可以從設計和工藝兩個方面減小不銹鋼焊(han)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)計措施
①. 盡量減少結構上焊縫的(de)數量和(he)焊縫尺寸
多一條焊(han)縫就多一處內應力源；過大(da)的(de)焊(han)縫尺寸，焊(han)接時受熱(re)區(qu)域加大(da)，使(shi)引起殘余應力與變形(xing)的(de)壓縮塑(su)性(xing)變形(xing)區(qu)或變形(xing)增大(da)。
②. 避免(mian)焊縫過分(fen)集中，焊縫間應保持足夠的(de)距離(li)
焊縫過分(fen)(fen)集中不僅使應力(li)分(fen)(fen)布更不均勻，而且(qie)可能出現雙向或三向復雜的應力(li)狀態。壓力(li)容器(qi)設計(ji)規范對焊縫最小(xiao)間距有嚴(yan)格(ge)的要求，如圖6-8所示。
③. 要(yao)盡量防止(zhi)焊縫密集(ji)、交叉
圖6-9所示(shi)(shi)是焊(han)縫(feng)交(jiao)叉(cha)(cha)的典型(xing)實例。焊(han)縫(feng)交(jiao)叉(cha)(cha)會在相交(jiao)處形(xing)成三(san)軸(zhou)拉(la)應力(li)狀態，即(ji)使高(gao)韌性(xing)的材(cai)料在三(san)軸(zhou)拉(la)應力(li)場中也會完全喪失塑性(xing)變(bian)形(xing)的能力(li)。如(ru)能按(an)圖6-10所示(shi)(shi)對交(jiao)叉(cha)(cha)焊(han)縫(feng)進行處理，會明(ming)顯減小焊(han)接(jie)殘余應力(li)。
④. 采用剛性較小的(de)接頭形式，使焊(han)縫(feng)能比較自(zi)由地收縮(suo)
例如，采用在(zai)鋼(gang)柱內挖槽的方法來減(jian)小剛度(du)，如圖6-11所(suo)示(shi)。在(zai)焊(han)接環形(xing)封(feng)閉焊(han)縫(feng)(feng)時，可使(shi)內板預制變形(xing)，這樣焊(han)縫(feng)(feng)收縮時有較大的自由度(du)，從(cong)而可減(jian)小焊(han)接殘余應力。
⑤. 采用合理的接(jie)(jie)頭形式，盡量避(bi)免采用搭接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭
搭(da)接(jie)接(jie)頭應力(li)(li)集中較嚴重，與(yu)殘余應力(li)(li)疊加后會(hui)造成不良影響。
2. 工藝措施
①. 采用(yong)合(he)理的焊接順(shun)序
焊(han)(han)(han)接應(ying)(ying)力是(shi)焊(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)金屬縱向(xiang)和(he)橫向(xiang)收縮不自由引起的。因此，要減小焊(han)(han)(han)接應(ying)(ying)力就(jiu)需根(gen)據產(chan)品結構特點和(he)焊(han)(han)(han)縫(feng)的分布情況等確定(ding)最合理的裝配和(he)焊(han)(han)(han)接順序(xu)。其原則是(shi)：減小拘束，盡量使每(mei)條焊(han)(han)(han)縫(feng)能自由地收縮。多種焊(han)(han)(han)縫(feng)時，應(ying)(ying)先焊(han)(han)(han)收縮量最大(da)的焊(han)(han)(han)縫(feng)；長焊(han)(han)(han)縫(feng)宜從中間向(xiang)兩頭(tou)焊(han)(han)(han)，避免(mian)從兩頭(tou)向(xiang)中間焊(han)(han)(han)。
在(zai)焊(han)接(jie)(jie)對(dui)接(jie)(jie)焊(han)縫(feng)與角焊(han)縫(feng)交(jiao)叉的(de)(de)結構時，如圖(tu)6-12所示，對(dui)接(jie)(jie)焊(han)縫(feng)1的(de)(de)橫向收縮量大，必須先焊(han)，后(hou)焊(han)角焊(han)縫(feng)2.反之則(ze)使橫向收縮不(bu)自(zi)由，極易產生裂紋。
根據構(gou)件的(de)(de)受力(li)情況，先(xian)焊(han)(han)(han)工(gong)作(zuo)時受力(li)大的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫，如工(gong)作(zuo)應力(li)為拉應力(li)，則(ze)在安排(pai)裝焊(han)(han)(han)順序時設法使后焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫對先(xian)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫造成預先(xian)壓縮作(zuo)用，這樣有利于提高焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)承載(zai)能(neng)力(li)。
大型焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)字(zi)(zi)梁在工(gong)地(di)安裝(zhuang)時的接(jie)(jie)頭如(ru)圖(tu)6-13所示(shi)。為減小焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)應(ying)力(li)，在工(gong)地(di)安裝(zhuang)前，工(gong)字(zi)(zi)梁蓋(gai)板與(yu)腹板的角(jiao)焊(han)(han)(han)縫(feng)有一段不焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)，即上(shang)面(mian)(mian)的1200mm和下面(mian)(mian)的800mm,如(ru)果(guo)先(xian)(xian)焊(han)(han)(han)此角(jiao)焊(han)(han)(han)縫(feng)3,再(zai)焊(han)(han)(han)腹板對接(jie)(jie)焊(han)(han)(han)縫(feng)4和蓋(gai)板對接(jie)(jie)焊(han)(han)(han)縫(feng)1、2,則(ze)焊(han)(han)(han)縫(feng)4和焊(han)(han)(han)縫(feng)1、2在焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時都處于(yu)較大的剛性拘束狀態，其收縮時受(shou)(shou)到焊(han)(han)(han)縫(feng)3的限制而產(chan)生較大的拉應(ying)力(li)，因而會影響其承載能力(li)。如(ru)果(guo)先(xian)(xian)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫(feng)1、2,它們均可(ke)以(yi)(yi)較自由地(di)收縮，再(zai)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫(feng)3、4,這樣可(ke)以(yi)(yi)使受(shou)(shou)力(li)較大的焊(han)(han)(han)縫(feng)1預先(xian)(xian)承受(shou)(shou)壓應(ying)力(li)，有利于(yu)提高工(gong)字(zi)(zi)梁的承載能力(li)。
②. 降低焊(han)縫的(de)拘束度
平板上鑲(xiang)(xiang)板的封閉焊(han)(han)縫(feng)(feng)焊(han)(han)接時拘(ju)束度大(da)，焊(han)(han)后(hou)焊(han)(han)縫(feng)(feng)縱向和(he)橫向拉(la)應(ying)力都較(jiao)大(da)，極易產(chan)生裂紋。為了降低殘(can)余(yu)應(ying)力，應(ying)設(she)法降低該封閉焊(han)(han)縫(feng)(feng)的拘(ju)束度。圖6-14所示是焊(han)(han)前對鑲(xiang)(xiang)板的邊(bian)緣適(shi)(shi)當翻(fan)邊(bian)，做出角反變形狀，焊(han)(han)接時翻(fan)邊(bian)處拘(ju)束度減(jian)小；或(huo)者將鑲(xiang)(xiang)板壓(ya)凹，也可達到同樣的效果。若鑲(xiang)(xiang)板收縮余(yu)量預(yu)留得(de)適(shi)(shi)當，焊(han)(han)后(hou)殘(can)余(yu)應(ying)力可減(jian)小且(qie)鑲(xiang)(xiang)板收縮余(yu)量預(yu)留得(de)合適(shi)(shi)，焊(han)(han)后(hou)殘(can)余(yu)變形可減(jian)小且(qie)鑲(xiang)(xiang)板與平板平齊(qi)。
③. 錘擊焊縫
利用圓(yuan)頭小錘(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)錘(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)焊(han)(han)縫，使焊(han)(han)縫金屬延展，抵消一(yi)(yi)些焊(han)(han)縫區的收(shou)縮，以(yi)降低(di)內應力(li)(li)(li)。此法在焊(han)(han)接強度(du)高、塑性(xing)差的材(cai)料(liao)(liao)時(shi)（尤(you)其(qi)在修理(li)工作(zuo)中）十分有(you)效，但(dan)要(yao)掌握(wo)錘(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)時(shi)機、錘(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)力(li)(li)(li)大(da)小和錘(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)次(ci)(ci)數。目(mu)前(qian)仍以(yi)手工操作(zuo)，靠個人技巧(qiao)。在時(shi)機上一(yi)(yi)般以(yi)拉應力(li)(li)(li)開(kai)始形成，溫(wen)度(du)較高（500~800℃)時(shi)錘(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)為好，這時(shi)金屬具(ju)有(you)較高的塑性(xing)和延展性(xing)。對含碳量(liang)及合(he)金含量(liang)高的材(cai)料(liao)(liao)，低(di)于(yu)500℃,則(ze)不(bu)宜再錘(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)。錘(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)力(li)(li)(li)度(du)要(yao)合(he)適，過(guo)度(du)會開(kai)裂，一(yi)(yi)般以(yi)表面(mian)薄層獲得(de)延展即可。脆性(xing)材(cai)料(liao)(liao)錘(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)次(ci)(ci)數宜少不(bu)宜多，一(yi)(yi)般不(bu)錘(chui)(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)第一(yi)(yi)層和表面(mian)層。
④. 加熱減應區(qu)
焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)(shi)加(jia)(jia)熱阻(zu)礙焊(han)(han)(han)(han)接區自由伸(shen)縮(suo)的部位稱“減(jian)應(ying)區”，使之與(yu)焊(han)(han)(han)(han)接區同時(shi)(shi)膨(peng)(peng)脹(zhang)和(he)同時(shi)(shi)收(shou)縮(suo)，起到減(jian)小(xiao)(xiao)焊(han)(han)(han)(han)接應(ying)力(li)的作用。此(ci)法(fa)稱為加(jia)(jia)熱減(jian)應(ying)區法(fa)，其原(yuan)理如圖6-15所示，圖中輪輻或(huo)輪緣(yuan)已斷(duan)裂，需修復。若(ruo)直(zhi)接焊(han)(han)(han)(han)接斷(duan)口處，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)橫向(xiang)收(shou)縮(suo)受(shou)阻(zu)，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)受(shou)到相當大(da)的橫向(xiang)應(ying)力(li)。若(ruo)焊(han)(han)(han)(han)前(qian)在兩(liang)(liang)側(ce)構(gou)件的減(jian)應(ying)區處同時(shi)(shi)加(jia)(jia)熱，兩(liang)(liang)側(ce)受(shou)熱膨(peng)(peng)脹(zhang)，使中心構(gou)件斷(duan)口間(jian)隙(xi)增大(da)。此(ci)時(shi)(shi)對斷(duan)口處進(jin)行焊(han)(han)(han)(han)接，焊(han)(han)(han)(han)后(hou)兩(liang)(liang)側(ce)也停止加(jia)(jia)熱。于(yu)是(shi)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)和(he)兩(liang)(liang)側(ce)加(jia)(jia)熱區同時(shi)(shi)冷卻收(shou)縮(suo)，互不(bu)阻(zu)礙，結(jie)果減(jian)小(xiao)(xiao)了焊(han)(han)(han)(han)接應(ying)力(li)。
