可以從設計和工藝兩個方面減小不銹鋼焊接殘余應力和改善殘余應力的分布，如果設計時考慮得周到，往往比單從工藝上解決問題要方便得多。如果設計不合理，單從工藝措施方面是難以解決問題的。因此，在設計焊接結構時要盡量采用能減小和改善不銹鋼焊接殘余應力分布的設計方案，并采用一些必要的工藝措施，以使焊接殘余應力對結構使用性能的不良影響降低到最低程度。
1. 設(she)計措(cuo)施(shi)
①. 盡量減少結(jie)構上焊縫(feng)的(de)數量和焊縫(feng)尺寸
多一條焊縫就多一處內應力(li)源；過大(da)的(de)焊縫尺(chi)寸，焊接(jie)時受熱區(qu)域加大(da)，使引起殘(can)余(yu)應力(li)與變(bian)形(xing)的(de)壓縮塑性(xing)變(bian)形(xing)區(qu)或變(bian)形(xing)增(zeng)大(da)。
②. 避免焊(han)縫過(guo)分集中，焊(han)縫間應(ying)保持(chi)足夠(gou)的距離(li)
焊縫過分集(ji)中不(bu)僅使應(ying)力(li)(li)分布更不(bu)均勻，而(er)且可能出現(xian)雙向或三(san)向復雜(za)的應(ying)力(li)(li)狀(zhuang)態。壓力(li)(li)容器設計規范對焊縫最小間(jian)距有嚴(yan)格的要求，如圖6-8所示。
③. 要盡量防止焊縫密集、交叉
圖(tu)6-9所(suo)示(shi)是焊(han)縫(feng)交叉(cha)的(de)典型實例(li)。焊(han)縫(feng)交叉(cha)會(hui)在相交處(chu)形成(cheng)三軸拉應力狀態，即使高韌性的(de)材料在三軸拉應力場中也(ye)會(hui)完全喪失塑性變形的(de)能力。如能按圖(tu)6-10所(suo)示(shi)對交叉(cha)焊(han)縫(feng)進行處(chu)理(li)，會(hui)明顯(xian)減小焊(han)接殘余(yu)應力。
④. 采用剛性較小的接頭形(xing)式，使焊縫能比較自由(you)地收縮
例如(ru)，采用在鋼(gang)柱(zhu)內挖槽的方(fang)法來減(jian)小(xiao)剛度，如(ru)圖6-11所示。在焊(han)(han)接環(huan)形封(feng)閉(bi)焊(han)(han)縫時，可使內板預(yu)制變形，這樣(yang)焊(han)(han)縫收(shou)縮時有較大的自(zi)由(you)度，從(cong)而可減(jian)小(xiao)焊(han)(han)接殘(can)余應力。
⑤. 采用(yong)合理的接頭形式(shi)，盡量避免采用(yong)搭接接頭
搭接接頭應(ying)力(li)集中較嚴重(zhong)，與殘余應(ying)力(li)疊加后(hou)會造成不良(liang)影響。
2. 工藝措施
①. 采(cai)用合理(li)的焊接(jie)順序
焊(han)(han)接應力是(shi)焊(han)(han)縫(feng)區金屬縱向(xiang)和橫向(xiang)收縮(suo)不(bu)自由(you)引起的。因此，要減小焊(han)(han)接應力就需(xu)根據產品結構特點和焊(han)(han)縫(feng)的分布(bu)情(qing)況(kuang)等確定最合理的裝(zhuang)配和焊(han)(han)接順序。其原則是(shi)：減小拘(ju)束(shu)，盡量使每(mei)條(tiao)焊(han)(han)縫(feng)能自由(you)地收縮(suo)。多種焊(han)(han)縫(feng)時，應先焊(han)(han)收縮(suo)量最大(da)的焊(han)(han)縫(feng)；長焊(han)(han)縫(feng)宜(yi)從(cong)中間向(xiang)兩(liang)頭焊(han)(han)，避免從(cong)兩(liang)頭向(xiang)中間焊(han)(han)。
在焊接對(dui)接焊縫(feng)與角焊縫(feng)交叉的結構(gou)時，如圖(tu)6-12所示，對(dui)接焊縫(feng)1的橫向收(shou)(shou)縮量大，必須先焊，后焊角焊縫(feng)2.反(fan)之則使橫向收(shou)(shou)縮不自由，極易產生裂紋。
根(gen)據構件(jian)的受力(li)情況，先焊(han)(han)(han)(han)工(gong)作(zuo)時受力(li)大的焊(han)(han)(han)(han)縫，如工(gong)作(zuo)應(ying)力(li)為(wei)拉應(ying)力(li)，則在安排裝(zhuang)焊(han)(han)(han)(han)順(shun)序(xu)時設法(fa)使后焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)縫對先焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)縫造成預先壓縮(suo)作(zuo)用，這(zhe)樣有利于(yu)提高(gao)焊(han)(han)(han)(han)縫的承載能(neng)力(li)。
大型焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)工(gong)字(zi)梁在工(gong)地安(an)裝時(shi)的(de)(de)接(jie)頭如圖6-13所示。為減小(xiao)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)應力，在工(gong)地安(an)裝前(qian)，工(gong)字(zi)梁蓋板(ban)(ban)(ban)(ban)與腹板(ban)(ban)(ban)(ban)的(de)(de)角焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)有一段不焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)，即上(shang)面的(de)(de)1200mm和(he)(he)下面的(de)(de)800mm,如果先焊(han)(han)(han)(han)(han)此角焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)3,再焊(han)(han)(han)(han)(han)腹板(ban)(ban)(ban)(ban)對接(jie)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)4和(he)(he)蓋板(ban)(ban)(ban)(ban)對接(jie)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)1、2,則焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)4和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)1、2在焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)時(shi)都處于較大的(de)(de)剛性(xing)拘束狀(zhuang)態(tai)，其(qi)收縮時(shi)受到焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)3的(de)(de)限制而產(chan)生較大的(de)(de)拉應力，因而會(hui)影響(xiang)其(qi)承載(zai)能(neng)力。如果先焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)1、2,它(ta)們均可以較自由地收縮，再焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)3、4,這樣可以使受力較大的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)1預(yu)先承受壓(ya)應力，有利于提高工(gong)字(zi)梁的(de)(de)承載(zai)能(neng)力。
②. 降低焊縫(feng)的(de)拘束度
平板上鑲(xiang)(xiang)板的封(feng)閉(bi)焊(han)縫(feng)焊(han)接(jie)時拘(ju)(ju)束(shu)度(du)大，焊(han)后(hou)焊(han)縫(feng)縱(zong)向(xiang)和橫向(xiang)拉(la)應(ying)力(li)都較大，極易產生裂紋。為了降(jiang)低殘(can)余(yu)應(ying)力(li)，應(ying)設法降(jiang)低該封(feng)閉(bi)焊(han)縫(feng)的拘(ju)(ju)束(shu)度(du)。圖6-14所示(shi)是焊(han)前(qian)對鑲(xiang)(xiang)板的邊緣適當(dang)翻(fan)邊，做(zuo)出角反(fan)變形狀(zhuang)，焊(han)接(jie)時翻(fan)邊處(chu)拘(ju)(ju)束(shu)度(du)減(jian)小(xiao)；或者將鑲(xiang)(xiang)板壓(ya)凹，也可(ke)達到同(tong)樣(yang)的效果。若鑲(xiang)(xiang)板收縮余(yu)量預留(liu)得適當(dang)，焊(han)后(hou)殘(can)余(yu)應(ying)力(li)可(ke)減(jian)小(xiao)且鑲(xiang)(xiang)板收縮余(yu)量預留(liu)得合適，焊(han)后(hou)殘(can)余(yu)變形可(ke)減(jian)小(xiao)且鑲(xiang)(xiang)板與(yu)平板平齊。
③. 錘擊(ji)焊縫
利用圓頭小(xiao)錘(chui)(chui)錘(chui)(chui)擊(ji)(ji)焊(han)縫，使焊(han)縫金(jin)屬(shu)延(yan)(yan)展(zhan)，抵(di)消一(yi)(yi)些焊(han)縫區(qu)的(de)收縮(suo)，以(yi)(yi)降低(di)內應力。此法在(zai)(zai)焊(han)接強(qiang)度高(gao)、塑性(xing)差的(de)材(cai)料(liao)時(shi)（尤其在(zai)(zai)修理工作中(zhong)）十分有效，但要掌握錘(chui)(chui)擊(ji)(ji)時(shi)機、錘(chui)(chui)擊(ji)(ji)力大小(xiao)和錘(chui)(chui)擊(ji)(ji)次數。目前仍以(yi)(yi)手工操作，靠個人技(ji)巧。在(zai)(zai)時(shi)機上一(yi)(yi)般(ban)以(yi)(yi)拉應力開(kai)始形成，溫度較高(gao)（500~800℃)時(shi)錘(chui)(chui)擊(ji)(ji)為好，這時(shi)金(jin)屬(shu)具有較高(gao)的(de)塑性(xing)和延(yan)(yan)展(zhan)性(xing)。對含(han)碳量及(ji)合(he)金(jin)含(han)量高(gao)的(de)材(cai)料(liao)，低(di)于500℃,則不(bu)(bu)宜(yi)再(zai)錘(chui)(chui)擊(ji)(ji)。錘(chui)(chui)擊(ji)(ji)力度要合(he)適，過度會開(kai)裂，一(yi)(yi)般(ban)以(yi)(yi)表面(mian)薄(bo)層(ceng)獲得延(yan)(yan)展(zhan)即可。脆性(xing)材(cai)料(liao)錘(chui)(chui)擊(ji)(ji)次數宜(yi)少不(bu)(bu)宜(yi)多，一(yi)(yi)般(ban)不(bu)(bu)錘(chui)(chui)擊(ji)(ji)第(di)一(yi)(yi)層(ceng)和表面(mian)層(ceng)。
④. 加(jia)熱減應(ying)區
焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時(shi)(shi)(shi)(shi)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)阻(zu)礙焊(han)(han)(han)(han)接(jie)區(qu)自由伸(shen)縮(suo)的部位稱“減(jian)(jian)應(ying)(ying)區(qu)”，使(shi)(shi)之與焊(han)(han)(han)(han)接(jie)區(qu)同時(shi)(shi)(shi)(shi)膨(peng)脹和(he)同時(shi)(shi)(shi)(shi)收縮(suo)，起到減(jian)(jian)小焊(han)(han)(han)(han)接(jie)應(ying)(ying)力的作用。此法稱為加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)減(jian)(jian)應(ying)(ying)區(qu)法，其原理如圖(tu)6-15所示(shi)，圖(tu)中輪輻或(huo)輪緣已斷裂，需(xu)修復。若直(zhi)接(jie)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)斷口(kou)處，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)橫向收縮(suo)受(shou)阻(zu)，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)受(shou)到相當大的橫向應(ying)(ying)力。若焊(han)(han)(han)(han)前(qian)在兩(liang)側(ce)構件的減(jian)(jian)應(ying)(ying)區(qu)處同時(shi)(shi)(shi)(shi)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)，兩(liang)側(ce)受(shou)熱(re)(re)膨(peng)脹，使(shi)(shi)中心構件斷口(kou)間隙增大。此時(shi)(shi)(shi)(shi)對斷口(kou)處進行(xing)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)，焊(han)(han)(han)(han)后兩(liang)側(ce)也停止加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)。于是焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)和(he)兩(liang)側(ce)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)區(qu)同時(shi)(shi)(shi)(shi)冷卻(que)收縮(suo)，互(hu)不阻(zu)礙，結果(guo)減(jian)(jian)小了焊(han)(han)(han)(han)接(jie)應(ying)(ying)力。
