焊接应力及处理.docx

焊接接头的应力

（1）应力集中的概念

定义

由于焊接的形状和焊缝布置的特点，焊接接头工作应力的分布是不均匀的，其最大应力σmax比平均应力σm值高，这种情况称应力集中。

表达式：KT=σmax／σm。

焊接接头中存在应力集中的影响因素

①焊接工艺缺陷、冶金缺陷、夹渣、气孔、咬边、未焊透均会引起应力集中、其中咬边、未焊透较为严重。

②不合理的焊缝外形。不同焊缝形状会引起不同程度的应力集中。

③接头型式：不同接头型式引起应力集中不同。

④制造过程中的缺陷。

⑤焊接残余应力。

（2）焊接应力的形成以及危害

表现在焊接区收缩时因受阻而发生拉应变,当超过材料的最大拉应变(产生断裂的拉应变)则会在焊接区造成裂纹,当残余应力与焊缝中残存的氢结合时,还会促使热影响区硬化,导致冷裂纹及延迟裂纹的产生;

焊接残余应力的存在还会降低焊接区金属的塑性和抗疲劳强度,这对承受动载荷的结构危害很大;同时当残余应力与特定介质的腐蚀作用结合时,还会引起裂纹状腐蚀,即所谓应力腐蚀,研究结果表明,变形和残余应力对金属材料的主要影响,在于使金属从均匀腐蚀转变为局部腐蚀,即转变为晶间或穿晶腐蚀。

（3）常用的消除应力

目前国内消除焊接应力技术主要包括热处理法、冲击法(振动时效、爆炸法、锤击、喷丸等)以及机械拉伸法(液压过载法、温差拉伸法等)。

热处理法是将容器加热到550～650℃,最高不能超过材料的相变点或钢材自身的回火温度,保温一段时间后缓慢冷却的过程。当钢材的温度升高时,其屈服强度下降,这样原有的弹性应变会成为塑性应变,从而使应力松弛。消除应力热处理质量的好坏关键在于对加热温度,保温时间以及温度的均匀性等工艺参数进行控制。热处理的温度越高,保温时间越长,应力消除的越彻底,研究证明,经过消除应力热处理后工件的应力一般能消除60%～80%以上。