焊接应力与焊接变形
一、降低焊接应力的措施
（一）设计措施
1.减少焊接量
减少焊缝的数量和尺寸，可减小变形量，同时降低焊接应力。
2.改变焊缝分布
避免焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加。
3.优化接头形式
优化设计结构，如将容器的接管口设计成翻边式，少用承插式。
（二）工艺措施
1.采用较小的焊接线能量
2.合理安排装配焊接顺序
3.层间进行锤击
焊后用小锤轻敲焊缝及其邻近区域，使金属晶粒间的应力得以释放，能有效地减少焊接
残余应力从而降低焊接应力。
【补充】焊接时由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量，又称为焊接线能量。
线能量的计算公式：q=IU/v，式中：
I—焊接电流 A
U—电弧电压 V
v—焊接速度 cm/s
q—线能量 J/cm
线能量综合了焊接电流、电弧电压和焊接速度三大焊接工艺参数对焊接热循环的影响。
4.预热拉伸补偿焊缝收缩（机械拉伸或加热拉伸）
对于那些阻碍焊接区自由伸缩的部位，采用预热或机械方式，使之与焊接区同时拉伸（膨胀）和同时压缩（收缩），就能减小焊接应力。
5.焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条
6.预热
7.消氢处理
消氢处理的温度一般为300～350℃，保温2～6h后冷却。消氢处理的主要目的是使焊缝金属中的扩散氢逸出，降低焊缝及热影响区的含氢量，防止氢致冷裂纹的产生。
8.焊后热处理
（1）消除残余应力的最通用的方法是高温回火，即将焊件放在热处理炉内加热到一定
温度（Ac1以下）和保温一定时间，利用材料在高温下屈服极限的降低，使内应力高的地方
产生塑性流动，弹性变形逐渐减少，塑性变形逐渐增加而使应力降低；
9.利用振动法来消除焊接残余应力
构件承受变载荷应力达到一定数值，经过多次振动后，结构中的残余应力逐渐降低。
降低焊接应力的措施，整体上分了设计措施和工艺措施，尽量理解并记忆。焊接应力主要是焊件内部的应力，侧重于微观的角度来说。
二、焊接变形的危害性及预防焊接变形的措施
（一）焊接变形的分类
焊接变形可分为在焊接热过程中发生的瞬态热变形和室温条件下的残余变形。残余变形可分为焊件的面内变形和面外变形。
1. 面内变形：可分为焊缝纵向收缩变形、横向收缩变形和焊缝回转变形。
2. 面外变形：可分为角变形、弯曲变形、扭曲变形、失稳波浪变形。
（二）焊接变形的危害
降低装配质量；影响外观质量，降低承载力；增加矫正工序，提高制造成本。
（三）预防焊接变形的措施
1.进行合理的焊接结构设计
（1）合理安排焊缝位置：焊缝尽量与构件截面的中性轴对称；焊缝不宜过于集中。
（2）合理选择焊缝数量和长度：在保证结构有足够承载力的前提下，应尽量选择较小
的焊缝数量、长度和截面尺寸。
（3）合理选择坡口形式：尽可能减少焊缝截面尺寸，例如，选用对称的坡口、U形坡口等。
2.采取合理的装配工艺措施
（1）预留收缩余量法
例如，储罐底板排版直径，宜按设计直径放大0.1%～0.15%。
（2）反变形法
（3）刚性固定法
例如，在大型储罐底板焊接时采用较多；现场组焊塔器、球罐时，往往采用弧形加强板、日字形夹具进行刚性固定。
（4）合理选择装配程序
小部件可以自由地收缩，而不至于引起整体结构的变形。例如，压力容器分节制造等。
3.采取合理的焊接工艺措施
（1）尽量用气体保护焊等热源集中的焊接方法；
（2）尽量减小焊接线能量的输入能有效地减小变形；
（3）合理的焊接顺序和方向。
例如，储罐底板焊接顺序采用先焊中幅板、边缘板对接焊缝外300mm长；待焊接完壁板和边缘板角焊缝后，再焊接边缘板剩余对接焊缝；最后焊接中幅板和边缘板的环焊缝。
罐底焊接顺序：中幅板焊缝→罐底边缘板对接焊缝靠边缘的 300mm 部位→罐底与罐壁板连接的角焊缝（在底圈壁板纵焊缝焊完后施焊）→边缘板剩余对接焊缝→边缘板与中幅板之间的收缩缝。
焊件变形主要是外观方面，侧重宏观角度，防止焊件变形措施需要理解。这一部分理解记忆，加粗文字多关注。
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