7) 通过振动时效消除焊接残余应力可以使构件的残余应力峰值下降水平达到50-60%，平均值下降达到20--50%。振动后可以通过在接头上采用应力应变仪+盲孔法（直径2mm，深2mm）对振动效果进行测量，适当打磨表面即可，科学便捷。
图1.7.4-5 振动时效激振器 图1.7.4-6 振动时效控制箱 (1)焊后热处理消除焊接应力
对焊缝相对简单、平直且加热片容易铺设的构件，如钢板拼接工序、标准层的柱子等，可采用焊后热处理消应力方法。焊后热处理沿用焊前预热的设备和场地，操作方便。 按照JB/T 6046《碳钢、低合金钢焊接构件焊后热处理方法》，将焊接构件加热到一定温度，然后保温一段时间，再冷却的过程。热处理在焊缝两侧B=20δ(B为焊缝两侧加热中心距离，δ为板厚)造就一个新的应力状态，使原来的焊缝受到拉伸应力作用，这种拉伸应力会使焊缝产生拉伸塑性变形，以补偿焊缝在焊接冷却过程中所积累的压缩塑性变形，从而减小了焊接残余应力。
A 焊后热处理主要用于拘束度大、厚板、复杂节点的消应力处理。 B 焊后消除应力热处理在无损检测合格之后，其它加工之前进行； C焊缝消除应力热处理采用配有数显自动温控仪的电加热设备进行，加热区域为焊缝中心线两侧各3倍板厚且不小于200mm的范围；外覆保温棉； D 热处理的加热工艺如下：
焊缝消除应力区域温度在达到300℃之前，自由升温；
温度处于为300--600℃之间升温时，每小时升温速率VS ≤5000℃/板厚.毫米数，但最高不超过200℃/小时，最低不低于每小时50℃；加热期间加热区任何两点温差不得大于120℃； 焊缝消除应力区域温度处于600--300℃之间降温时，每小时降温速率VJ ≤6500℃/板厚毫米数，但最高≤260℃/小时，最底不小于50℃/小时;
当焊缝消除应力区域温度处于580-600℃时，应按下表规定时间进行保温，保温期间加热区域中任何两点温差不得大于65℃。
图1.7.4-7 热处理温度曲线
焊后热处理规范（按焊缝接头处较厚钢板计算） 表1.7.4-2 板厚 40 50 60 70 80 90 ≥100 升温速率 0～300℃ 自由升温 自由升温 自由升温 自由升温 自由升温 自由升温 自由升温 升温速率℃/h 300-600℃ 120 100 80 70 65 60 50 保温时间h 600℃ 1.6 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 降温速率℃/h 降温速率 600-300℃ 160 130 100 90 80 70 50 300℃以下 空冷 空冷 空冷 空冷 空冷 空冷 空冷 (2) 其余利用抛丸除锈的工序进行消除应力、利用时效消减应力、以及超声冲击消应力也是消减焊接应力的有效补充措施。
图1.7.4-9 超声冲击消除残余应力 8 厚板焊接裂纹及防止措施
焊接裂纹是焊接构件施工过程中最为严重的缺陷，焊接裂纹有焊缝或熔合线或热影响区裂纹，有表面或内部贯穿裂纹，有弧坑或焊址或焊缝根部裂纹，有层状撕裂等。以焊缝冷却结晶时出现的时间阶段分，有热裂纹和冷裂纹或延迟裂纹。 焊接裂纹的成因 1) 热裂纹的成因
影响热裂纹形成的因素有：焊缝在冷却结晶过程中，由于快速冷却凝固收缩，晶粒截面间的液态金属补充不足，致使液态薄层开裂；母材热影响区和多层焊的根部焊缝易产生低熔点共晶物的熔解（即硫酸偏析），产生裂纹。 2) 冷裂纹的成因
影响冷裂纹形成的因素有：焊接接头中金相组织的硬度、脆性较高；焊接接头中焊缝扩散氢的含量较高；焊接接头的拘束应力较大。 焊接裂纹的防止措施
根据影响裂纹形成的因素，采取适当措施予以防止。 3) 控制焊材的化学成分
由于钢材化学成分已经选定，因此焊材选配时应选硫、磷含量低、锰含量高的焊材。使焊缝
金属中的硫磷偏析减少，改善部分晶体形状，提高抗热裂性能。 4) 控制焊接工艺参数、条件
(1) 控制焊接电流与速度，使每一焊道的焊缝成形系数达到1.1～1.2，减少在焊缝中心形成硫磷偏析，提高抗裂性能。
(2) 避免采用小角度、窄间隙的焊缝坡口，致使焊缝成形系数过小。 (3) 加强焊前预热，降低焊缝在冷却结晶过程中的冷却速度。
(4) 采用合理的焊接顺序，使大多数焊缝在较小的拘束度下焊接，减少焊缝收缩拉力。 5) 提高根部焊缝质量
焊缝根部焊接是厚板焊接的起始点；是保证焊缝质量的根基；亦是产生裂纹的敏感区，因此焊缝根部的焊接措施必须慎之又慎。
(1) 加强焊缝坡口的清洁工作，清除一切有害物质；加强焊前预热温度的控制；焊前对坡口根部进行烘烤，去除一切水分、潮气，降低焊缝中氢含量。
(2) 使用小直径手工焊条打底，确保根部焊透；控制焊层厚度，适当提高焊道成形系数；控制焊接速度，适当增加焊接热输入量。
(3) 控制熔合比：在确保焊透的前提下，控制母材熔化金属在焊缝金属中的比例，减少母材中有害物质对焊缝性能的影响。 (4) 根部焊材可选用低配：根据根部焊缝的施焊条件与要求，在保证焊缝力学性能的条件下，根部焊缝的焊材可选用韧性好，强度稍低的焊材施焊，以增加其抗裂性。
(5) 严格控制线能量：根据本工程所用钢材特性，焊接线能量宜控制在2400～3000 大卡以内，据此通过焊接电流，电压，速度三大参数的选配，保证焊层的厚度与焊料道的成形系数。 6) 控制焊缝金属在800℃-500℃之间冷却速度 厚板焊接存在的一个重要问题是焊接过程中，焊缝热影响区由于冷却速度较快，在结晶过程中最容易形成粗晶粒马氏体组织，从而使焊接时钢材变脆，产生冷裂纹的倾向增大。因此在厚板焊接过程中，一定要严格控制t8/5。即控制焊缝热影响区尤其是焊缝熔合线处，从800℃冷却到500℃的时间，即t8/5值。
t8/5过于短暂时，焊缝熔合线处硬度过高，易出现淬硬裂纹；t8/5过长，则熔合线处的临界转变温度会升高，降低冲击韧性值，对低合金钢，材质的组织发生变化。出现这两种情况，将直接影向焊接结头的质量。
对于手工电弧焊，焊接速度的控制：在工艺上规定不同直径的焊条所焊接的长度，规定焊工按此执行，从而确保焊接速度，其它控制采用电焊机控制，从而达到控制焊接线能量的输入，达到控制厚板焊接质量之目的。
当钢材、焊材选定，即碳当量CE已确定前提下，唯有控制t8/5速度方可降低焊缝中冷脆组织的出现。控制方法有焊前预热、适当增大焊接热输入、焊后后热和缓冷，都达到增大t8/5降低冷裂纹敏感性的效果。 7) 焊后消氢处理：
焊后对焊缝进行消氢（H）处理，降低焊缝中H的含量，将对减少冷裂纹的发生起到很大的作用。
(1) 焊后消氢处理应在焊缝完成后立即进行。
(2) 消氢处理的加热温度应达到200～250℃，保温时间为1.5分/1mm～2.0分/1mm，且不小于1h，而后缓冷至常温。具体温度与保温时间应通过试验给予确定。 8) 提高焊缝清根要求：
对采用双面坡口的全熔透焊缝，一面焊后，另一面清根结束必须达到下列要求： (1) 坡口内表面应光顺、无凸变，根部应圆滑，R≥6mm；
(2) 坡口内表面应打磨，清除碳弧气泡时遗留下的全部碳（C）分子。
(3) 对根部应进行渗色试验，确认有无裂纹、夹渣、未焊透、气孔等缺陷存在。 9) 合理安排生产，增加构件的搁置周期，延长时效周期。 1.7.5 电渣焊施工工艺
箱形构件是由上下翼缘板和两块腹板组成的封闭式结构，在对其内部加劲筋（内隔板）进行焊接时，由于焊工无法进入封闭结构的内部进行施焊，因此，对其内隔板采用熔嘴电渣焊焊接。根据箱形构件制作工艺，分别完成翼缘板、腹板和内隔板等的切割下料；腹板钻电渣焊孔；内隔板预组装；箱形U形组装；箱形BOX组装；在完成以上工序之后，即可进行内隔板的电渣焊接。 1 焊前准备
1) 焊接设备:采用电渣焊机，焊接采用非熔性焊嘴，焊丝采用TSE-50G，焊剂采用结SH331。 2) 钻电渣焊孔应采用摇臂钻，钻孔过程当中应使用空气冷却，不允许采用水冷却，根据不同厚度的隔板应采用不同的孔径加工，如图1.7.5-1所示。
图1.7.5-1 电渣焊孔加工图
3) 电渣焊钻孔工序时，孔加工好后，焊孔内会残留污物或油污,因此，焊接前应先用木棒清除焊孔内的杂物，并辅以高压气体清除，油污用火焰加热烘烤的方法去除，可用烤枪来加热烘烤。
4) 焊接过程中所需要的主要机具：千斤顶、玻璃目镜、引弧铜块、引出铜块、火焰烘枪、砂轮机等。
2 电渣焊焊接操作方法
1) 安装引出装置：引出装置用黄铜制成，放置于焊道上端。安装前应将圆孔周围约φ150范围打磨平，使焊接时渣液不易外流。
2) 焊接前将焊丝插入熔嘴中，检查焊丝是否平直，是否位于熔嘴的中心，并根据情况作出相应处理；焊丝伸出熔嘴末端约5mm。
3) 安装引弧装置：引弧装置为引弧铜帽，用黄铜制成，将其孔中心对准焊孔中心，焊前在引弧装置的凹部撒放高约10mm，粒度为φ1×1mm的引弧剂，再撒放高约15mm的焊剂，整套装置对准中心后， 放于焊口下端，并用千斤顶顶紧。
4) 焊接前在面板外侧标记上焊接预定线，探伤时以该预定线作为基准线。 3 电渣焊焊接工艺
(1) 为使箱型变形程度得到一致，必须是对称焊接，为此采用两台电渣焊机对内隔板的两侧焊道，同时同规范进行焊接。
(2) 电渣焊焊接：启动电渣焊机，引燃电弧，熔剂熔化后，形成熔渣。焊接过程中,根据面板颜色适当的调节熔化嘴或焊枪的空间位置，使其处于熔池中心部位，稳定燃烧,防止烧穿，并根据渣池的深度适当的补充焊剂,保持渣池深度约30-60mm。
(3) 引弧时，焊接电压要比正常焊接电压高一点，接近空载电压，焊接电流比正常焊接电流小一点；转入正常焊接后，将焊接电压及焊接电流调至正常值；当焊接至距顶端约100mm左右时，将电压稍降1～2V。
(4) 拆除引弧装置：熔池上升到离焊道下端约50-100mm时，松开千斤顶，并用木锤击落引弧装置。焊缝冷却后，将焊道起端终端修磨平整。
(5) 焊缝收尾：当焊接进行到引出阶段时，不应立刻放掉熔渣，而应保证合适的引出长度；为了有效防止收尾处的缩孔和火口裂纹，可以采用以下几种方法：断续送丝；逐渐减小电流和电压直至断电；收尾后，渣池不应立即放掉，以免产生裂缝。 (6) 电渣焊工艺见图1.7.5-2。 1234567891011引弧阶段工艺图151213正常焊接阶段工艺图 1.焊丝；2.送丝机构；3.夹持机构；4.引出板；5.管焊条；6.腹板；7.内隔板；8.衬板；9.翼缘板；10.引弧板；11.焊剂；12.渣池；13.金属熔池 图1.7.5-2 电渣焊工艺图
(7) 电渣焊工艺参数见表1.7.5-1。
电渣焊工艺参数表 表1.7.5-1 板（mm） 20 30 40 50 60 70 装配间隙（mm） 22～24 24～26 24～26 26～28 28～30 28～30 焊条钢管规格 φ12×4 φ12×4 φ12×4 φ12×4 φ12×4 φ12×4 焊丝直径（mm） φ3.2 φ3.2 φ3.2 φ3.2 φ3.2 φ3.2 焊接电流（A） 500～550 500～600 500～600 500～600 750～800 750～850 焊弧电压（V） 40～42 40～46 40～46 40～46 40～47 43～50 引弧焊剂量（g） 150 200 200 250 300 30 4 栓钉焊工艺
1） 栓钉焊施工工艺流程见表1.7.5-2。
栓钉焊工艺流程 表1.7.5-2