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焊接应力与变形及其预防和校正措施焊件不均匀局部加热和冷却是导致焊接应力和变形产生的根本原因。
1.焊接变形的基本形式a)收缩（纵向、横向）变形 b)角变形 c)弯曲变形 d)波浪变形 e)扭曲变形 f)错边（长度方向、厚度方向）变形σ＞σs时，产生变形σ＞σb时，产生裂纹，甚至断裂2.预防和减小焊接应力及变形的措施1）合理设计焊接结构（减少焊缝长度和截面积、尽量采用对称焊缝、避免交叉焊缝）；2）焊前预热（焊后冷却时，加热区与焊缝同时收缩。
此法称为加热减应区法：如图a)焊前b)焊后）；3）反变形法4）刚性固定法5）选择合理焊接顺序a)焊接顺序应能使焊件自由收缩 b)对称焊接法 c)长焊缝的分段焊法 d)工字梁的焊接方法6）锤击焊缝法3.焊接变形的校正1）机械矫正法a)压力矫正 b)锤击矫正变形的步骤2）火焰矫正法a）T形梁的火焰矫正 b)薄板波浪变形的火焰矫正4.焊接接头设计1）焊接结构应尽量选用型材成冲压件a)用四块钢板焊成 b)用两根槽钢焊成 c)用两根钢板弯曲后焊成 d)容器上的铸钢件法兰2）合理布置焊缝①焊缝布置应尽量分散a)、b)、c)不合理 d)、e)、f)合理②焊缝和位置应尽量对称布置a)、b)不合理 c)、d)、e)合理③尽量减少构件成焊件接头部位的应力集中a)不合理 b)合理④焊缝应避开最大应力和应力集中部位a)、b)、c)、d)不合理 e)、f)、g)、h)合理⑤对不同厚度钢板的受力对接接头，要采用工艺措施⑥在满足使用要求的前提下，应尽量减少焊缝对结构附加应力的影响a)次要焊缝影响主要受力构件 b)附加元件（卡箍）代替次要焊缝。
焊接应力与变形：4.2.1 焊接变形和残余应力的不利影响：焊接变形{1.影响工件形状、尺寸精度2.影响组装质量3.增大制造成本———矫正变形费工、费时4.降低承载能力———变形产生了附加应力焊接应力{1.降低承载能力2.引起焊接裂纹，甚至脆断3.在腐蚀介质中，产生应力腐蚀裂纹4.引起变形4.2.2 焊接变形和应力的产生原因：根本原因：对焊件进行的不均匀加热和冷却，如图6-2-8焊接应力{焊接加热时，焊缝区受压力应力（因膨胀受阻，用符号“-”表示）远离焊缝区手拉应力（用符号“+”表示）焊后冷却时，焊缝受拉应力（因收缩受阻），远离焊缝区受压应力焊接变形：当焊接应力超过金属σｓ时，焊件将产生变形焊接应力和焊接变形总是同时存在，不会单独存在，当母材塑性较好，结构刚度较小时，焊接变形较大而应力较小；反之，则应力较大而变形较小。
4.2.3 焊接变形的控制和矫正：4.2.3.1 焊接变形的基本形式，如图6-2-9如图6-2-9 常见的焊接残余变形的类型1、2---纵向收缩量 3---横向收缩量 4、5---角变形量 f---挠度（1）收缩变形：即焊件沿焊缝的纵向和横向尺寸减少，是由于焊缝区的纵向和横向收缩引起的。
如图5-2-9 a（2）角变形：即相连接的构件间的角度发生改变，一般是由于焊缝区的横向收缩在焊件厚度上分布不均匀引起的。
如图5-2-9b（3）弯曲变形：即焊件产生弯曲。
通常是由焊缝区的纵向或横向收缩引起的。
如图5-2-9c（4）扭曲变形：即焊件沿轴线方向发生扭转，与角焊缝引起的角度形沿焊接方向逐渐增大有关。
如图5-2-9d（5）失稳变形（波浪变形）：一般是由沿板面方向的压应力作用引起的。
如图5-2-9e4.2.3.2 控制焊接变形的措施（1）设计措施（详见焊接结构设计）尽量减少焊缝的数量和尺寸，合理选用焊缝的截面形状，合理安排焊缝位置──尽量使焊缝对称或接近于构件截面的中性轴（以减少弯曲变形）。
如图6-2-10图6-2-10 焊缝位置安排（2）工艺措施①反变形法：即焊前使构件产生与焊接残余变形方向相反的变形，使焊后变形相互抵消。
减少焊接接应力和焊接变形的措施1.选择适当的焊接参数：根据材料的种类和厚度选择合适的焊接电流、电压和焊接速度等参数，以降低焊接接应力和变形的风险。
同时，选择低温软化点的金属填充材料，如铜等，可以降低焊接接应力。
2.采用适当的焊接序列：通过改变焊接顺序，可以降低焊接过程中的接应力和变形。
在多次焊接时，从最中心的部位开始焊接，逐渐向两边延伸。
这样可以避免焊接热量集中在一个地方，减少局部热变形。
3.采用预热和后热处理：预热可以提高焊接材料的可塑性，改善焊接接头的焊接性能。
一般情况下，预热温度为焊接材料的临界温度的50%-70%。
预热后的焊接接头，在焊接完成后应进行后热处理，即将焊接接头加热至临界温度以下保温一段时间，然后缓慢冷却，以进一步消除焊接接头内应力。
4.使用焊接夹具：焊接夹具可以固定工件，减少焊接过程中的变形。
夹具应设计合理，以便保证焊接接头位置准确，但对于自由热变形而言，应当尽量减少夹具的使用。
5.控制焊接热输入量：合理控制焊接过程中的热输入量，以确保焊接接头不过热。
可以采用间歇焊接的方法，在焊接过程中适时停止加热，让工件冷却一段时间以减少热输入。
6.采用适当的接头形状：通过改变焊缝的形状，可以减少焊接过程中的接应力。
一般情况下，V型焊缝和锂阳角焊缝对于减少焊接变形效果较好。
7.选择适当的焊接方式：对于大型工件，可以采用多层焊接或间断焊接的方式进行，以减少焊接材料的热量。
对于特殊形状的工件，可以选择其他焊接方法，如电阻焊、激光焊等。
8.控制冷却速度：焊接完成后，要注意控制冷却速度，避免过快的冷却。
可以采用包裹式焊接，焊接完毕后用保温材料将焊接接头包裹起来，使其缓慢冷却，以减少残余应力。
焊接应力和变形影响因素分析焊接应力和变形是焊接过程中不可避免的问题，对于焊接工艺和焊接接头的质量有着重要的影响。
本文将从焊接应力和变形的定义和影响因素入手，分析其对焊接质量的影响，并提出几种常用的控制焊接应力和变形的方法。
焊接应力是指焊接过程中产生的应力，包括热应力和残余应力。
热应力是由于焊接过程中产生的温度差引起的，而残余应力是由于焊缝冷却后产生的体积变化不一致引起的。
焊接变形指的是焊接过程中工件的形状发生改变。
焊接应力和变形的主要影响因素包括焊接材料的热膨胀系数、焊接过程中的热输入、焊接接头的几何形状和尺寸、焊接顺序等。
焊接材料的热膨胀系数是影响焊接应力和变形的重要因素之一。
不同材料的热膨胀系数不同，当焊接材料之间存在温度差时，就会产生应力。
一般来说，焊接接头的应力和变形与焊材的热膨胀系数成正比，因此在设计焊接接头时要考虑到材料的热膨胀系数，以减小应力和变形的产生。
焊接过程中的热输入也是影响焊接应力和变形的重要因素之一。
在焊接过程中，热输入的大小直接影响到焊接接头的温度分布和热量分布。
当热输入较大时，焊接接头受热均匀，产生的应力和变形较小；而当热输入较小时，焊接接头受热不均匀，可能产生较大的应力和变形。
因此，合理控制焊接过程中的热输入是减小焊接应力和变形的关键。
焊接接头的几何形状和尺寸也会影响焊接应力和变形的产生。
一般来说，焊接接头的表面积越大，焊接应力和变形越大。
因此，设计焊接接头时应考虑到减小焊接接头的表面积，以减少焊接应力和变形的产生。
焊接的顺序也会对焊接应力和变形产生影响。
一般来说，焊接时应从中心向两端均匀进行，避免集中焊接导致应力集中和变形集中。
此外，还应根据焊接接头的形状和特点，确定合适的焊接顺序，以减小应力和变形的产生。
为了控制焊接应力和变形，常用的方法包括预应力焊接、焊接变形补偿和焊接过程监测与控制等。
预应力焊接是通过给焊接材料施加预应力来减小焊接应力和变形的方法。
焊接变形补偿是通过在设计焊接结构时采用特殊形状和尺寸，以使其在焊接后的变形能够补偿焊接应力和变形。
焊接变形的影响因素和控制焊接变形是指焊接过程中，由于热应力和冷却被限制而引起的组件形状或尺寸的变化。
焊接变形不仅会影响组件的外观与尺寸精度，还可能导致应力集中、裂纹或变形失真。
因此，在实际焊接过程中，需要采取一系列措施来控制焊接变形。
影响焊接变形的因素主要有以下几点：1.材料的选择：材料的焊接温度和热膨胀系数不同，会导致热应力和冷却应力的不同，从而影响焊接变形。
因此，在选择材料时，应尽量选择具有相似热膨胀系数的材料，以减小焊接变形。
2.焊接方式的选择：不同的焊接方式对焊接变形的影响不同。
通常来说，焊接时应尽量选择低热输入的焊接方式，以减小热应力和冷却应力的产生。
3.焊接顺序的控制：焊接顺序的合理控制对减小焊接变形至关重要。
一般而言，由内而外、由下而上的焊接顺序有利于减小焊接变形。
此外，还可以通过跳焊、局部预热等方法控制焊接变形。
4.夹持和固定：夹持和固定可以有效地限制焊接件的变形。
在焊接过程中，应合理设计夹具，使其能够夹持和固定焊接件，从而减小翘曲和弯曲等变形。
5.控制焊接参数：焊接参数的选择对焊接变形也有重要影响。
例如，焊接电流、焊接速度、焊接温度等参数的调整可以控制焊接时的热应力和冷却应力，从而减小焊接变形。
6.预留余量：在焊接件的设计中，应留有一定的余量，以便在焊接变形时能够进行调整。
通过预留余量，可以降低焊接变形对工件的影响，提高焊接件的尺寸精度。
7.热处理：焊接件在焊接后进行热处理，可以通过回火、退火等方法来消除部分焊接应力，从而减小焊接变形。
总之，焊接变形是不可避免的，但通过合理的材料选择、焊接方式选择、焊接顺序控制、夹持固定、焊接参数调控、预留余量设计以及热处理等方法，可以有效地控制焊接变形，提高焊接质量和工件精度。
焊接应力产生的原因及处理方法焊接是一种常见的金属连接方法，常用于制造业和修复工程中。
然而，焊接过程中产生的焊接应力却是一个常见的问题，可能导致焊接结构的变形、开裂甚至破坏。
了解和处理焊接应力是非常重要的。
一、焊接应力的原因1. 温度梯度引起的收缩应力：焊接过程中，焊接区域会受到短时间内的高温冲击，而周围区域的金属温度则较低。
这样的温度梯度将导致焊接区域产生热收缩，而周围区域则保持相对稳定，从而引起焊接应力。
2. 相变引起的体积变化：在焊接过程中，金属的结构可能发生相变，如固态相变或晶体结构重排。
这些相变往往伴随着体积的变化，从而引起焊接区域的应力。
3. 材料匹配问题：如果焊接材料与基材存在差异，如化学成分、热膨胀系数等方面的不匹配，焊接过程中可能会引起应力。
4. 焊接变形的限制：焊接过程中，由于局部加热和相变的影响，金属可能发生形状变化。
而焊接变形的限制，如约束或夹具，会阻碍焊接结构的自由变形，从而产生应力。
5. 焊接过程参数的选择：焊接过程中的工艺参数选择不当，例如焊接速度、电弧电流或电压等方面的选择错误，可能导致焊接区域过热或冷却不充分，进而产生焊接应力。
二、焊接应力的处理方法1. 预热和后热处理：预热焊接材料可以减少焊接区域的温度梯度，从而降低焊接应力的产生。
后热处理可以通过对焊接结构进行加热和冷却的控制，缓解或消除焊接应力。
2. 选择合适的焊接材料：选择合适的焊接材料，包括焊丝、焊条和填充材料，可以减少焊接区域与基材之间的差异，从而降低焊接应力。
3. 使用轻量化结构设计：在焊接结构的设计过程中，考虑减少焊接材料的使用量，避免产生不必要的焊接应力。
4. 控制焊接过程参数：通过合理选择焊接速度、电流、电压等参数，控制焊接过程的热输入和冷却速度，从而降低焊接应力的产生。
5. 合理约束和夹具设计：在焊接过程中，合理约束和夹具的设计可以防止过大的焊接变形，减少焊接应力的产生。
三、对焊接应力的个人观点和理解焊接应力是焊接过程中的一个常见问题，对于确保焊接结构的长期稳定和性能的发挥至关重要。
影响焊接应力和焊接变形的因素及控制措施
摘要：本文主要探讨了电站管道焊接过程中常见的焊接变形和焊接应力产生的
主要因素，以及焊接变形和焊接应力的控制措施，希望对以后的焊接工作有一些
帮助。
关键词：焊接变形，焊接应力，热循环，焊接工艺，控制
目前火力发电朝着大容量机组发展，来满足日益增长的用电需求和达到节能减排的重要
目标。
而在火电建设事业中，焊接技术成了一个关键的课题。
在施工过程中，由于焊接产生
的焊接变形和残余应力，严重影响着工程的质量、安装进度和使用性能。
增大了电厂运行的
安全隐患。
因而，急需分析其产生的原因，并积极采用合理的方法予以控制。
焊接过程实际上是在焊件局部区域加热后又冷却凝固的热循环过程，由于不均匀的温度场，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并引起焊接变形。
焊接应力与变形对接头的性能有着较大影响，使得焊件强度、韧性下降。
因此将对焊接
变形产生原因及其影响因素进行分析，针对不同的焊接施工过程特点，采取不同的措施进行
处理，以达到降低或消除焊接变形的目的。
1、影响焊接变形的因素及控制措施
1.1焊缝截面积的影响
焊缝截面积越大，冷却时收缩引起的塑性变形量越大，焊缝面积对纵向，横向的影响趋
势是一致的，而且是主要的影响。
因此，在壁厚相同时，坡口尺寸越大，收缩变形越大。
1.2焊接热输入的影响
一般情况下，热输入大时，加热的高温区范围大，冷却速度慢，使接头塑性变形区增大。
1.3焊接方法和焊接工艺参数的影响
不同焊接方法引起的收缩量也不同。
当焊件的厚度相同时，单层焊的纵向收缩比多层焊
收缩大，这是因为多层焊时，先焊焊道冷却后阻止了后焊焊道的收缩。
焊接工艺参数的影响
主要为线能量。
一般规律是，随着线能量的增加，压缩塑性变形区扩大，因而收缩量增大。
1.4接头形式的影响
在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方法等因素条件相同时，不同的接头形式对纵向、横
向变形量有不同的影响。
在电站管道焊接中，接头形式一般是对接接头并且是单面焊双面成型。
对接接头在单道焊的情况下，其焊缝横向收缩比较大，在单面焊时坡口角度大，管壁上、下收缩量差别大，因而角变形较大。
1.5焊接层数的影响
1)横向收缩：在对接接头多层焊接时，第一层焊缝的横向收缩符合对接焊的一般条件和
变形规律。
第一层以后相当于无间隙对接焊，接近于盖面焊道，因此，收缩变形相对较小。
2)纵向收缩：多层焊接时，每层焊缝的热输入比一次完成的单层焊时的热输入小得多，加热
范围窄，冷却快，产生的收缩变形小很多，而且前层焊缝焊成后都对下层焊缝形成约束。
因此，多层焊时的纵向收缩变形比单层焊时小，而且焊的层数越多，纵向变形越小。
由于各种因素的综合作用，焊接残余变形的规律比较复杂，了解各因素单独作用的影响
便于对工程具体情况做具体分析。
所以，了解焊接变形产生的原因和影响因素，则可以采取
以下控制变形的措施：
1)减小焊缝截面积，在得到完整、无超标缺陷焊缝的前提下，尽可能采用较小的坡口尺寸。
2)厚壁管道焊接尽可能采用多层多道焊代替多层单道焊。
3)尽量采用小的线能量进行焊接。
4)采用刚性夹具固定法控制焊后变形。
5)在焊缝众多的构件组焊时或结构安装时，要采取合理的焊接顺序。
6)设计上要尽量减少焊缝的数量和尺寸，合理布置焊缝，除了要避免焊缝密集以外，还
应使焊缝位置尽可能靠近构件的中和轴，并使焊缝的布置与构件中和轴相对称。
2、影响焊接应力的因素和控制焊接应力的措施
2.1焊接时温度分布不均匀而引起焊接热应力。
2.2焊接时温度梯度变化过大引起组织变化产生组织应力。
2.3在一定的温度及刚度条件下，使焊件在某一瞬时内存在瞬时应力。
2.4焊件上的温度分布不均匀，由于电弧的作用，焊件局部被加热到熔化温度，焊缝与
母材之间形成了很大的温度梯度。
接头的高温区域要求伸长量大而受阻，形成了压应力；而
温度较低的区域伸长量小的部分因抵抗高温区的伸长，形成了拉应力。
2.5焊缝及临近焊缝区在高温时几乎丧失了屈服强度，在应力作用下便会产生塑性变形，冷却后焊件内便形成了残余应力。
2.6焊接变形的矫正费时费工，安装企业首先考虑的是控制变形，往往对控制残余应力
较为忽视，常用一些卡具、支撑以增加刚性来控制变形，与此同时实际上增大了焊后的残余
应力。
焊件焊接时产生瞬时内应力，焊接后产生残余应力，并同时产生残余变形，这是不可避
免的现象。
对于一些本身刚性较大的管件，如壁厚较大，截面本身的惯性矩较大时，虽然变
形会较小，但却同时产生较大的内应力，甚至产生裂纹。
因此，对于一些构件截面厚大，拘
束度大，钢材强度级别高，使用条件恶劣的重要结构要注意焊接应力的控制。
控制应力的目
标是降低其峰值使其均匀分布，有以下几种控制措施：
1)减小焊缝尺寸：焊接内应力由局部热循环而引起，为此，在满足设计要求的条件下，
不应加大焊缝尺寸和层高，要转变焊缝越大越安全的观念。
2)减小焊接拘束度：拘束度越大，焊接应力越大，首先应尽量使焊缝在较小拘束度下焊接，尽可能不用刚性固定的方法控制变形，以免增大焊接拘束度。
3)采取合理的焊接顺序：采取先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝。
先焊拘
束度较大而不能自由收缩的焊缝，后焊拘束度较小而能自由收缩的焊缝。
4)降低焊件刚度，创造自由收缩的条件。
5)锤击法减小焊接残余应力：在每层焊道焊完后立即用圆头敲渣小锤或电动锤击工具均
匀敲击焊缝金属，使其产生塑性延伸变形，并抵消焊缝冷却后承受的局部拉应力。
但根部焊道、坡口内及盖面层与母材坡口面相邻的两侧焊道不宜锤击，以免出现熔合线和近缝区的硬
化或裂纹。
高强度低合金钢，如屈服强度级别大于345MPa时，也不宜用锤击法消除焊接残
余应力。
3、结论
（1）焊接应力和焊接变形是不可避免的，只能采取有效的方法、措施来控制焊接变形
和降低焊接应力。
并对超出规程要求的焊接变形进行矫正，从而既满足焊件强度和使用性能，又满足经济性要求。
（2）只要了解焊接工艺，采用合理的焊接方法和控制措施，就能减少和消除焊后残余
应力和残余变形。
在实践中不断总结、积累焊接经验，综合分析各种因素，采取相应的措施，焊接质量就能得以保证。
参考文献
[1]DL/T869-2012火力发电厂焊接技术规程.
[2]DL/T819-2010火力发电厂热处理技术规程.
[3]DL/T752-2010火力发电厂异种钢焊接技术规程.
[4]DL/T678-2013电站钢结构焊接通用技术条件.
[5]JB/3323-2017焊接材料质量管理规程.
[6]DL/T868-2014焊接工艺评定规程.
作者简介
胡利伟、男、1985、汉族、河南新乡、大学本科、焊接工程师、中国电建集团河南工程
有限公司项目焊接专责，从事电厂锅炉和汽机安装的焊接技术管理工作。
王迪、男、1985、汉族、河南南阳、新乡中益发电有限公司，金属监督主管，从事电厂
锅炉和汽机金属监督工作。
