焊接应力(如何消除焊接应力)

一、什么是焊接应力？

焊接应力是焊接构件焊接产生的应力。焊接过程中焊件产生的内应力以及焊接热引起的焊件形状和尺寸的变化。焊接过程中不均匀的温度场及其引起的局部塑性变形和不同比容的结构是产生焊接应力和变形的根本原因。当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时，焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形；焊接温度场消失后的应力和变形称为焊接残余应力和变形。在没有外力的情况下，焊接应力在焊件内部是平衡的。焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观。

二、焊接应力的危害

焊接残余应力对焊接件有六种影响:

①对强度的影响:如果高残余拉应力区存在严重缺陷，且焊件工作在韧脆转变温度下，焊接残余应力会降低静载强度。在循环应力作用下，如果应力集中处存在残余拉应力，焊接残余拉应力会降低焊件的疲劳强度。焊件的疲劳强度不仅与残余应力有关，还与焊件的应力集中系数、应力循环特征系数[6][min]/[6][max]和循环应力最大值[6][max]有关。其影响随着应力集中系数的减小而减小，随着[6][min]/[6][max]的减小而加剧，当[6][max]接近屈服强度时，残余应力的影响逐渐消失。

②对刚度的影响:焊接残余应力和外载荷引起的应力叠加，可能导致焊件局部过早屈服和塑性变形。焊接件的刚性会降低。

③对受压焊接件稳定性的影响:当焊接杆件受压时，焊接残余应力与外载荷引起的应力叠加，可能引起杆件的局部屈服或失稳，杆件的整体稳定性会降低。残余应力对稳定性的影响取决于杆件的几何形状和内应力分布。残余应力对非封闭截面(如工字形截面)构件的影响大于封闭截面(如箱形截面)构件。

④对加工精度的影响:焊接残余应力的存在对焊件的加工精度有不同程度的影响。焊接件刚度越小，加工量越大，对精度的影响越大。

⑤对尺寸稳定性的影响:焊接残余应力随时间变化，焊件尺寸也随之变化。焊接件的尺寸稳定性受残余应力稳定性的影响。

⑥对耐腐蚀性的影响:焊接残余应力和载荷应力也会导致应力腐蚀开裂。

焊接残余应力对结构和构件的影响:焊接残余应力是构件截面上尚未加载的初始应力。构件在服役过程中，与其他荷载引起的工作应力叠加，产生二次变形和残余应力的重新分布，不仅会降低结构的刚度和稳定性，还会严重影响结构在温度和介质共同作用下的疲劳强度、抗脆性断裂、应力腐蚀开裂和高温蠕变开裂。

三、焊接应力消除方法

目前用于消除应力的失效方式有振动时效(消除30%~50%应力)、热时效(消除40%~70%应力)和Hockey PT时效(消除80%~100%应力)。

振动老化

振动时效处理是消除工程材料内部残余应力的常用方法。当工件内部残余应力和附加振动应力的矢量和超过材料的屈服强度时，材料发生轻微的塑性变形，使材料的内应力得到松弛和释放。

热时效

热时效是将工件加热到弹塑性转变温度并保持一定时间，使工件的残余应力得到松弛，然后非常缓慢地降温，使工件冷却后处于低应力状态。生产时间表明，在加热、保温、冷却过程中，如果工艺参数选择不当，或者操作时没有严格遵守合理的工艺规范，不仅不能消除应力，甚至反而会使工件的应力增大。

浩能方

1.消除焊接残余应力，产生理想的压应力，是目前最完全的时效方法。Hauck通过陈化可以消除80%~100%。

2.可提高焊接接头疲劳强度50%-120%，延长疲劳寿命5-100倍。金属在腐蚀环境中的耐腐蚀性提高了约400%。

3.用于消除焊接应力时完全可以替代热处理、振动时效等时效方法，且处理过程简单，效果稳定可靠(想在哪里处理就在哪里处理，任何时间、任何过程都可以进行，随心所欲，得心应手，使用简单方便)。

4.不受工件材质、形状、结构、厚度、重量、场地的限制，特别是在施工场地、焊接工艺、焊补方面，更加灵活，便于消除焊接应力。

5.焊趾处的焊接超高、凹坑和咬边可直接加工成光滑的几何过渡，从而大大降低应力集中系数。

6.它能去除焊趾处的微裂纹和夹渣缺陷，抑制裂纹的早期萌生。

7.因为Hauck可以消除应力处理，同时改善影响焊缝疲劳性能的几个因素，如残余应力、微裂纹和缺陷、焊趾几何形状、表面强化等。，是目前提高焊缝疲劳性能最有效的方法，具有事半功倍的效果。

8.更适用于大型结构件的现场焊缝、超高低焊缝、焊接补焊的去应力处理。

9.环保、节能、安全、无污染，在施工现场使用更加灵活方便。