1、电焊工中级（焊接应力与变形）模拟试卷 1 及答案与解析一、简述题1 焊接应力和变形产生的原因是什么?2 对接接头中的应力分布是怎样的?3 什么是静载荷? 在什么条件下，应力集中对静载强度没有影响?4 什么是联系焊缝和工作焊缝?5 对接焊缝的纵向残余应力是如何分布的?6 对接交叉焊缝的纵向应力是如何分布的?7 圆筒环缝的纵向应力是如何分布的?8 对接焊缝的横向应力是如何分布的?9 影响焊接变形的因素有哪些?10 举例说明焊缝的位置对焊接变形有何影响?11 焊接变形的形式主要有哪些?12 什么是纵向收缩和横向收缩?其产生原因是什么?13 纵向收缩和横向收缩的影响因素有哪些?14 什么是角变形? 其
2、产生原因是什么 ?15 角变形与哪些因素有关?生产中如何估算 V 形坡口对接接头的角变形量?16 什么是弯曲变形? 其产生原因是什么 ?17 什么是波浪变形? 其产生原因是什么 ?18 什么是扭曲变形? 其产生原因是什么 ?19 减小和防止焊接变形的常用措施有哪些?20 什么是反变形法?21 如何选择合理的装配和焊接顺序防止焊接变形?22 防止和减少焊接应力时，采用焊接顺序的原则是什么?23 交叉焊缝对接接头的焊接顺序应如何安排?24 罐式设备的焊接顺序是怎样的?25 什么是刚性固定法? 在实际生产中采用哪些方法?26 什么是散热法?27 什么是开减应力槽法?28 为减小焊接应力，应如何选择焊
3、接规范和焊接方法?29 什么是整体预热法?30 什么是加热“ 减应区” 法 ?31 如何用机械矫正法矫正工字梁的焊后弯曲变形?32 气体火焰矫正法的原理是什么?33 气体火焰矫正法的加热方式有哪些?34 如何采用热处理方法减小或消除焊件的焊接残余应力?35 采用机械方法如何减小或消除焊接残余应力?电焊工中级（焊接应力与变形）模拟试卷 1 答案与解析一、简述题1 【正确答案】 焊接过程中，由于焊件局部被加热到熔化状态，焊件上温度分布极不均匀，焊接金属各部分受热膨胀和冷却收缩的程度各不相同，这样在焊件内部就产生了应力和变形。按照它们存在的时间不同，可分为两种情况：一种是在焊接过程中，焊件由于受到热
4、源的不均匀加热，在焊件中产生的内应力和变形；另一种是当焊件完全冷却后，仍然保留在焊件中的内应力和变形。前者是暂时的，在整个焊接过程中是不断变化着的，后者是焊后残留在焊件中的应力和变形。通常把后者叫做残余应力和残余变形。焊接应力在有些情况下，对焊件的质量影响不大；但在某些情况下，对焊件的质量就有很大影响。如对焊后需进行机械加工的焊件来说，将影响加工精度。在动载荷或低温下工作的焊件，如果存在着较大的焊接应力，就有可能产生裂纹。变形会造成焊件尺寸和形状的变化，这就浪费一定时间和人力来进行矫正，甚至会使焊件报废。【知识模块】 焊接应力与变形2 【正确答案】 对接接头中的应力分布如图 51 所示。最大应
5、力集中系数为16 和 15，主要发生在焊缝表面余高部分的起点，这是由于截面改变的结果。显然，焊缝的余高越小以及与基本金属的接合越平滑，则应力集中系数越小，反之则应力集中系数越大。【知识模块】 焊接应力与变形3 【正确答案】 根据焊接结构的用途不同，结构承受着不同载荷，一般可分为静载荷与动载荷。静载荷是指焊接结构所承受的外力无论大小和方向基本保持不变，同时外力是缓慢地作用于结构。静载荷作用下的焊接结构具有下列条件时，即使存在应力集中和焊接残余应力，也不影响结构的强度：(1)结构用塑性材料制造。即材料具有足够大的延伸率及断面收缩率，并且脆性转变温度较低。一般低碳钢、低合金结构钢等都能满足这个条件。
6、(2)结构的焊接接头具有一定的塑性。即具有和基本金属相接近的塑性指标。(3)结构中存在的应力分布情况不妨碍在结构中发生塑性变形。【知识模块】 焊接应力与变形4 【正确答案】 焊接结构中的焊缝，根据其载荷的传递情况分为两种。一种焊缝与被连接件是并联的，它传递很小的载荷，主要起焊件之间相互联系的作用。联系焊缝如图 52 所示。这种焊缝平行于受力方向，称为联系焊缝。其应力称为联系应力。联系焊缝一般按结构构造要求设计，不作应力计算。另一种焊缝与被连接件是串联的，它传递全部载荷，一旦断裂，结构就立即失效，这种焊缝称为工作焊缝。工作焊缝如图 53 所示。作用在这种焊缝中的应力，称为工作应力。这种焊缝是按工
7、作应力设计的。【知识模块】 焊接应力与变形5 【正确答案】 在低碳钢、低合金高强度钢的焊接结构中，对接接头纵向残余应力在焊缝和焊缝附近处出现拉应力，如图 54 中 I 段，一般都达到或超过材料的屈服极限。随着离焊缝距离的增加，拉应力急剧下降，并转为压应力，如图 54 中段。对接的两板等宽时，产生的纵向应力与焊缝位置呈对称分布；板宽不等时，纵向应力分布也不对称。【知识模块】 焊接应力与变形6 【正确答案】 对接交叉焊缝的纵向应力是叠加的，两个方向的应力都可达到相当大的数值。若横向应力不计，对接交叉焊缝的纵向应力分布如图 55 所示。显然，焊缝交叉处所受的应力是相当大的。【知识模块】 焊接应力与变
8、形7 【正确答案】 圆筒环缝所引起的纵向(圆筒的切向)应力的分布规律与平板直缝有所不同，其数值取决于圆筒的直径、筒壁厚度以及焊接压缩塑性变形区的宽度。环缝上的纵向应力随圆筒的直径加大而增加，随塑性变形区的扩大而降低。直径增大，纵向应力的分布逐渐与焊接平板接近。圆筒环缝的纵向应力如图 56 所示。【知识模块】 焊接应力与变形8 【正确答案】 对接焊缝的横向应力数值很大，有时可达到屈服极限。它与焊件的宽度、定位焊位置、施焊方向和施焊顺序有关。横向应力沿板宽方向的分布如图57(a)所示。横向应力沿焊缝长度方向的分布如图 57(b)所示。即焊缝中心的残余应力达最大值，而距焊缝中心不远就很快减小。【知识
9、模块】 焊接应力与变形9 【正确答案】 影响焊接结构变形的因素是错综复杂的，主要的影响因素有：结构的刚性、焊缝的位置、装配顺序等。此外，下列因素也影响焊接变形：(1)线膨胀系数大的金属材料，焊后收缩量就大。(2)焊缝长度增加，焊缝的纵向缩短就增加。焊缝宽度增加，焊缝的横向缩短就增加。(3)在焊缝尺寸相同的情况下，多层焊比单层焊的收缩量小。多层焊时，第一层引起的收缩量最大，第二层的收缩量大约是第一层收缩量的 20，第三层大约是第一层的 510，最后几层更小。(4)角焊缝比对接焊缝横向收缩要小。(5) 间断焊比连续焊焊缝的收缩量要小。(6)在夹具固定条件下焊缝的收缩量，比没有夹具固定时的收缩量要小
10、(大约减小 40一70)，但焊件内部将引起较大的焊接应力。(7)焊接规范越大，焊件的变形就越大。【知识模块】 焊接应力与变形10 【正确答案】 焊缝在结构中的位置对焊接变形的影响是很大的。焊缝处在不同位置时引起的变形见表 51。从表 51 的图例中可以看出，焊缝在结构中的位置不同，焊后所引起的变形情况也各不相同。因此，在结构设计上应尽量避免焊缝的不对称布置。【知识模块】 焊接应力与变形11 【正确答案】 焊件因焊接接头的形式、焊件的形状、焊缝的位置、钢板的厚度、装配和焊接顺序、焊接方法、焊接规范等因素的不同，会产生各种不同形式的变形。如纵向缩短、横向缩短、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等
11、。【知识模块】 焊接应力与变形12 【正确答案】 两块对接的钢板经焊接后，沿长度和宽度方向都比原来尺寸缩短了。纵向缩短和横向缩短如图 58 所示。通常把这种变形称为纵向缩短和横向缩短。这种变形是由于焊缝的纵向及横向收缩所引起的。工字梁的纵向缩短如图 59 所示，工字梁经焊接后，该梁的长度发生缩短，这种缩短也是由于焊缝的纵向收缩和横向收缩所引起的。【知识模块】 焊接应力与变形13 【正确答案】 (1)焊缝纵向收缩变形会使焊件长度缩短，因此在焊前必须考虑焊后收缩变形余量。纵向收缩变形量与下列因素有关：1)焊缝的纵向收缩量随焊缝长度的增加而增加，随焊缝两侧的压缩塑性变形区增大而增加(压缩塑性变形区随
12、焊接热输入增大而扩大)。大截面的焊缝产生的纵向收缩量比小截面焊缝的收缩量大。对于截面尺寸相同的焊缝，采用分层焊比单层焊纵向收缩量小。分层焊时，第一层焊道引起的收缩量最大，第二层收缩量大约是第一层收缩量的 20，第三层大约是第一层的 5一 10，最后几层更小。2)线膨胀系数大的金属材料，焊后焊缝的纵向收缩量也大。如不锈钢和铝的线膨胀系数比低碳钢大，焊缝纵向收缩量也就比较大。3) 焊件如在夹具固定的条件下焊接，其收缩量可减小 4070，但焊后将引起较大的焊接应力(夹具没有松开时)。4)断续焊缝的纵向收缩量随每段焊缝长度与分段中心距的比值减小而减小。分段跳焊法的纵向收缩量比直通焊小。分段退焊法介于两
13、者之间。(2)焊缝横向收缩量的影响因素与焊缝纵向收缩量大致相似，但：1)T 形接头横向收缩量随焊脚增加而增大，随板厚增加而减小。堆焊的横向收缩规律与 T 形接头的相似，随焊接热输入增大而增大，随板厚增加而减小。 2)对接接头横向收缩量比角焊缝大，V 形坡口的横向收缩比同厚度的 X 形坡口和 U 形坡口的大。同样坡口条件下，板厚越大，横向收缩量也越大。多层焊时，每层焊道所产生的横向收缩量逐层递减。结构处于自由状态下，焊条电弧焊焊缝的横向收缩量的近似值见表 52。【知识模块】 焊接应力与变形14 【正确答案】 钢板 V 形坡口在对接焊后发生的角变形 (见图 510)。这是由于焊缝截面形状上下不对称
14、，使焊缝横向收缩上下不均匀而引起的。V 形坡口对接接头焊后的角变形如图 511 所示。图 512(a)为 X 形坡口的对称焊接头，因采取了对称焊的焊接顺序，所以焊后正反两个方向的角变形互相抵消。若采用图 5 一12(b)所示的焊接次序，由于正反两面焊缝的横向收缩不相等，结果就产生了角变形。【知识模块】 焊接应力与变形15 【正确答案】 角变形的大小取决于焊缝金属的收缩情况。它与焊接参数、接头形式、坡口角度等因素有关。如果焊缝区域加热能量大，可降低薄板的角变形，增大较厚板的角变形。其原因是：热输入的增加可使薄板沿厚度上的温度分布更均匀，而厚板沿厚度的温度分布仍不均匀，反而使压缩变形增加。但在焊接
15、厚度很大的构件时，由于刚性增大，角变形会减小。坡口角度越大，上下横向收缩量的差别就越大，角变形也就增大。由于 X 形坡口是两面焊接，角变形可以互相抵消，因而比V 形坡口的角变形小。V 形坡口对接接头角变形量可按下式估算 式中：为以弧度度量的角变形值； 为坡口角度。假定 V 形坡口对接焊件的=60。 =70。 ，则 =002tan (60。 一 70。 )001 弧度。【知识模块】 焊接应力与变形16 【正确答案】 焊接时的弯曲变形，是由纵向及横向这两方面变形叠加所形成的。图 513 所示的 T 形梁，焊缝位于梁的中心线上方，焊后由于焊缝的纵向收缩而引起了梁的弯曲。除纵向收缩外，在某些情况下，横
16、向收缩也可以造成弯曲变形。如在工字梁下部焊筋板，由于筋板角焊缝的横向收缩，就使焊件发生向下的弯曲变形。焊缝横向收缩所造成的弯曲变形如图 514 所示。【知识模块】 焊接应力与变形17 【正确答案】 波浪变形容易发生在薄板(厚度小于 10mm)焊接结构中，产生的原因一种是因为焊缝的纵向收缩，对薄板边缘的压应力超过一定数值时，在边缘出现了波浪式的变形。焊接应力引起薄板的波浪变形如图 5 一 15(a)所示。另一种是由于焊缝横向收缩所引起的角变形。角变形引起的波浪变形如图 515(b)所示。船体结构中，隔仓板焊缝的横向收缩引起的角变形，这些角变形连贯起来就形成了波浪变形。有些波浪变形是这两种原因共同
17、作用的结果。三面角焊缝引起的波浪变形如图 515(c)所示。【知识模块】 焊接应力与变形18 【正确答案】 扭曲变形产生的原因主要是装配质量不好，焊件搁置的位置不当以及焊接顺序和焊接方向不合理等原因所造成的。如图 5 一 16 所示的工字钢就是扭曲变形的实例。其引起扭曲变形的主要原因是由于焊缝的纵向收缩和横向收缩的缘故。【知识模块】 焊接应力与变形19 【正确答案】 (1)在工件设计上常采用以下措施：1)选用合理的焊缝尺寸和形状。在保证构件的承载能力条件下，应尽量采用较小的焊缝尺寸。2)尽可能减少焊缝的数量。3) 合理安排焊缝位置。只要结构上允许，应尽可能使焊缝对称于构件截面的中性轴或者接近中
18、性轴。(2)在施工工艺上常采取以下措施：1)反变形。在装配焊接时，造成一个反方向的变形，使之与焊接所引起的变形相抵消，从而达到减小变形的目的。反变形的大小，一般根据经验和计算确定。焊条电弧焊工字梁的反变形 a值见表 53。 2)刚性固定。即采用强制手段限制焊接变形。此法多应用于薄板结构的钢板对接和对防止变形要求较高的焊件。如用夹具进行定位焊或在焊件上直接定位焊，但此法会使焊件产生较大的应力，应用时要注意防止裂纹。3)冷却法。把容易散热的物体放在焊接区域的周围，使焊件迅速冷却，以减小焊接受热区域，可使焊接变形减小。但这种方法易使淬火倾向大的材料产生裂纹。4)选用合理的焊接方法。选用热源比较集中的
19、焊接方法，可以减小焊接变形。5)采用合理的装配焊接顺序。合理的装配焊接顺序不仅能减小焊接变形，而且能减小焊接应力。【知识模块】 焊接应力与变形20 【正确答案】 焊前首先将焊件向焊接变形相反的方向进行人为的变形，以达到与焊接变形相抵消的目的，这种方法叫做反变形法。图 517 是 V 形坡口单面对接焊的变形情况，因焊缝的横向收缩，产生了角变形。当采用图 518 所示的方法，将焊件预先反方向斜置，焊接后由于焊缝角变形，钢板向上转动了一个角度，因而基本上消除了变形。 工字梁焊后由于角焊缝的横向收缩，会引起如图 519(a)所示的角变形。如果用夹具把上下盖板夹紧，这对减少角变形会起到一定效果。但若夹具
20、太少，间隔不适当时，焊后盖板还会出现波浪变形。最好焊前预先把上下盖板压成如图 5 一 19(b)所示的反变形(塑性反变形) ，然后按一定的焊接顺序和方向进行焊接，这样焊后基本上能消除角变形。 船体和容器上，常常要将已有的孔用钢板堵焊起来，由于这种环焊缝沿着纵向和横向均不能自由收缩，因此会产生很大的焊接应力，尤其在焊第一、二层时，在近缝区很容易产生被热应力撕裂的裂纹，最后裂纹扩展导致薄弱断面开裂。为了避免这一现象的产生，可以预先将补板边缘压出一定的凹鼓形，降低局部刚度，如图 520 所示，或平板少量翻边。焊后由于焊缝收缩而被拉平，起到了减小焊接应力，避免裂纹产生的作用。【知识模块】 焊接应力与变
21、形21 【正确答案】 焊接顺序的选择，要根据焊缝具体情况来确定。一般对称布置的焊缝，最好由成双的焊工对称的进行焊接，对称焊如图 521 所示。这样可使各焊缝所引起的变形相互抵消；非对称的焊缝，一般都是先焊焊缝少的一侧，后焊焊缝多的一侧，这样就可以使先焊焊缝所引起的变形部分得到抵消。对焊件上的长焊缝，如采用连续焊接的方法，将会使焊件产生较大的变形。若条件允许可用断续焊缝来代替连续焊缝，或采用不同的焊接方向和顺序来焊接。当焊缝长度超过 1m 时，可采用逐步退焊法、分中逐步退焊法、跳焊法(每段长度以 200250mm 为宜)、交替焊法、分中对称焊法来焊接。采用不同焊接顺序的对接焊缝如图 522 所示
22、。【知识模块】 焊接应力与变形22 【正确答案】 为防止和减少焊接应力，合理安排焊接顺序的基本原则是：(1)一般容器结构的焊接顺序是：先焊短焊缝，后焊长焊缝；先焊纵焊缝，后焊环焊缝，如图 523 所示。(2)焊接平面上的焊缝，要保证焊缝的纵向及横向(特别是横向)收缩能够比较自由，而不受较大的约束。例如大型容器底部钢板的拼接，应该先焊所有的横向焊缝，然后再焊所有的纵向焊缝，并从中间向外，按照图 524 所示的顺序进行焊接，使焊缝能够较好的自由收缩。(3)按受力大小确定焊接顺序时，应先焊工作时受力较大的焊缝，即先焊收缩量最大的焊缝，使内应力合理分布。因为先焊的焊缝收缩时受阻力较小，故应力较小。如图
23、 525 所示的工字梁焊接顺序应该是先焊腹板对接焊缝 1，然后焊盖板的对接焊缝 2，最后焊腹板和盖板的角焊缝3。(4)按焊缝长短确定焊接顺序时，应先焊错开的短焊缝，后焊直通长焊缝，如图526 所示。【知识模块】 焊接应力与变形23 【正确答案】 焊接平面上带有交叉焊缝的对接接头，应采用保证交叉点部位不易产生缺陷和刚性约束较小的焊接顺序。例如 T 字焊缝和十字焊缝应按图 527所示的顺序施焊，才能使横向收缩比较自由，这样才可以避免在焊缝交叉点处产生裂纹。在大型的油罐、船壳建造、转炉、热风炉及蒸馏塔等大面积拼板焊接中必须注意这一点。【知识模块】 焊接应力与变形24 【正确答案】 卧式罐的焊接应先焊
24、平行于轴线的直焊缝，然后焊环焊缝，如图528 所示。当直缝长超过 1m 以上时，应采用分段退焊法，每段长度不超过 300一 500mm。立式罐罐底的焊接应先焊短的纵向焊缝，后焊长的横向焊缝，如图529(a)所示。每条焊缝应当从中间向两端对称进行分段退焊。立式罐罐壁的焊接应先焊立缝，后焊横缝。如果罐壁是多节的，其焊接顺序如图 529(b)所示。立式罐罐壁与罐底交接的环缝，如罐径较大时可由两个或四个焊工对称进行焊接，其方法可采用同方向分段退焊法，每段长不得超过 400 一 500mm，如图 529(c)所示。【知识模块】 焊接应力与变形25 【正确答案】 刚性固定法是用强制手段来减少焊接变形的一种
25、方法。特别是薄板焊件，如果焊前增加它的刚性，焊后的变形就可以显著减少，因而在焊接时可以不必过分考虑焊接顺序。但这种方法的缺点是有些大件不易固定，另外，焊件完全冷却后，撤除固定夹具，焊件还会有少许变形。如果与反变形配合使用，则效果就更加显著。刚性固定的方法很多，有些采用专用的胎具，有些采用简单的夹具和支撑，有些是临时把焊件固定在刚性平台上，有的甚至利用焊件本身来构成刚性较大的组合体。对于小型的焊件，可采用临时支撑的刚性固定法来减少变形，如图 530 所示。薄板焊接时可采用如图 531 所示的方法：在板的四周用定位焊与平台焊牢，并用重物压在焊缝的两侧，焊完后，待焊缝全部冷却下来再铲除定位焊点和搬掉
26、重物，这样焊件的变形就可以减少。为了减少 T 字梁焊后产生的上拱和角变形，可采用图 532 所示的方法，将 T 字梁用刀把、楔子固定在工作平台上。为防止角变形，可在中间垫一铁板条，在刀把和楔子压力作用下，预先造成角变形。再由两名焊工采用相同的焊接规范，同时从中间开始对称，逆向分段焊接，这样焊后的变形可以大大减少。【知识模块】 焊接应力与变形26 【正确答案】 散热法又称为强迫冷却法。就是把焊缝处热量迅速散走，使焊缝附近的金属温升不致太高，以达到减少焊接变形的目的。图 533(a)是水浸法的示意图，这种方法一般用于表面堆焊和焊补。图 533(b)是应力散热垫的示意图。散热垫一般采用紫铜板，为使散
27、热效果更佳，还可在散热垫上钻孔，以便通水冷却。散热法对淬火倾向大的钢材不适用，容易引起开裂。【知识模块】 焊接应力与变形27 【正确答案】 对于厚度大的焊件，在不影响结构强度的前提下，可以采用在焊缝附近开减应力槽的方法进行焊接。这主要是通过减小结构的局部刚性，使焊缝有自由收缩的余地，以避免裂纹的产生。例如直径较粗的圆棒，如果直接焊到厚板上，由于封闭焊缝刚性很大，因此焊后就容易开裂，未开减应力槽的焊接如图 534(a)所示。若采用图 534(b)所示开减应力槽的措施，就可以避免裂纹的产生。【知识模块】 焊接应力与变形28 【正确答案】 为减小焊接应力，应使焊接接头的受热面尽可能少些，温度尽可能低
28、些，以减少不均匀加热区的范围及焊缝收缩量，并使焊件的温度尽量趋于均匀。采用较小的焊接规范和操作方法，可以收到一定的效果。例如：采用小直径焊条、多层多道焊、小电流快速不摆动焊法，代替大直径焊条、单道焊、大电流慢速摆动焊法；采用小电流、多层多道、细丝自动埋弧焊，代替大电流、单道、粗丝自动埋弧焊；采用焊接速度较快的气体保护电弧焊，代替自动埋弧焊；采用控制层间温度，代替连续焊法等。这些办法都可以使焊接拉伸应力得到一定程度的降低。【知识模块】 焊接应力与变形29 【正确答案】 整体预热法就是预先把焊件加热到一定温度以后，再进行焊接。预热的目的是使焊接区的温度和焊件整体温度之间的差别减小，降低焊缝区的冷却
29、速度，以减少焊接的内应力和防止裂纹的产生。例如耐磨合金的堆焊或铸件的焊补，焊前若采用整体预热，焊后就能有效地防止裂纹的产生。对于不同的金属材料，预热的作用也各不相同。例如热焊铸铁，预热除防止裂纹外，还可以避免白口的产生。对于耐磨合金堆焊和高强度钢等可焊性较差的材料，进行预热后焊接，除防止裂纹外，还有助于改善焊缝接头区金属的组织和性能。【知识模块】 焊接应力与变形30 【正确答案】 加热“ 减应区 ”法就是在焊件上选择适当部位，进行低温或高温加热，使之伸长后，再焊接原来刚性较大的焊缝，加热的部位叫做“减应区” 。采用这种方法，可以大大减小焊接应力，在焊补铸件时常采用此法。这是由于加热“减应区”时
30、焊接部位的对口间隙也随之增大，如图 535(a)所示，网线处为加热区，中间处为焊口间隙。这样焊接后焊接部位和“减应区” 同时从较高温度冷却下来，一起收缩，如图 535(b)所示，这就减小了焊接应力。【知识模块】 焊接应力与变形31 【正确答案】 机械矫正法的原理就是利用机械力的作用，将焊件缩短部分加以延伸，使其恢复到所要求的形状和尺寸。因此这种方法对塑性差的材料就不宜采用。例如工字梁的弯曲变形，常用图 536 所示几种方法进行机械矫正。【知识模块】 焊接应力与变形32 【正确答案】 气体火焰矫正的原理和机械矫正法相反，其本质是利用金属局部受热后的收缩所引起的新变形，来抵消已发生的变形。因此对于
31、加热后性能有显著下降的材料和厚板不宜采用火焰矫正。火焰矫正的效果，主要决定于火焰加热位置和加热温度，而与焊件加热后的冷却速度关系不大。用冷水或压缩空气来急冷加热区，无助于变形的矫正，反而会使易淬火的金属材料产生开裂现象。对低碳钢和普低钢焊件，通常采用 600800C 的加热温度。【知识模块】 焊接应力与变形33 【正确答案】 气体火焰矫正法的加热方式主要有点状加热、线状加热和三角形加热等。(1)点状加热根据结构特点和变形情况可加热一点或多点。多点加热常用梅花式(见图 537)。厚板热点直径 d 要大些、薄板要小些，一般不小于 15mm。变形量越大，点与点之间的距离 a 越小，一般在 50100
32、mm 之间。为了提高矫正和避免冷却后在加热处产生小泡突起，在加热完一个点后，立即用木锤锻打该点及其周围区域，锻打时，背后要用木锤垫底，然后水冷，这种方法主要用于薄板的波浪变形。(2)线状加热是火焰沿直线方向移动，或者同时在宽度方向作横向摆动，形成直线状、链状和带状加热(见图 538)。加热线的横向收缩一般大于纵向收缩，且横向收缩随着加热线的宽度增加而增加，加热线宽一般为钢板厚度的 052 倍。线状加热多用于变形量较大的结构，有时也用于薄板的矫正，但操作要十分谨慎，防止因受热不均造成更大的变形。(3)三角形加热如图 539 所示的 T 形梁，焊后所产生的上拱，可在立板上用三角形加热法进行矫正。加
33、热方向由中间向边缘，若第一次加热后还有上拱，可进行第二次加热，不过，第二次加热区不应与第一次加热区重合。三角形加热面积大，用于矫正厚度较大、刚性较强的构件的弯曲变形。【知识模块】 焊接应力与变形34 【正确答案】 焊件内部存在的残余应力，对有些焊件的使用并没有什么影响，也就是说焊后不一定要进行消除应力处理。但对某些重要结构，如厚壁大型受压容器，精度和尺寸稳定性要求高的焊件等要作消除焊接残余应力处理。整体高温回火又叫做消除应力退火。就是将焊件整体放入加热炉中，并缓慢地加热到一定温度，经保温一定时间，然后空冷或随炉冷却。加热温度主要决定于焊件的材料，如低碳钢焊件一般采用 600650，保温时间一般
34、按每毫米厚度保温 45min 计算，但总的时间不得少于 1h，也不要超过 3h。冷却速度应力求缓慢，使焊件不同截面处冷却均匀，否则可能造成新的残余应力。整体高温回火可将 80左右的残余应力消除掉，这是生产中应用最广的方法。对于某些不允许或不能用加热炉进行加热的焊接构件，可采用局部高温回火的方法。如用气体火焰等进行局部加热，然后用绝热材料覆盖加热区，以降低冷却速度，起到消除部分残余应力的作用。【知识模块】 焊接应力与变形35 【正确答案】 一般采用机械拉伸法和振动法减小焊接残余应力。机械拉伸法是对焊件进行加载，使焊接接头塑性区得到拉伸，以减少由焊接引起的局部压缩塑性变形量，使内应力降低。压力容器
35、的机械拉伸，可通过水压试验来实现。确定加载压力时，应充分估计工作时可能出现的附加应力，使加载应力高于现场工作应力。振动法是在焊件的拉伸残余应力区施加振动载荷，使振源与焊件发生稳定的共振。利用稳定振动所产生的变载应力，使焊接接头的拉伸残余应力区产生塑性变形，达到松弛焊接残余应力的目的。用圆头小锤锤击焊缝金属，使焊缝金属发生塑性变形，这样就可以减少焊接接头的应力与变形。锤击时必须均匀，要在热态下进行，这时焊缝金属具有较高的塑性，但要注意不能在金属的蓝脆温度下锤击。一般除第一层和表面层不锤击外，其余各层均进行锤击，直至将焊缝表面打出均匀的、密密麻麻的麻点为止。薄板的波浪变形，是由于焊缝金属的收缩而引起的。因此，采用沿焊缝进行锤击的方法，使焊缝得到延伸，这样就可以达到消除薄板焊后波浪变形的目的。为了避免在钢板或焊缝上留下印痕，可采用图 540 所示的方法，用手锤、小平锤或用木锤锤击焊缝。采用滚床或其他设备辗压焊缝，使焊缝区金属恢复原来长度，这对消除薄板波浪变形也有良好的效果。【知识模块】 焊接应力与变形
