一、焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形產(chǎn)生原因
鋼結(jié)構(gòu)焊接構(gòu)件在施焊過(guò)程中，焊件局部區(qū)域加熱熔化，隨后又冷卻凝固，由于這不均勻的溫度場(chǎng)導(dǎo)致焊件不均勻膨脹和收縮，產(chǎn)生應(yīng)力和變形，殘存于焊件內(nèi)部，即稱為焊接殘余應(yīng)力和殘余變形。
焊接殘余應(yīng)力和殘余變形產(chǎn)生的原因有兩方面：
Ⅰ）施焊時(shí)焊件上溫度分布不均勻；
Ⅱ）施焊時(shí)有一部分區(qū)域產(chǎn)生了塑性變形。
焊接應(yīng)力是一種沒(méi)有荷載作用下的內(nèi)應(yīng)力（自內(nèi)力），在焊件內(nèi)部自相平衡。焊接應(yīng)力除上述介紹的縱向焊接殘余應(yīng)力（沿焊縫軸線方向）外，還有橫向應(yīng)力（垂直焊縫長(zhǎng)度方向）和厚度方向。
焊接過(guò)程中構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生一些局部鼓起、彎曲、歪斜和扭曲等變形。焊接殘余變形包括縱向收縮、橫向收縮、彎曲變形、角變形和扭曲變形等。通常為其中某幾種變形的組合。例如，開(kāi)單面V型坡口的以對(duì)接焊縫連接的平板可能既發(fā)生兩個(gè)方向的收縮變形，又同時(shí)發(fā)生角變形；收縮變形通�？恐圃煜铝蠒r(shí)預(yù)加收縮余量來(lái)解決；形狀變形則靠合理設(shè)計(jì)、合理制造和焊接工藝來(lái)減小。
二、焊接殘余應(yīng)力和殘余變形的影響
㈠、焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響
1、靜力強(qiáng)度：由于殘余應(yīng)力是自平衡的自內(nèi)力，有殘余應(yīng)力的構(gòu)件的承載力與無(wú)殘余應(yīng)力的完全一樣，所以焊接應(yīng)力對(duì)在常溫下承受靜力荷載的承載力沒(méi)有影響；
2、剛度：由于在殘余拉應(yīng)力區(qū)域提前進(jìn)入塑性狀態(tài)，繼續(xù)增加的外力僅由剩余的彈性區(qū)承擔(dān)，只增大變形，而應(yīng)力保持不變，因此殘余應(yīng)力將使結(jié)構(gòu)變形增加，剛度減小；
3、壓桿的穩(wěn)定承載力：殘余應(yīng)力將使桿件的抗彎剛度減小，從而降低其穩(wěn)定承載力；
4、疲勞強(qiáng)度：由于焊縫中存在三向應(yīng)力，阻礙了塑性變形，使鋼材變脆，使裂紋易于發(fā)生和發(fā)展，因此焊接應(yīng)力將使疲勞強(qiáng)度降低。
㈡、焊接殘余變形的影響
焊接殘余變形不僅影響結(jié)構(gòu)的尺寸，使裝配困難，而且使構(gòu)件產(chǎn)生初偏心和初彎曲等初始缺陷，受荷載時(shí)將產(chǎn)生相應(yīng)的附加內(nèi)力，對(duì)結(jié)構(gòu)的使用和受力不利。例如軸心壓桿，因焊接發(fā)生了彎曲變形，變成了壓彎構(gòu)件，顯然強(qiáng)度和穩(wěn)定承載力都受影響。所以對(duì)殘余變形要加以限制，超出規(guī)定限值必須加以矯正。
三、防止和減少焊接應(yīng)力和變形的措施
焊接殘余應(yīng)力和變形，直接影響到焊接結(jié)構(gòu)的制造和安裝質(zhì)量、受力性能、正常使用和安全可靠，設(shè)計(jì)和制造時(shí)應(yīng)予以充分重視，并采取下列措施盡量減少其影響。
㈠、設(shè)計(jì)方面：為減少焊接應(yīng)力和變形，要進(jìn)行合理的焊縫設(shè)計(jì)，從構(gòu)造上采取一些措施。
1、采用適宜的焊腳尺寸和焊縫長(zhǎng)度，最好采用細(xì)長(zhǎng)焊縫，不用粗短焊縫；
2、焊縫應(yīng)盡可能對(duì)稱布置，不宜過(guò)分集中，以減小焊接殘余變形；
3、應(yīng)盡量避免焊縫三向相交；（因?yàn)槊總�(gè)方向的焊縫都存在著沿焊縫軸線方向的焊接殘余拉應(yīng)力，在相交處形成三向同號(hào)拉應(yīng)力場(chǎng)，使材料變脆。不可避免時(shí)，應(yīng)使主要焊接連接通過(guò)，次要焊縫中斷；梁的腹板、翼緣和加勁肋的相交處肋板應(yīng)切角。）
4、避免仰焊和不方便位置的焊接。
㈡、制造和焊接工藝方面
1、采用合理的施工順序；
2、反變形法；（在掌握焊接殘余變形的規(guī)律后，施焊前給構(gòu)件以一個(gè)和焊接變形相反的預(yù)變形，使構(gòu)件在焊接后產(chǎn)生的焊接變形與之正好抵消。）
3、退火法；（對(duì)于小尺寸焊件，施焊后放入熱源中，加熱至600°C左右并保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻，可消除應(yīng)力；焊后退火處理是消除焊接殘余應(yīng)力最有效的方法。）
4、剛性固定法；（對(duì)焊件施加個(gè)足夠大的外力，使其不能自由收縮而達(dá)到減少殘余變形的目的，方法是用夾具固定或?qū)⒑讣�點(diǎn)焊在厚大的基座上。）
5、錘擊法；（在焊縫冷卻過(guò)程中，用頭部帶小圓弧的小錘輕擊焊縫，使焊縫金屬產(chǎn)生塑性變形，從而得到延伸，這樣可減少焊縫中部的變形，降低焊接應(yīng)力。為防止產(chǎn)生裂紋，敲擊應(yīng)在焊縫塑性較好的熱狀態(tài)時(shí)進(jìn)行。）
6、預(yù)熱法。（在焊接前，對(duì)焊件整體或局部加熱到一定溫度，減少焊縫處與整體的溫度差，使它們盡可能均勻分布和自由收縮，從而減少焊接殘余應(yīng)力。）
四、矯正焊接殘余變形的方法
1、機(jī)械矯正法；用機(jī)械方法對(duì)殘余變形的焊件施加一個(gè)外力使其發(fā)生與殘余變形方向相反的屈服變形，已達(dá)到矯正殘余變形的目的，這種方法屬于冷矯正。
2、火焰矯正（局部加熱法）；它是根據(jù)焊接殘余變形產(chǎn)生的原理，利用局部加熱后的收縮而引起的變形來(lái)矯正已產(chǎn)生的變形，這種方法屬于熱矯正。