钢结构焊接残余应力和残余变形的分析及防治
焊接应力及焊接变形预防措施
钢结构工程焊接应力与变形差生的危害及采取的措施随着“绿色建筑”理念的推广，以钢结构件为主体框架结构结合复合砌筑体结构已成为一种必然趋势，因为以钢结构为主的框架结构的回收利用性有效避免钢筋混凝土结构建筑垃圾的产生，具有可持续性。
由于钢结构工程的特有型，焊接作业时钢结构工程最重要的工序之一，而焊接应力及焊接变形产生是影响钢结构安全性及可靠性的重要因素。
本文着重对焊接应力及焊接变形的危害及所采取的对应措施进行分析。
一、焊接应力与变形产生机理焊接热输入引起材料不均匀局部加热，使焊缝区熔化，而熔池毗邻的高温区材料的热膨胀则受到周围材料的限制，产生不均匀的压缩塑性变形。
在冷却过程中，已发生压缩塑性变形的这部分材料又受到周围材料的制约，不能自由收缩，在不同程度上又被拉伸而卸载，与此同时，熔池凝固，金属冷却收缩也产生了相应的收缩拉应力和变形。
这种随焊接热过程而变化的内应力场和构件变形，称为瞬态应力与变形。
而焊后，在室温条件下，残留于构件中的内应力场和宏观变形称为焊接残余应力与焊接残余变形。
焊接残余应力和变形，严重影响焊接构件的承载力和构件的加工精度，应从设计、焊接工艺、焊接方法、装配工艺着手降低焊接残余应力和减小焊接残余变形。
二、焊接残余应力的危害及降低焊接应力的措施1．焊接残余应力的危害影响构件承受静载能力；影响结构脆性断裂；影响结构的疲劳强度；影响结构的刚度和稳定性；易产生应力腐蚀开裂；影响构件精度和尺寸的稳定性。
2．降低焊接应力的措施(1)设计措施尽量减少焊缝的数量和尺寸，在减小变形量的同时降低焊接应力；防止焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加；要求较高的容器接管口，宜将插入式改为翻边式。
(2)工艺措施采用较小的焊接线能量，减小焊缝热塑变的范围，从而降低焊接应力；合理安排装配焊接顺序，使焊缝有自由收缩的余地，降低焊接中的残余应力；层间进行锤击，使焊缝得到延展，从而降低焊接应力；焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条；预热拉伸补偿焊缝收缩（机械拉伸或加热拉伸）；采用整体预热；降低焊缝中的含氢量及焊后进行消氢处理，减小氢致集中应力。
钢结构焊接中的残余应力分析方法
能够兼顾计算精度和计算效率，适用于大型复杂 焊接结构的残余应力分析。
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钢结构焊接中的残余应力测量技术
X射线衍射法
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原理
利用X射线在晶体中的衍射现 象，通过测量衍射角的变化来 计算残余应力。
优点
非破坏性测量，对试样无损伤 ，可测量小区域和复杂形状的 构件。
缺点
设备昂贵，操作复杂，需要专 业人员进行操作和分析。
将数值模拟得到的残余应力分布结果与实验结果 进行对比分析，验证模拟的准确性。
模拟结果优化
针对误差来源进行模拟结果的优化和改进，提高 数值模拟的精度和可靠性。
ABCD
误差来源分析
分析数值模拟中可能存在的误差来源，如模型简 化、材料参数不准确等，并提出改进措施。
工程应用探讨
探讨数值模拟在钢结构焊接残余应力分析中的工 程应用前景和局限性。
原理
利用超声波在材料中的传播速 度与应力之间的关系，通过测 量超声波传播速度的变化来计
算残余应力。
优点
设备相对简单，操作方便，可 实现在线测量。
缺点
对材料表面粗糙度和温度等因 素敏感，测量结果易受干扰。
应用范围
适用于各种金属材料和构件的 表面残余应力测量。
应变片法
原理
在构件表面粘贴应变片，通过测量应 变片电阻值的变化来计算残余应力。
求解过程
采用合适的数值方法求解边界积分方 程，得到焊接过程中的温度场和应力
场分布。
材料本构关系与热源模拟
定义材料的本构关系和焊接热源模型 ，以模拟焊接过程中的热力学行为。
结果分析与验证
对求解结果进行可视化处理和数据分 析，评估残余应力的分布和影响，并 与实验结果进行对比验证。
钢结构施工中焊接变形原因分析及改进措施
钢结构施工中焊接变形原因分析及改进措施发布时间：2021-06-28T15:18:18.343Z 来源：《工程管理前沿》2021年2月6期作者：周道昌[导读] 钢结构的广泛应用，使得社会对焊接技术的要求越来越高周道昌32091119700107****摘要：钢结构的广泛应用，使得社会对焊接技术的要求越来越高。
目前，传统的焊接技术仍在使用，焊接技术的创新发展是开发一种高无污染安全的工艺，为工业发展保驾护航。
本文通过对焊接过程的全面分析，分析了焊接变形的影响因素，供相关人员参考。
关键词：焊接工艺简介;运用;创新1、焊接变形概述我国钢材规格、型号、品种等具有多样性和复杂性的特点。
从整体上看，与发达国家相比，我国的综合素质还存在一定的差距。
高钢结构的变形主要分为两类，即整体变形和局部变形。
整体变形是指结构的整体尺寸和结构的变化，局部变形是指钢的局部变形。
在同一种钢中，一种变形方法可以单独发生，也可以采用两种变形方法的组合。
如果出现这种现象，将严重影响钢结构的形状和稳定性，并产生一系列的安全隐患。
2、钢结构焊接变形的种类和起因2.1、材料和温度不同的钢材料具有不同的熔点和不同的热胀冷缩系数。
焊接加热对温度控制有较高的要求。
温度有高有低，尤其是当温度即将超过金属的熔点时。
它的膨胀效果是完全不同的。
这种差异的影响也称为变形。
即使是同一种金属，焊接处的膨胀和周围环境在加热时也会发生变化，从而引起变形。
2.2、焊接方法和顺序即使是相同的钢结构，不同部位的承载能力也是不同的。
焊接时采用不同的方法，焊接顺序也不同。
例如，如果较弱的负荷部分优先焊接，重负荷部分的变形将会被扭曲受到影响。
2.3、选择不同的焊缝位置焊缝的具体位置对钢结构的整体承载性能有很大的影响。
在不同的位置，会产生不同的焊接变形。
因此，在具体的焊接操作中，焊接人员必须具有丰富的焊接经验，首先分析整体的承载能力，选择合适的位置完成焊接，并有效避免各种变形的发生。
钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术
钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术摘要：在焊接的过程中，焊接工艺的顺序也会导致焊接残余应力的形成，因而需要有效调整焊接的工艺，这是现今企业相关部门负责人需要重视的，能有效避免焊接残余应力的形成。
具体上来，为了预防残余应力的形成，施工单位及焊接人员要尽可能地根据先大后小原则进行焊接，确保焊接的质量和效率得以提高[2]。
关键词：钢结构；焊接残余应力；焊接变形；控制技术一、钢结构焊接残余应力产生的原因在焊接技术的运用上，充分展开对焊接残余应力的研究工作，初步得到焊接残余应力是因钢结构受热不均所引起的，有纵向和横向两种情况。
焊接残余应力的出现包括多方面的原因，比如是不同地方的焊缝、钢材的质量、焊接的顺序等等都会使钢结构产生变形。
以下具体分析钢结构焊接残余应力产生的几方面原因。
（一）钢结构材料的性能和力学所产生的焊接残余应力在焊接时，焊接残余应力产生的主要原因是因为在加热过程受热不均所造成的，会导致焊接后的温度无法按照正常的要求进行冷却。
而受热不均具体来讲就是，在对不同零件进行改造时，材质的不相同，对于温度的需求也是不同的，会产生不同的反应过程，进而导致发生相应的变化，焊接的位置没有达到预先的设想。
另一方面，焊接位置的热膨胀、导热等系数的影响，都会造成焊接位置受热不均，从而形成残余应力。
（二）不同焊接热源所造成的影响在进行焊接时，不同的焊接热源引入会对焊接残余应力产生一定的影响。
现阶段，焊接热源主要包含电能、光辐射等，这些焊接热源会产生的不同形式的热源。
在焊接时，应用不同的焊接热源会对温度有一定的影响，形成不同的残余应力，导致钢结构的变形情况有所不同。
在对零件进行焊接时，需要清楚不同的材质选择不同的焊接热源，从而避免钢材出现变形和裂开的问题。
（三）人员能力无法达到要求一部分小型企业不注重焊接技术的应用，招聘的是一些没有相关经验的员工进行焊接工作，严重影响了工程的质量。
这些工作人员缺少最基础的经验，再加上理论知识的缺乏和焊接能力的有限，无法正确分析钢结构的性能，在工作过程中存在一系列的问题，为之后的应用带来了隐患。
钢结构焊接残余应力及变形控制分析
建材发展导向2018年第18期1301 钢结构焊接中残余应力产生的原因1.1 不达标的钢结构材料性能以及力学性能在钢结构焊接加工中，因为钢结构材料接受不均匀的焊接加热温度，因此有横向或纵向梯度的残余应力的出现，而出现不均匀的焊接加热温度的现象主要受到下面几方面因素的影响：第一，对于温度感应，不同的金属材料钢结构具有各种不相同的反应，因此会导致比热容出现变化，引发钢结构焊接部位结构发生变化。
第二，在钢结构焊接加工中，焊接位置的密度、导热系数、热膨胀系数和密度等等因素也会产生较大的影响，从而导致钢结构材料焊接受热不均匀，最终导致大量的残余焊接应力的出现。
1.2 不同的热源也会导致产生焊接残余应力对于钢结构焊接加工来说，热源起到重要的作用，然而焊接热源不一样，也会出现不相同的焊接残余应力。
通常在金属焊接过程中，使用电能、化学能作为焊接热源，从而产生电弧焊热源和电子束热源。
当钢结构焊接中应用的热源存在较大的差异，就会导致温度场表现出差异，最终有不一样的焊接残余应力的出现，使钢结构焊接出现各种不一样的变形情况。
1.3 其它因素导致焊接残余应力产生在钢结构焊接加工中，热源和材料、力学性能因素对其会产生影响，其它因素对其也会产生影响，导致出现不同的残余应力。
比如：在还没开始焊接加工操作之前，使钢结构局部零件以及器材进行轧刹，钢结构焊接加工过程也会受到影响，使钢结构焊接加工中出现不同的残余应力。
另外，在钢结构焊接加工中，其它多方面因素的影响也要重点考虑，出现较大的残余应力才能避免。
2 钢结构焊接残余应力对钢结构材料造成的影响2.1 稳定性在钢结构焊接加工中，确保钢结构的稳定性是非常重要的，这也是使钢结构焊接加工质量能够提高。
如果钢结构的稳定性没有到达相关质量标准，那么将会导致较低的钢结构构成的质量，不能满足应用要求。
在钢结构焊接加工中出现残余应力，会导致焊接部位出现变形问题，不能确保钢结构的稳定性，而且会在应用中出现严重的问题。
浅谈钢结构焊接变形与应力消除
浅谈钢结构焊接变形与应力消除摘要：钢结构的焊接过程实际上是在焊件局部区域加热后又冷却凝固的过程，但由于不均匀温度场，导致焊件不均匀的膨胀和收缩，从而使焊件内部产生焊接应力而引起焊接变形。
本文主要分析钢结构焊接变形的类型及原因，以及应力消除。
关键词：钢结构；焊接变形；应力近年来，随着我国的工业发展，钢结构工程因其结构性能好、结构组织均匀、强度高、弹性模量高、塑性和韧性好，适于承受冲击和地震荷载、施工速度快、便于机械化生产和工业化程度高等很多优越条件，因此钢结构工程在建筑领域被广泛应用。
但是，也不能否认，钢结构还存在着缺陷和隐患。
1、钢结构焊接变形与残余应力的产生原因金属构件焊接时，焊缝区域局部受热膨胀，而周围的母材还处于冷态式或加热温度不高，因而对受热区域母材的膨胀起约束作用，因而焊接区受压，而母材受拉；随着电弧前移，已完成焊接的热影响冷却收缩，而其周围的母材此时起到了约束其收缩的作用，因而焊缝区域受拉，而其周围的母材金属受压。
在焊接应力作用下，如果焊件的拘束度较小，则焊件会产生相应的变形，如缩短、弯曲、翘曲等；如果焊件的拘束度很大，此时焊件不能自由变形，但在应力作用下会产生局部的应变，同时产生较大的残余应力。
焊接应力是指对钢构件进行焊接加工过程中，在焊件上产生局部高温的不均匀温度场，焊接中心处温度可达1800℃，局部高温使材料产生不均匀的膨胀。
处于高温区域的材料受到周围温度较低、膨胀量较小的材料的限制而不能自由地进行膨胀，于是焊件内出现内应力，使高温区的材料受到挤压，产生局部压缩塑性应变，在冷却过程中，经受压缩塑性应变的材料，由于不能自由收缩而受到拉伸，于是焊件中又出现了一个与焊件加热方向大致相反的内应力场。
另外，由于构件受到焊接热循环的作用，使焊缝金属的内部组织发生了不同的变化，引起了因金属组织转变而造成体积上的变化。
产生相变应力。
除上述两种原因外，如果焊件被刚性固定或焊件之间相互牵制住，也会在焊接件中产生焊接应力，上述因素就是焊接残余应力的形成过程。
钢结构的焊接残余应力与消除方法
钢结构的焊接残余应力与消除方法摘要：钢结构在焊接的过程中，经常会有焊接参与应力的存在，这会对其总体的施工质量及使用质量产生一定的影响，为了消除这种焊接残余应力，要对其形成原因及影响因素进行分析，在此基础上提出相关的消除措施，本文就针对此予以简单分析。
关键词：钢结构；焊接残余应力；消除在钢结构的施工过程中，其中一种非常重要的施工工艺就是焊接，这是一个非常复杂的过程，其中涉及到力学、冶金、传热、电弧物理等各个学科的，在进行钢结构的焊接时，为了保证其焊接质量及各种使用性能参数，对其焊接残余应力的产生原因进行分析，并提出相关的消除方法是非常必要的。
一、焊接残余应力的概念在进行钢结构中的相关构件的焊接时，会产生一定的内应力即焊接应力，而这种焊接应力的作用时间的长短是有一定的区别的，按照其作用时间的长短有焊接残余应力与焊接瞬时应力的区别，焊接瞬时应力的作用会在焊接之后的短时间内消失，而另一部应力会在焊接结束之后残留于构件之中，继续作用，这种焊接应力就是焊接残余应力。
二、钢结构焊接残余应力的产生原因通过试验分析发现，产生焊接残余应力的原因是多种多样的，对其主要的产生原因进行分析，可以得出以下几点：（1）焊接方法及焊接顺序的不合理会导致焊接残余应力的出现，尤其是对于一些焊接部位较多，焊接程序复杂的构建来说，采用不同的焊接顺序进行焊接，最终产生的焊接应力也是不尽相同的。
（2）焊接工艺参数设置不合理，在构件的焊接过程中，需要综合考虑构建的结构、材质、厚度等各种因素才能进行焊接方法的选择及焊接参数的设置，否则很容易在焊接的过程中形成凹坑、气孔、裂纹等缺陷。
（3）焊缝的位置及数量分布的不合理，如果在构件的焊接过程中具有较多的封闭焊缝，并且不同焊缝的疏密程度具有较大差别，甚至出现焊缝的相互交叉，这种现象的存在，很容易导致较大焊接残余应力的产生。
（4）焊缝的接头形式、尺寸等设计不合理，焊缝尺寸的大小与焊接应力的大小有着直接的关系，并且焊接间隙、焊接坡口形式、焊接零件之间的搭接方式等都会对焊接残余应力的大小产生直接的影响。
浅谈钢结构焊接残余应力及焊接变形控制
浅谈钢结构焊接残余应力及焊接变形控制钢结构焊接在安装过程中较为常见，焊接连接在具有其独特的优点的同时，也存在着其不可避免的缺陷，即焊接残余应力及焊接变形。
本文就施工现场的工艺钢结构及炉壳焊接，结合连续退火炉结构安装工程实际，浅谈焊接的残余应力及焊接变形的原因，以及现场施工过程中如何控制及解决办法。
标签：钢结构;焊接;应力;变形;控制措施【Abstract】Steel structure welding is more common in the installation process，welding connection has its unique advantages，but at the same time it also has the inevitable defects，namely welding residual stress and deformation. This article is showing the reasons of residual stress of welding and welding deformation ，and also give methods to control and solve the problem what is said above in the process of the construction site ，according to the scene of the process steel structure and the furnace shell welding，combined with the engineering practice of the furnace structure installation of Continuous Annealing Line.【Key Words】steel structure，welding，stress，deformation ，control measures引言：焊接连接是钢结构主要的连接方法，其优点是构造简单、不削弱构件截面、节约钢材、加工方便、易于采用自动化操作、密封性好、刚度大等特性。