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(xiu)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. 設計措施
①. 盡量(liang)減少(shao)結構(gou)上焊縫的數(shu)量(liang)和焊縫尺寸
多一條焊縫(feng)(feng)就多一處(chu)內應力源(yuan)；過大的(de)焊縫(feng)(feng)尺(chi)寸，焊接時(shi)受熱區域加(jia)大，使引(yin)起殘余(yu)應力與變(bian)(bian)形的(de)壓縮塑性變(bian)(bian)形區或變(bian)(bian)形增大。
②. 避免焊縫過分集中(zhong)，焊縫間應(ying)保持足夠(gou)的(de)距(ju)離
焊縫過分(fen)集(ji)中(zhong)不僅使應力分(fen)布更不均勻(yun)，而且可(ke)能出現(xian)雙向(xiang)(xiang)或(huo)三向(xiang)(xiang)復雜的(de)應力狀態。壓力容器設計(ji)規范對焊縫最小間距有嚴格的(de)要求，如圖(tu)6-8所示(shi)。
③. 要盡量防止焊縫(feng)密集、交(jiao)叉
圖6-9所示(shi)是(shi)焊縫交(jiao)叉(cha)的典型實例。焊縫交(jiao)叉(cha)會(hui)在(zai)相交(jiao)處(chu)形成(cheng)三(san)軸(zhou)拉應力狀態(tai)，即使高(gao)韌(ren)性的材料在(zai)三(san)軸(zhou)拉應力場(chang)中也會(hui)完全(quan)喪失塑(su)性變形的能力。如能按圖6-10所示(shi)對交(jiao)叉(cha)焊縫進行(xing)處(chu)理，會(hui)明(ming)顯(xian)減小焊接殘余應力。
④. 采用剛(gang)性較(jiao)小(xiao)的接頭(tou)形式(shi)，使焊縫能比較(jiao)自由(you)地收縮
例如(ru)，采用在鋼柱內挖槽(cao)的(de)方法來減小剛度(du)，如(ru)圖6-11所(suo)示。在焊接(jie)環形封閉焊縫(feng)時，可使內板預(yu)制變形，這樣焊縫(feng)收縮(suo)時有較大的(de)自(zi)由度(du)，從而(er)可減小焊接(jie)殘(can)余應(ying)力。
⑤. 采(cai)(cai)用(yong)合理的接(jie)頭形式，盡量(liang)避免采(cai)(cai)用(yong)搭接(jie)接(jie)頭
搭(da)接(jie)接(jie)頭應力集中較嚴重，與殘余應力疊加后會造成不良影響。
2. 工藝措施
①. 采用(yong)合理的焊接順(shun)序
焊(han)(han)接應力是(shi)焊(han)(han)縫區金屬縱向(xiang)和(he)(he)橫向(xiang)收縮(suo)不自由引起的(de)(de)。因此(ci)，要減(jian)小焊(han)(han)接應力就需(xu)根據產品結構特點(dian)和(he)(he)焊(han)(han)縫的(de)(de)分布情(qing)況(kuang)等確(que)定最合理(li)的(de)(de)裝配和(he)(he)焊(han)(han)接順序。其原則是(shi)：減(jian)小拘束，盡量(liang)使(shi)每條焊(han)(han)縫能(neng)自由地收縮(suo)。多種焊(han)(han)縫時，應先焊(han)(han)收縮(suo)量(liang)最大的(de)(de)焊(han)(han)縫；長(chang)焊(han)(han)縫宜從中間(jian)向(xiang)兩(liang)頭(tou)焊(han)(han)，避(bi)免從兩(liang)頭(tou)向(xiang)中間(jian)焊(han)(han)。
在焊(han)(han)接對接焊(han)(han)縫(feng)與角焊(han)(han)縫(feng)交(jiao)叉(cha)的結構時，如圖6-12所示(shi)，對接焊(han)(han)縫(feng)1的橫(heng)向(xiang)收(shou)縮量大，必須先(xian)焊(han)(han)，后焊(han)(han)角焊(han)(han)縫(feng)2.反之則(ze)使橫(heng)向(xiang)收(shou)縮不(bu)自由(you)，極(ji)易產生裂紋。
根(gen)據構(gou)件的(de)受力(li)(li)情況，先(xian)焊(han)工作時受力(li)(li)大的(de)焊(han)縫(feng)，如(ru)工作應(ying)(ying)力(li)(li)為拉應(ying)(ying)力(li)(li)，則在安排裝焊(han)順序時設法使后(hou)焊(han)焊(han)縫(feng)對(dui)先(xian)焊(han)焊(han)縫(feng)造(zao)成預先(xian)壓縮作用，這樣有利于提高焊(han)縫(feng)的(de)承載能力(li)(li)。
大(da)型焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)字梁(liang)在(zai)工(gong)地(di)(di)安裝時(shi)的接(jie)(jie)頭如(ru)圖(tu)6-13所示。為(wei)減(jian)小焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)應(ying)力(li)(li)，在(zai)工(gong)地(di)(di)安裝前，工(gong)字梁(liang)蓋板(ban)與腹(fu)板(ban)的角(jiao)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)有一(yi)段不焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)，即上面(mian)的1200mm和(he)下(xia)面(mian)的800mm,如(ru)果先焊(han)(han)(han)(han)此角(jiao)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)3,再焊(han)(han)(han)(han)腹(fu)板(ban)對接(jie)(jie)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)4和(he)蓋板(ban)對接(jie)(jie)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)1、2,則焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)4和(he)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)1、2在(zai)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)都(dou)處于(yu)較(jiao)大(da)的剛性拘束狀態，其收縮時(shi)受(shou)到焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)3的限制而(er)產(chan)生較(jiao)大(da)的拉應(ying)力(li)(li)，因(yin)而(er)會影響其承載能(neng)力(li)(li)。如(ru)果先焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)1、2,它們(men)均可以較(jiao)自(zi)由地(di)(di)收縮，再焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)3、4,這(zhe)樣可以使受(shou)力(li)(li)較(jiao)大(da)的焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)1預先承受(shou)壓應(ying)力(li)(li)，有利于(yu)提(ti)高工(gong)字梁(liang)的承載能(neng)力(li)(li)。
②. 降低焊縫的拘(ju)束(shu)度
平(ping)板(ban)上鑲(xiang)板(ban)的(de)(de)(de)封閉焊(han)(han)縫焊(han)(han)接(jie)時(shi)拘(ju)(ju)束度大，焊(han)(han)后(hou)焊(han)(han)縫縱向(xiang)和橫向(xiang)拉應(ying)(ying)力都(dou)較(jiao)大，極易產生裂紋(wen)。為(wei)了降低(di)殘余應(ying)(ying)力，應(ying)(ying)設(she)法降低(di)該(gai)封閉焊(han)(han)縫的(de)(de)(de)拘(ju)(ju)束度。圖6-14所示是焊(han)(han)前對鑲(xiang)板(ban)的(de)(de)(de)邊緣適當翻(fan)邊，做出角反變形(xing)狀(zhuang)，焊(han)(han)接(jie)時(shi)翻(fan)邊處(chu)拘(ju)(ju)束度減(jian)小；或者將鑲(xiang)板(ban)壓(ya)凹，也可(ke)達到同樣的(de)(de)(de)效果。若(ruo)鑲(xiang)板(ban)收(shou)縮(suo)余量預留得適當，焊(han)(han)后(hou)殘余應(ying)(ying)力可(ke)減(jian)小且鑲(xiang)板(ban)收(shou)縮(suo)余量預留得合(he)適，焊(han)(han)后(hou)殘余變形(xing)可(ke)減(jian)小且鑲(xiang)板(ban)與平(ping)板(ban)平(ping)齊(qi)。
③. 錘擊焊縫
利用圓(yuan)頭小錘(chui)錘(chui)擊焊(han)縫(feng)，使(shi)焊(han)縫(feng)金屬延(yan)展(zhan)(zhan)，抵消(xiao)一(yi)些焊(han)縫(feng)區的(de)收縮，以(yi)降低內應力。此(ci)法(fa)在(zai)焊(han)接強度(du)高、塑性(xing)差的(de)材(cai)料(liao)(liao)時(shi)(shi)（尤其在(zai)修理工(gong)(gong)作中）十(shi)分有效(xiao)，但(dan)要掌(zhang)握錘(chui)擊時(shi)(shi)機、錘(chui)擊力大(da)小和錘(chui)擊次(ci)數。目前仍以(yi)手工(gong)(gong)操作，靠個人(ren)技巧。在(zai)時(shi)(shi)機上(shang)一(yi)般(ban)(ban)以(yi)拉(la)應力開(kai)始形成(cheng)，溫(wen)度(du)較高（500~800℃)時(shi)(shi)錘(chui)擊為好，這時(shi)(shi)金屬具有較高的(de)塑性(xing)和延(yan)展(zhan)(zhan)性(xing)。對含碳量及(ji)合金含量高的(de)材(cai)料(liao)(liao)，低于500℃,則不宜再錘(chui)擊。錘(chui)擊力度(du)要合適，過度(du)會開(kai)裂(lie)，一(yi)般(ban)(ban)以(yi)表面薄(bo)層獲得(de)延(yan)展(zhan)(zhan)即(ji)可。脆(cui)性(xing)材(cai)料(liao)(liao)錘(chui)擊次(ci)數宜少不宜多，一(yi)般(ban)(ban)不錘(chui)擊第一(yi)層和表面層。
④. 加熱(re)減應區
焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi)(shi)加(jia)熱(re)阻礙(ai)焊(han)(han)(han)接(jie)區自由伸縮(suo)的(de)部位(wei)稱“減(jian)(jian)(jian)應(ying)(ying)區”，使之與焊(han)(han)(han)接(jie)區同(tong)時(shi)(shi)膨脹和同(tong)時(shi)(shi)收(shou)縮(suo)，起(qi)到(dao)減(jian)(jian)(jian)小(xiao)焊(han)(han)(han)接(jie)應(ying)(ying)力的(de)作用。此法稱為加(jia)熱(re)減(jian)(jian)(jian)應(ying)(ying)區法，其原理(li)如圖(tu)(tu)6-15所示，圖(tu)(tu)中輪(lun)輻或(huo)輪(lun)緣已斷(duan)裂，需修復(fu)。若直接(jie)焊(han)(han)(han)接(jie)斷(duan)口處，焊(han)(han)(han)縫(feng)橫(heng)向收(shou)縮(suo)受阻，焊(han)(han)(han)縫(feng)受到(dao)相(xiang)當大的(de)橫(heng)向應(ying)(ying)力。若焊(han)(han)(han)前在兩(liang)側構(gou)件(jian)的(de)減(jian)(jian)(jian)應(ying)(ying)區處同(tong)時(shi)(shi)加(jia)熱(re)，兩(liang)側受熱(re)膨脹，使中心(xin)構(gou)件(jian)斷(duan)口間隙增大。此時(shi)(shi)對斷(duan)口處進行焊(han)(han)(han)接(jie)，焊(han)(han)(han)后兩(liang)側也停止加(jia)熱(re)。于是焊(han)(han)(han)縫(feng)和兩(liang)側加(jia)熱(re)區同(tong)時(shi)(shi)冷卻(que)收(shou)縮(suo)，互不阻礙(ai)，結果減(jian)(jian)(jian)小(xiao)了(le)焊(han)(han)(han)接(jie)應(ying)(ying)力。
