形式
②工艺措施 采用合理的装配焊接顺序和方向 缩小焊接区与结构整体之间的温差 降低焊缝拘束度
消除焊接残余应力的措施
1、概念与形成 2、焊接残余应力的影响 3、减小残余应力的措施 4、消除残余应力的措施
1、焊接残余应力的形成
概念：焊接后残留在焊件内部的应力， 叫做焊接残余应力。
形成：焊接过程的不均匀温度场以及由 它引起的局部塑性变形、比容不同的组 织变化等因素是产生焊接残余应力的根 本原因。