探析钢结构焊接残余应力

试论钢结构焊接残余应力与变形控制摘要：随着科学技术的不断发展，焊接技术也朝着精细化的方向不断快速发展。

其在发展的过程中受到了相应的制约，制约因素是焊接残余应力和钢结构变形控制。

在钢结构焊接加工中出现残余应力，可能会造成焊接材料产生变形翘曲的问题，甚至在后期导致焊接部位开裂与应力腐蚀等等一系列问题，从而使钢结构焊接件的使用寿命大大降低，使钢结构焊接的可靠性降低。

因此，对钢结构残余应力和焊接变形控制进行全面深入地研究是非常必要的。

关键词：钢结构；焊接残余应力；变形控制1钢结构焊接中残余应力产生的原因1.1钢结构材料性能以及力学性能不达标钢结构焊接残余应力的产生主要来自于材料性能和力学性能。

在钢结构的焊接过程中，受热不均匀是残余应力产生的最主要的原因，当受热不均匀的时候，焊接之后的温度冷却呈现一定的规律，是呈梯度进行的。

从物理因素的角度来对受热不均匀的现象进行相应的分析：不同类型的钢结构零部件具有不同的材料性质，当对其进行加工的时候，金属材料的不同使其对温度的感应也存在一定的差异，这就导致了比热容的变化，在此过程中，焊接部位的组织结构也会发生相应的变化。

1.2热源不同导致焊接残余应力产生在焊接的过程中，不同焊接热源的接入也会对焊接残余应力造成不同的影响。

目前，实现金属焊接所需的能量热源包括由电能、机械能、光辐射能及化学能。

其对应产生的焊接热源就是电弧焊热源、气体火焰焊接热源、电阻焊热源及电子束热源等。

焊接的过程中采用不同的焊接热源，产生的温度场不同，因此产生的焊接残余应力也不同，进而对钢结构产生的变形影响不同。

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，不仅受到热源和材料、力学性能因素的影响，而且受到其它因素的影响，也会出现不同的残余应力。

例如：如果在焊接加工操作之前，使钢结构局部零件以及器材进行轧刹，也会影响钢结构焊接加工过程，使钢结构焊接加工中出现不同的残余应力。

此外，在钢结构焊接加工中，还要重点考虑其它多方面因素的影响，才能避免出现较大的残余应力。

浅析焊接残余应力的产生及影响焊接是一个复杂的、包含电弧物理、传热、冶金以及力学的钢结构工艺过程，对工程质量的好坏以及工程结构的安全有着直接的影响。

在进行焊接的过程中以及焊接完成之后，由于一些高度集中的瞬时热输入，焊接会产生很大的残余应力和变形。

焊接过程中的残余应力对焊接的结构的使用性能会产生极大的影响，所以，我们要对焊接的残余应力进行相关研究。

标签：焊接残余应力；成因；对焊接结构的影响0 引言焊接应力即是在焊接结构时由于焊接而产生的内应力，它可以依据产生作用的时间被分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。

所谓焊接瞬时应力是指在焊接的过程中某一个焊接瞬时产生的焊接应力，它是会跟着时间的变化而发生变化的，而在焊接之后，某一个受到焊接的焊件内还残留的焊接应力被称为焊接残余应力。

1 产生焊接残余应力的原因之所以会产生焊接残余应力，主要是由于焊件在焊接的过程中所受到的加热是不均匀的。

按照焊接残余应力的发生来源，可将焊接残余应力分为直接应力、间接应力和组织应力三种。

（1）直接的焊接应力是焊接残余应力所产生的最主要的原因，它是受到不均匀的加热和冷却之后所产生的，根据加热和冷却时的温度梯度而发生变化。

（2）间接的焊接应力则是焊件由于焊前的加工状况造成的应力。

焊件在受到轧制和拉拔时会产生一定的残余应力。

间接的残余应力如果在某一种场合下叠加到焊接的残余应力上去，焊件受到焊接发生变形，也会将其影响附加到焊接残余应力上去。

而且，焊件一旦受到外来的某一种约束，产生相应的附加应力，也属于间接应力的范畴。

（3）组织应力也就是由相变造成的比容变化而产生的应力，它的产生是由于焊件的组织发生了变化。

虽说组织应力会由于含碳量和材料其他成分的不同而产生差异，但我们一般都会将其所产生的影响进行分析研究。

2 焊接残余应力会对焊接结构产生哪些影响焊接是一个局部的受热不均匀、冷却不均匀的过程，加之受焊缝和靠近焊缝的温度场的影响，焊件的内部会有大小不同、分布不均匀的残余应力—应变场。

试析焊接残余应力对钢结构性能的影响作用作者张红随着社会经济及科学技术的发展，钢结构以其材料强度高、自重轻、延性及抗震性好、工业化程度高、施工速度快等多个优点在现代化建设中得到了广泛的应用。

钢结构是利用钢材设计制作成构件后通过一定的连接方式将构件连接形成的，焊接是常用的钢构件连接方法，焊接过程中产生的焊接残余应力对钢结构有着较大的影响，是实际工程中需关注的主要问题之一。

1焊接残余应力的产生原因焊接残余应力产生的主要原因是焊接过程中的局部不均匀热输入。

按应力分布形式分以下三种：1.1纵向残余应力沿焊缝长度方向的残余应力称为纵向残余应力（如下图1）,钢材焊接是一个不均匀的加热和冷却过程，在焊接时，温度很高的焊缝及其附近区域和温度较低的临近区域会产生不均匀的温度场，进而产生不均匀的膨胀，低温度区的钢材膨胀小，限制高温度区钢材膨胀，产生热塑性压缩，冷却时，焊缝两侧钢材又会限制塑性压缩引起的焊缝缩短，产生纵向拉应力，由于焊接残余应力是一种内应力，无荷载作用，需要在焊件内部自相平衡，从而导致焊件上距焊缝稍远产生压应力。

图1纵向残余应力分布图2横向残余应力分布1.2横向残余应力横向残余应力是指垂直于焊缝方向的残余应力（如上图2）,受到塑性压缩焊缝的纵向收缩可使焊缝两侧的钢板形成反向弯曲变形，在两块钢板间会产生横向的拉应力，同时钢板的两端形成压应力；焊接时，焊缝焊接的先后顺序不同，先焊接的焊缝先凝固，可限制后焊接焊缝的膨胀，引起横向塑性压缩变形，冷却时，先焊接已凝固的焊缝限制后焊接焊缝的收缩形成横向拉应力，同时最后焊接的焊缝末端产生拉应力，两块钢板间的横向拉应力及两端的压应力与先焊接焊缝的横向拉应力及焊缝末端的拉应力合成最终形成焊缝的横向应力。

1.3沿厚度方向的残余应力焊件采用厚钢板时，焊接时需要多层施焊，由于焊接时不同厚度方向的温度分布不均匀，冷却时表面冷却较中间快，可在焊缝中间层形成拉应力，在外层形成压应力，从而形成除纵向和横向残余应力外的沿厚度方向的残余应力。

钢结构焊接残余应力产生的原因1. 概述钢结构焊接残余应力是指焊接过程中产生的应力，其主要原因有以下几个方面。

2. 材料本身的性质钢材具有较高的热导率和热膨胀系数，当焊接时，焊缝附近会受到高温热源的加热，导致局部区域温度升高。

由于热膨胀系数的差异，焊接区域与周围区域的线膨胀不一致，产生残余应力。

3. 焊接过程中的温度变化焊接过程中，焊缝区域会经历高温、中温和低温阶段的温度变化。

在高温阶段，焊缝区域受到热源的加热，温度升高，材料发生热膨胀。

在冷却过程中，焊缝区域受到快速冷却的影响，温度迅速下降，材料发生收缩。

这种温度变化导致焊接区域产生应力。

4. 焊接变形引起的应力焊接过程中，焊缝区域会发生热胀冷缩变形，导致焊接件产生塑性变形。

塑性变形会引起应力集中，从而产生残余应力。

5. 焊接过程中的约束焊接过程中，焊接件通常由多个部件组成，这些部件之间会存在约束。

约束会限制焊接件的自由变形，导致焊缝区域产生应力。

6. 焊接工艺参数的选择焊接工艺参数的选择直接影响焊接过程中的温度变化和应力分布。

不合理的焊接工艺参数选择会导致焊接残余应力的产生。

7. 焊接残余应力的影响焊接残余应力对钢结构的性能和使用寿命有着重要的影响。

它可能导致焊接件的变形、开裂和疲劳破坏等问题。

7.1 变形焊接残余应力会引起焊接件的变形，导致尺寸偏差和形状不规则，影响钢结构的装配和使用。

7.2 开裂焊接残余应力会使焊接区域的应力超过材料的承受能力，导致开裂的产生。

开裂会降低钢结构的强度和耐久性。

7.3 疲劳破坏焊接残余应力会使焊接区域的应力集中，从而导致疲劳破坏的产生。

疲劳破坏是由于应力循环加载引起的，会减少钢结构的使用寿命。

8. 焊接残余应力的控制与消除为了减少焊接残余应力的影响，可以采取以下措施：8.1 合理选择焊接工艺参数合理选择焊接工艺参数，控制焊接过程中的温度变化和应力分布，减少焊接残余应力的产生。

8.2 采用预加热和后热处理通过预加热和后热处理，可以改变焊接区域的温度分布，减小焊接残余应力的大小。

浅析钢结构焊接变形与残余应力控制方法摘要：在国内建筑工程中，钢结构作为建筑结构主体结构框架，具有绿色环保、空间大和强度高等特点，在网架结构和塔桅建筑、超高层建筑以及大型工业厂房中等建筑工程中得到广泛应用。

随着建筑结构超高层化和大跨度化，高性能钢材应用增多，分析和讨论建筑钢结构焊接生产效率，对于提高建筑工程质量和效率具有重要意义。

关键词：钢结构; 焊接变形; 残余应力; 控制方法引言在钢结构工程的焊接施工中难免会出现焊接应力和焊接变形的情况，这对于焊接接头的强度以及焊接结构尺寸的精度都会产生一定的影响，严重的话会导致构件报废。

此外，钢结构在日后使用中的承载力也与焊接应力与焊接变形有着很大的关联。

因此相关施工人员要切实把握好焊接技术，加强对焊接重难点的技术控制，采取有效措施提高钢结构的质量。

1焊接变形和残余应力（1）焊接变形是焊接过程中不可避免的，施焊电弧高温引起钢构件在焊接处发生缩短、弯曲及角度等变化，即焊接变形。

焊接变形可分为两种形式，一种是因高温导致的变形，该变形在温度冷却后可恢复，为瞬时变形;第二种是因焊接作业产生的永久性变形。

焊接变形对结构安装的精确度影响较大，产生焊接变形极易导致结构无法安装。

（2）残余应力产生于钢构件的焊接及热影响区域，其对钢构件最直接的影响是降低构件的承载能力和增大开裂的可能性，钢构件的开裂大多发生在焊接区域。

在焊接区域，当构件的残余应力和荷载共同作用效果超过焊缝的承载力时，焊缝处就开始产生裂纹，并逐渐扩大成裂缝，构件也就易从裂缝处产生断裂，而此时构件承受的荷载并未达到其极限承载力，却因焊缝的断裂导致整个构件的失效。

2造成导致钢结构发生焊接变形的原因（1）焊接工艺。

即使是材料相同、设备相同，不同工人在焊接过程中，由于焊接工艺会造成焊接变形的出现。

比如焊接过程中，预热时应该结合当地的实际温度、光照亮度等多种因素进行确定等。

由此可见，钢结构的焊接变形受到焊接工艺的影响比较大。

探析钢结构焊接残余应力发表时间：2016-11-09T10:40:18.190Z 来源：《低碳地产》2016年13期作者：褚胜明[导读] 【摘要】在钢结构的应用过程中，焊接工艺是一项非常重要的应用工艺技术。

对于钢结构性能的稳定性和质量安全都起到非常重要的影响作用。

在焊接过程中，由于大量热量的高度集中的存在会导致残余应力的出现，对于钢结构的工程质量，会造成严重的安全隐患。

本文结合自己的工作经验对于在钢结构中残余应力的产生进行了分析，并就如何消除其影响提出了具体的建议和措施。

身份证号码：32108619650515xxxx 江苏泰州 225300【摘要】在钢结构的应用过程中，焊接工艺是一项非常重要的应用工艺技术。

对于钢结构性能的稳定性和质量安全都起到非常重要的影响作用。

在焊接过程中，由于大量热量的高度集中的存在会导致残余应力的出现，对于钢结构的工程质量，会造成严重的安全隐患。

本文结合自己的工作经验对于在钢结构中残余应力的产生进行了分析，并就如何消除其影响提出了具体的建议和措施。

【关键词】钢结构；焊接工艺；残余应力；分析与消除在建筑行业中，钢结构的应用对该行业的发展起到了极大的推动作用。

由于钢结构的强度以及抗震性与其他材料相比都更具优势，而且自重轻，建设施工速度快，所以现在已经在建筑行业中得到了普遍的使用。

不过钢结构也存在着较多的缺点，比如在使用过程中，钢结构具有脆断性，这是一个严重影响建筑质量安全的潜在隐患。

此外，疲劳破损问题也是一个非常严重的隐患，这导致钢结构的稳定性存在缺陷。

笔者结合近年来钢结构焊接过程中残余应力产生的不同原因进行分类，并根据不同的产生原因对其进行了分析，提出了具体的解决措施和建议。

1、不同残余应力的分类在钢结构的焊接过程中，由于大量热量高度集中，在焊接结束后焊件内仍存在一定的应力，这些未消除的参与在焊件中的应力就是我们经常提到的焊接残余应力。

根据这种焊接残余应力方向的不同，可以分为纵向焊接残余应力、横向焊接残余应力和沿焊缝厚度方向的焊接残余应力三种。

局部-整体法的优势
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。
03
钢结构焊接中的残余应力测量技术
X射线衍射法
01
02
03
04
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。

焊接结构残余应力分析摘要：焊接残余应力的存在，会直接影响到钢混结构的承载能力。

为了保证焊接结构的安全可靠，准确地推断焊接过程中的力学行为和残余应力是十分重要的。

对于焊接残余应力，以往多是采用切割、钻孔等试验测量方法，不但费时费力，而且受到许多条件的限制，结果数据误差也会很大。

关键词：焊接残余应力；有限元；对接焊缝一、焊接残余应力的概念焊接构件由焊接而产生的内应力称之为焊接应力，按作用时间可分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。

焊接过程中，某一瞬时的焊接应力称之为焊接瞬时应力，它随时间而变化；焊后残留在焊件内的焊接应力称之为焊接残余应力。

焊接残余应力为热应力（主要为冷却应力），相变应力可再叠加其上。

在冷焊、扩散焊、滚轧敷层和爆炸敷层等情况下，冷加工作用力是残余应力的源泉，它可单独作用，也可能附加于上述热效应之上。

二、焊接残余应力产生的原因焊接过程是一个先局部加热，然后再冷却的过程。

焊件在焊接时产生的变形称为热变形，焊件冷却后产生的变形称为焊接残余变形，这时焊件中的应力称为焊接残余应力。

焊接应力包括沿焊缝长度方向的纵向焊接应力，垂直于焊缝长度方向的横向焊接应力和沿厚度方向的焊接应力。

焊接残余应力产生的主要原因是由焊接过程中不均匀加热所引起的。

焊接应力按其发生源来区分，有如下3种情况：（1）直接应力是进行不均匀加热和冷却的结果，它取决于加热和冷却时的温度梯度，是形成焊接残余应力的主要原因。

（2）间接应力是由焊前加工状况所造成的压力。

构件若经历过轧制或拉拔时，都会使之具有此类残余应力。

这种残余应力在某种场合下会叠加到焊接残余应力上去，而在焊后的变形过程中，往往也具有附加性的影响。

另外，焊件受外界约束产生的附加应力也属于此类应力。

（3）组织应力是由组织变化而产生的应力，也就是相变造成的比容变化而产生的应力。

它虽然因含碳量和材料其它成分不同而有异，但一般情况下，这种影响必须要加以考虑的是，发生相变的温度和平均冷却速度。

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。

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。

钢结构焊接残余应力的影响因素与控制摘要焊接残余应力对钢结构的刚度、稳定性、疲劳性能产生影响。

焊接残余应力的影响因素、控制。

关键词焊接残余应力；因素；控制钢结构焊接是局部被高温加热、熔化，加热区域受热膨胀，随后连续冷却收缩凝固的过程。

过程中焊件存在应力场、温度场和变形场及显微组织状态场的变化，且相互影响。

当产生的热应力、相变应力、超过材料屈服极限时，在焊缝及近焊缝区产生拉应力和母材的压应力在数值上达到自身平衡时的应力状态，称为焊接残余应力。

焊接残余应力沿焊缝横向、纵向及板材厚度方向分布，对钢结构的刚度、稳定性、疲劳性能产生影响。

1 焊接残余应力的影响因素1）焊接热源。

焊接时对焊件进行局部加热，热源中心温度达1600 ℃以上，焊件上每一点距焊缝的距离不同，其温度在瞬间都在变化，温度场随时改变。

且热输入的不均匀性更增加了焊件的温度梯度，影响焊接残余应力的大小。

焊件冷却时一般是在自然条件下进行的，从800 ℃冷却至500 ℃所需的时间t8/5决定热影响区域的金相组织，影响焊接残余应力、应变的大小。

2）焊接材料。

母材的熔化温度Tm高时引起高的焊接残余应力。

线膨胀系数a、弹性模量E、屈服强度σS随温度变化，影响焊接残余应力的大小。

不同的母材其变化的总体规律是：高温条件下线膨胀系数α随温度的增加而呈线性增加；屈服强度σS、弹性模量E根据母材的不同在不同的温度区间呈曲线或直线下降。

3）相变时比容变化。

钢材加热及冷却发生相变引起比容及性能的变化。

一般情况下钢材由奥氏体转变为铁素体、珠光体的温度在700 ℃以上，不影响残余应力。

但随着冷却速度的加快或合金及碳元素的增加，在低温下发生γ-α相变，体积膨胀，产生压缩焊接残余应力。

4）焊接参数。

正常焊接条件下，在保持焊接电流不变的情况下，提高焊接速度，焊接温度场变细长，温度梯度增加，焊接残余应力增大；在保持焊接速度不变的情况下，增大焊接电流，焊接温度场变长且宽，温度梯度增加，焊接残余应力增大。

浅析钢结构焊接残余应力及焊接变形控制摘要：焊接是钢结构施工中的基础技术，发挥着重要作用，但焊接残余应力的产生也是其难以避免的缺陷。

基于此，本文先是从产生原因、影响、控制措施三个方面研究了钢结构焊接残余应力，然后分析了焊接变形控制。

关键词：钢结构；焊接残余应力；焊接变形引言：随着我国工业技术的广泛提高，焊接技术变得越来越精细化。

焊接技术具有着操作便捷、经济节约的优势，但也存在残余应力的消极影响。

为了保障钢结构的质量和稳定，研究钢结构焊接残余应力及焊接变形控制具有重要意义。

一、钢结构焊接残余应力分析（一）焊接残余应力的产生原因1.材料性能造成残余应力的产生钢结构在焊接过程中，由于焊接加热让钢结构上受热不均匀，温度呈现出梯度冷却变化，从而产生了焊接残余应力。

造成受热不均匀的物理原因是，钢结构部件的材料性质不同，对于温度的反应也大不相同，所体现出来的比热容也不同，焊接部位结构上发生相应的变化。

另外焊接部位的导热系数、膨胀系数、密度等性质，造成焊接部位发生受热不均匀的现象，由此产生了残余应力。

2.热源不同造成的残余应力在焊接的时候，由于接入了不同的焊接热源也影响了残余应力的产生。

对金属进行的焊接需要电能、化学能、机械能等。

相对应的焊接热源包括电焊热源、电阻焊热源等等。

由于焊接过程中使用不同种类的热源，钢构件中产生的温度场也不同，由此钢构件上产生的残余应力也就大不相同，对于钢结构变形也产生大不相同的影响。

在进行钢构件的焊接操作时，需要根据钢材的材料选择合适的焊接热源，来减少残余应力的影响。

3.其他原因其他原因造成的残余应力，包括钢结构在操作焊接之前，对于钢结构器件进行处理，使钢结构部件得到过轧刹，那么焊接操作将受到影响，残余应力因此而产生。

焊接操作中钢结构的物理性质也会影响到残余应力产生[1]。

（二）焊接残余应力带来的影响1.疲劳强度低残余应力会影响到钢构件的疲劳强度，也就是影响到焊接结构使用年限，钢结构使用寿命是检验质量的重要标准。

钢结构残余应力控制技术探析作者：李宏来源：《城市建设理论研究》2013年第20期摘要：在对钢结构进行焊接时，残余应力是影响钢结构稳定性与承载能力的主要因素，也提高了焊接操作的难度。

根据钢结构的结构特点，合理的制定焊接工艺，减少残余应力产生的可能性，具有十分重要的现实意义。

本文对焊接应力产生的原因进行了分析，然后针对性的提出了控制钢结构残余应力的措施，以供同行参考。

关键字：钢结构；残余应力；工艺措施中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：一、焊接应力产生的原因如果在焊接过程中操作不当，则极易产生焊接应力的现象。

焊接应力产生最本质的原因就是受热不均，同时还受金属收缩率、钢结构的刚性等因素影响。

此外，焊缝在构件中所处的位置、焊接工序的顺序、焊接电流等因素，如果选取不合理，也会产生焊接应力。

1、焊件的不均匀受热在焊接时，如果构件受热不均匀，当过热位置的温度使钢材发生屈服现象时，构件就会产生一定量的形变，在焊接结束后，就会产生残余应力[1]。

在焊接过程中，钢材受热会出现拉长变形，在冷却后，会进行收缩，如果收缩的彻底，则焊件的残余应力小，变形大；如果收缩不完全，则残余应力大，变形小。

2、焊缝金属的收缩在焊缝内熔融的焊丝固化冷却后，会产生一定的收缩，但由于熔融的焊丝与构件在加热的状态下，已融为一体，因此，熔融的焊丝在收缩时会受到构件的约束和影响。

这样，在收缩的过程中就会产生变形，同时也会出现残余应力。

此外，在焊接过程中，一条焊缝无法在同一时间内完成，先完成焊接的部分在固化冷却后，会约束后面焊接部分的冷却收缩，这一过程中，也会产生残余应力。

3、焊件的刚性与拘束焊接应力受焊件刚性与拘束的影响也很大。

焊件的刚性是指焊件坚硬不易变形的程度；焊件的拘束是指周边的构件对焊件变形的限制和影响。

刚性是钢材自身的特性，与构件的材质、尺寸和横截面有关，属于内因；拘束是外界对构件的作用，属于外因[2]。

构件的刚性愈强、周边的拘束愈大，焊接应力就愈大，焊接产生的变形就愈不明显；相反，如果构件的刚性较弱、周边的拘束也较小，则焊接应力就较小，焊接产生的变形就愈严重。

焊接残余应力和焊接变形对钢结构的影响以及消除和调整的措施摘要：焊接残余应力和焊接变形是钢结构产生变形和开裂的主要原因。

本文以焊接残余应力和焊接变形为对象，分别讨论了残余应力对钢结构刚度、静力强度、疲劳强度、应力腐蚀等的影响，促使结构发生脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀开裂、低温变脆等以及造成的焊接变形的种类。

应采取措施对焊接残余应力和焊接变形加以消除和调整。

关键词：钢结构焊接残余应力焊接变形钢结构是钢材通过一定的设计方法做成构件，构件再通过一定的连接方式连接成的整体结构承力体系或传力体系。

连接方式及其质量优劣直接影响钢结构的工作性能。

焊接连接是目前钢结构最主要的连接方式。

但在焊接过程中，在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部的裂缝一旦发生，就容易扩展到整体。

一、焊接残余应力钢材的焊接是一个不均匀的加热和冷却的过程。

在施焊时，焊缝及其附近区域的温度很高，而临近区域温度则急剧的下降，导致不均匀的温度场。

不均匀的温度场产生不均匀的膨胀，温度低的区域膨胀量小限制了高温度区域钢材的膨胀。

当焊接温度场消失后，构件内部产生应力，这种应力称为焊接残余应力。

（一）焊接残余应力对钢结构的影响1.对钢结构刚度的影响焊接残余应力使构件的有效截面减小，丧失进一步承受外载的能力。

焊接残余应力的存在还会增大结构的变形，降低结构的刚度。

2.对静力强度的影响由于焊接应力的自相平衡，使受压区和受拉区的面积相等。

构件全截面达到屈服强度所承受的外力与无焊接应力的轴心受拉构件全截面达到屈服强度时的应力相等，因此不影响静力强度。

3.对疲劳强度的影响残余应力的存在使应力循环发生偏移。

这种偏移，只改变其平均值，不改变其幅值。

当应力循环的平均值增加时，其极限幅值就降低，反之则提高。

4.对应力腐蚀开裂的影响应力腐蚀开裂是拉伸残余应力和化学腐蚀作用下产生裂纹的现象，在一定材料和介质的组合下发生。

钢结构焊接残余应力产生的原因引言：钢结构焊接是一种常见的连接方法，但在焊接过程中会产生残余应力。

了解焊接残余应力产生的原因对于有效控制焊接质量和延长结构寿命至关重要。

本文将就钢结构焊接残余应力产生的原因进行探讨。

一、热应力引起的残余应力焊接过程中，高温会导致焊接区域的局部膨胀，而冷却后又会收缩。

这种温度变化引起的热应力会在焊接接头中产生残余应力。

热应力主要来源于以下几个方面：1.1. 焊接热源焊接电弧产生的高温会使焊接接头局部加热，导致局部膨胀。

当焊接材料冷却后，由于不同部位的冷却速度不同，会产生不均匀的收缩，进而引起残余应力。

1.2. 焊接过程中的热传导焊接过程中，焊接热源会引发热传导，使焊接接头周围的材料温度升高。

随着温度的升高，材料的热膨胀系数也会增大，从而产生热应力。

1.3. 相变引起的体积变化在焊接过程中，金属材料会经历固态到液态的相变，这个过程伴随着体积的变化。

当焊接材料冷却后，由于相变引起的体积变化不均匀，会导致残余应力的产生。

二、冷却引起的残余应力焊接完成后，焊接接头会经历冷却过程。

冷却过程中，焊接接头会逐渐降温，从而引发残余应力。

冷却引起的残余应力主要有以下几个原因：2.1. 不均匀的冷却速度焊接接头不同部位的冷却速度不同，由于冷却速度的差异，会导致焊接接头内部产生不均匀的残余应力。

例如，焊接接头的外侧由于与外界的接触，冷却速度较快，而内部由于受到周围材料的影响，冷却速度较慢。

2.2. 不同材料的热膨胀系数不同焊接接头通常由多种材料组成，而不同材料的热膨胀系数也不相同。

在冷却过程中，由于不同材料的收缩率不同，会导致焊接接头产生残余应力。

2.3. 结构约束焊接接头通常是固定在结构中的一部分，而结构的约束会限制焊接接头的自由收缩。

当焊接接头因冷却而收缩时，受到结构的约束，会产生残余应力。

三、应力集中引起的残余应力焊接接头通常是由多个焊缝组成的，而焊缝的几何形状和尺寸会导致应力集中。

钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术3篇钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术1钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术钢结构焊接是建筑结构中常用的工艺之一，但是由于焊接时产生的高温热量，焊接残余应力和变形难以避免，这些应力和变形可能会对结构的安全和稳定造成潜在隐患。

因此，有效控制焊接残余变形和应力，是一个非常重要的技术难题。

钢结构焊接残余应力的产生机理在钢结构的焊接过程中，由于热量传递的不均匀性，焊接过程中的热量会产生相应的温度场分布及相对应的应力场分布，因为的热收缩效应。

所以在焊接过程中，焊缝的两侧会发生不同程度的膨胀和收缩，从而使得焊接结构产生内部应力。

如果不能及时有效地控制这些内部应力，就有可能导致焊接结构的变形和应力过大，从而影响结构的安全和稳定。

控制焊接残余应力和变形的方法目前，主要有两种控制焊接残余应力和变形的方法：梁法和岛法。

1.梁法梁法是指在焊接完成后的金属结构上，应用钢板或角钢作为梁的支撑，可以通过其弯曲作用产生相应的反应力，从而对焊接残余应力和变形进行压制。

此方法的控制能力强，控制效果好，但是由于需要在焊接后使用，会增加一定的成本和工期。

2.岛法岛法是指在焊接过程中，对焊接结构进行分割，形成一个个的“岛”，在每个“岛”施加一定的压力，以弥补热收缩引起的应力和变形。

此方法不仅可以控制焊接结构的应力和变形，而且可以减少因热量传递不均匀而造成的烧损现象。

但是，该方法的应用需要熟练的技能和经验，否则会影响焊接质量。

除了上述方法外，其他控制焊接残余应力和变形的方法还有预热、后热等方法，但是这些方法也存在一定的局限性。

结论钢结构焊接残余应力和变形的控制是一项非常重要的技术任务，其实现需要掌握相应的技术方法和控制技术。

在实践中，需要根据具体情况选择适当的控制方法，同时对于技术的操作也需要进行严格的控制和监督，以确保焊接结构的质量和安全性钢结构焊接残余应力和变形的控制对于结构的安全性和稳定性至关重要，目前主要有梁法和岛法两种方法。