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1、2011年6月滁州职业技术学院学报Jun.2011第十卷第2期JOURNALOFCHUZHOUVOCATIONAL＆TECHNICALCOLLEGEVol．10No．2焊接残余应力的危害及处理方法蒋莉莎（安徽省滁州市水利勘测设计院，安徽滁州239000）摘要：焊接残余应力是焊件产生变形和开裂等缺陷的主要原因，本文主要介绍建筑钢结构中焊接残余应力的产生原因及其危害。并简要介绍处理焊接残余应力的方法，希望能够对今后提高产品的内部质量、提高构件的寿命及减少安全隐患方面提供一些有效对策。关键词：钢结构；焊接残余应力；刚度
2、；强度中图分类号：TG404文献标识码：A文章编号：1003－5060（2011）02－0064－02[1]引言着重大的意义。随着我国国民经济的不断发展和科学技术的进一、焊接残余应力的产生原因步，钢结构在我国的应用范围不断扩大。钢结构的主焊接残余应力（weldingresidualstresses）简称焊要优点是材料强度高、结构自重轻、有良好的延性、抗接应力，有沿焊缝长度方向的纵向残余应力，垂直于震性能好、工业化程度高等，能满足建筑上大跨度、大焊缝长度方向的横向残余应力和沿厚度方向的焊接空间以及多用途的各种要求，
3、同时施工速度快。连接应力。在钢结构中普遍存在，占有重要的地位。钢结构中实（一）纵向焊接应力现连接的方式可分为两大类：焊缝连接和紧固件（螺纵向焊接应力就是平行于焊缝长度方向的应力。栓、铆钉等）连接。铆钉连接由于费钢费工,现在除了在施焊时，钢板中会产生不均匀的温度场,从而产生一些重型和经常受动力荷载作用的结构仍然采用外,不均匀的膨胀（图1）。温度高的钢材膨胀大，但受到已很少采用铆钉连接。近年发展起来的高强螺栓的连两侧温度较小、膨胀量较小的钢材所限制，产生了热接,虽具有很大的发展前途,但就目前而言,螺栓连接塑性压缩。焊
4、缝冷却时，被塑形压缩的焊缝区趋向于仍非主要的连接方式,焊缝连接是现代钢结构中最主缩短，但受到两侧钢材的限制而产生纵向拉应力。在要的连接方式。它的优点是构造简单，任何形式的构低碳钢和低合金钢中，这种拉应力经常达到钢材的件都可直接相连；用料经济，不削弱截面；制作加工方屈服强度。焊接应力是一种无荷载作用下的内应力，便，即可手工施焊也可实现自动化操作；连接的封闭因此会在焊件内部自相平衡，这就必然在距焊缝稍[2][3]性好，结构刚度大，整体性较好。目前在工业与民用建远处产生压应力。筑结构中,焊接结构已占绝对优势。然而，金属
5、构件在焊接过程中的不均匀加热会在焊接构件的内部产生应力，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构件受力时变形增加，降低了构件的的刚度和稳定性以及结构疲劳强度。因此，研究构件中的焊接残余应力对生产和科学试验都有图1施焊时焊缝及附近的温度场和焊接残余应力收稿日期：2011-06-07作者简介：蒋莉莎(1983-)，女，安徽滁州人，滁州市水利设计院助理工程师。·64·专业研究与技术实践焊接残余应力的危害及处理方法2011年第2期（二）横向焊接应力受压焊件在外载作用下，
6、其截面实际应力是荷横向焊接应力的方向与焊缝长度垂直,产生横向载应力与残余应力的叠加，使部分截面提前屈服而焊接应力的原因可分为2个方面。：一是由于焊缝纵进入塑性状态。由于这部分截面提前退出工作，导致向收缩，使两块钢板趋向于形成反方向的弯曲变形，有效截面减小，惯性矩下降，整体稳定性降低。但实际上焊缝将两块钢板连成整体，不能分开，于是（三）对结构刚度的影响两块板的中间产生横向拉应力，而两端则产生压应构件上的焊接残余应力会降低结构的刚度。当力（图2b）。二是由于先焊的焊缝已经凝固，会阻止后外荷载产生的应力s与结构中某区域
7、的残余应力叠焊焊缝在横向自由膨胀，使其发生横向塑形压缩变加之和达到屈服点fy时,这一区域的材料就会产生形。当焊缝冷却时，后焊焊缝的收缩受到已凝固的焊局部塑性变形,丧失了进一步承受外荷载的能力,造缝限制而产生横向拉应力，而先焊部分则产生横向成结构的有效截面积减小,结构的刚度也随之降低。压应力，在最后施焊的末端的焊缝中必然产生拉应构件上有纵向和横向焊缝时(例如工字梁上的肋板焊力（图2c）。焊缝的横向应力是上述两种应力合成的缝),或经过火焰校正,都可能在较大的截面上产生残结果（图2d）余拉伸应力,虽然在构件长度上的分布
8、范围并不太大,但是它们对刚度仍然能有较大的影响。特别是采用大量火焰校正后的焊接梁,在加载时刚度和卸载时的回弹量可能有较明显的下降,对于尺寸精确度和稳定性要求较高的结构是不容忽视的。（四）对疲劳强度的影响（a）（b）（c）（d）钢材在循环应力多次反复作用下裂缝生成、扩图2焊缝的横向残余应力展以致断裂破坏的现象称为钢材的疲劳。残余应力（三）厚度方向的焊接应力的存在使动荷载产生
