摘要：焊接主要是加热过程，当局部处于膨胀或收缩时，可导致物体形状及尺寸发生变化，这被称为“焊接变形”。在焊接组成中，焊接变形在外界作用和自身作用的影响下引发约束应力，在焊接中扩散氢形成的应力被称为“焊接应力”。在化工设备焊接的过程中，通常情况下存在焊接应力的问题，这种情况对焊接构件的承载力和疲惫强度等方面造成严重的影响，并且在外力的作用下会导致构件出现断裂，从而发生严重的危害事故。本文将探究焊接应力产生的危害，并提出策略。

关键词：化工机械设备；焊接应力；危害；应对策略

1 焊接的应力

在化工机械设备中存在存在焊接应力及焊接变形，当在外力作用、自身作用共同影响下，便可出现约束应力。焊接衔接处便可实现扩散氢气，从而在缺陷处聚集产生应力，这种情况被称为“焊接应力”。焊接应力的分布、大小与焊材的选用、母材和焊接参数等因素多种因素有重要影响。焊接应力实际空间分布可分为“单向应力”、“双向应力”、“三向应力”，一般情况下，焊接焊缝较厚、焊缝存在裂纹则会导致出现“三向应力”。当出现三向应力会造成材料塑性降低，比较容易出现断裂的情况，这种应力状态是相对危险的。通常情况下“纵向应力”、“横向应力”、“厚度应力”为常见焊接应力形式。基于文献发现，设备构件加热的温度不同，便可导致发生“塑性应变”。当摆脱热源之后，构件温度处在均匀情况时，在构件中产生不能够恢复变形情况，因此危害较大。

2 化工设备焊接应力类型

根据出现焊接应力各种因素，应为分成热应力及组织应力。焊接应力的实际方向应该分为纵向与横向焊接。焊接应力的空间分布，应该分成“单向应力”、“双向应力”、“三向应力”，焊接应力为“三向应力”。基于薄板进行深入分析，焊接应力为单向应力及双向应力，通常情况下，单向应力并不能对焊接构件的强度产生较大的影响，因此可以保留。当板材厚度在30mm之内，焊缝便可出现“双向应力”及“三向应力”，这边致使焊缝强度与冲击值下降，故此需制定解决方案，消除焊接应力。

3 形成焊接应力根本原因

①焊接顺序和焊接方法不合理，这种情况比较容易导致产生焊接应力，特别在焊接部位较多并且焊接程序比较复杂的构件而言，焊接顺序存在差距，可导致焊接应力也不同；②工艺参数不合理：在焊接构件的过程中，需要全面考虑构件材质和结构，待确定后才可以选择焊接的方法，设置焊接的参数，不然则很可能导致构件出现气孔和裂纹等缺陷；③焊接数量和位置不合理。在焊接过程中存在封闭焊接的情况，并且焊接密度存在差异，甚至存在相互交叉的情况，容易导致产生较大的焊接应力。焊接尺寸和接头不合理。焊缝尺寸和应力大小有直接关联，同时搭接方式可以直接影响焊接应力。

4 化工机械设备焊接应力产生的危害

在焊接阶段，焊接在冷却或加热的情况下，体积发生变化受到阻碍被称为“焊接应力”。焊接的阶段，体积发生变化的原因主要包括：①热收缩：焊缝金属被冷却时，焊接金属外载温度不同。当金属处在高温区域时，并且达到收缩状态，并可被低温区域影响，导致“低温度金属”和“高温度金属”出现“热应力”。，在“低温区域金属”中可出现“压应力”，当处于冷却收缩时，“焊接应力”又被称之为“热应力”，在焊接应力内部，热应力为常见形式；②组织转变：焊接金属在加热和冷却时，组织便受到影响，出现转变。当组织实际密度较大，并且处在转变中，焊接金属便可受到体积膨胀的影响，产生“焊接应力”，这种情况为“组织应力”。

构件受到焊接应力影响：①对结构刚度产生的影响：当外载的应力和结构中残余应力相加达到“屈服点”时，材料便会局部变形，丧失承受外载能力，导致结构面积较小，结构刚度下降。②对静载强度产生影响：当焊接结构未发生应力集中，当材料发生塑性变形，残余应力则不会直接影响结构静载强度。当材料长时间处在“脆性”状态，残余应力及外载应力相加可导致达到“断裂”的强度，从而结构遭到破坏。③对构建加工精度和尺寸稳定的影响：焊接构件可以保持自身平衡，但当构件处在加工的过程中，会导致部分焊接部件被割离，这种情况会严重破坏焊接构件的应力平衡，并且构件在加工阶段会发生尺寸变形的情况，严重影响构件精准度。④对构建疲劳程度的影响：通过实验和调查分析得知，当构建受到焊接应力的影响，则需要针对构件实行载荷实验，构架比较容易达到疲劳极限，这种情况表明在构件中存在焊接应力对构件疲劳度产生严重影响。⑤对应力开裂的影响：“应力腐蚀开裂”是残余应力及化学腐蚀作用下产生“裂纹”现象，主要在材料与介质中产生。“应力腐蚀开裂”的时间和残余应力的大小有直接的关系，当残余应力较大，“应力腐蚀开裂”时间越短。

5 化工机械设备焊接应力危害应对策略

①自设计角度看。在设计方面主要是布置焊缝，防止出现应力叠加的情况，降低焊接应力数值。在布置焊缝时首先应该做到分散，防止出现交叉的情况。一般要求纵缝之间的间距在80mm以上，尽量避免使用交叉焊缝，防止出现“三向应力”情况。但在制作大型容器时，为应用自动化的工艺设备，提升生产量，钢板和16Mn等塑性良好的材料可以应用交叉焊缝。比如在球型容器中，主要有两种应力拼接法。为避免断面区域出现焊缝，当过渡区的焊接应力较为集中，断面厚度及粗细将直接致使受热的差异大，这样便导致焊接应力得到提升，故此必须在工作中避免，当在不可避免时可削薄厚件，确保等同厚度构件有效连接。在设计结构时，应该降低焊接构建刚性，从而降低焊接应力。当厚度较大构件的刚性较大时，为避免出现裂纹可增加圆槽。

②自工艺角度看。在工艺方面必须要保证焊接顺序具备合理性，需要遵循的原则是当焊缝刚性较小时进行焊接，可以达到收缩的状态，焊接应力便可减少。当焊缝比较大，首先必须焊接对角焊缝，再焊接角焊缝。同时在构件焊接的过程中，特别是部分大型构件，需要抵消部分收缩的情况，最佳应对方法是利用圆头小锤锤击焊缝，可以降低焊接残余的应力，但在锤击阶段必须注重锤击的力度，防止表面出现焊接缺陷，从而破坏构件。在工艺中，可合理应用焊前预热的方法，主要是缩减焊接的实际温差，降低冷却需要花费的时间，从而防止出现“焊接应力”。

针对部分小构件需要采取整体预热的方法，例如当构建的尺寸比较大时，可以采取“局部预热”的方法，但是预热的位置应该在焊缝区域外部。最后热处理是常用的方法，通常可将热处理分为局部处理与整体处理。

在焊接的过程中有部分焊接区域的伸缩容易受到阻碍，在焊接的过程中对这部分区域进行热处理，可以转变构件内部晶体结构，消除晶体构件存在的缺陷，降低构件具备的金属强度，提高构件的韧性，从而达到消除焊接应力的目的。

参考文献：

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