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. 盡量減少結構上焊縫的數量和(he)焊縫尺(chi)寸(cun)
多(duo)一條(tiao)焊縫就多(duo)一處內(nei)應力(li)源；過大(da)的焊縫尺寸，焊接時受熱區(qu)域加大(da)，使引起殘余應力(li)與(yu)變(bian)形(xing)的壓縮塑(su)性變(bian)形(xing)區(qu)或變(bian)形(xing)增大(da)。
②. 避免(mian)焊縫(feng)過分集中，焊縫(feng)間應保持足夠(gou)的距(ju)離
焊(han)縫過分集中(zhong)不僅使應力(li)(li)(li)分布更不均勻(yun)，而且可能出現雙向(xiang)或三向(xiang)復雜(za)的應力(li)(li)(li)狀態。壓(ya)力(li)(li)(li)容器設計規范對焊(han)縫最小(xiao)間距有(you)嚴格的要求，如圖6-8所示。
③. 要盡量防止焊縫密集(ji)、交叉
圖6-9所(suo)示是焊縫(feng)(feng)交叉(cha)的(de)典型實例(li)。焊縫(feng)(feng)交叉(cha)會在相(xiang)交處形成三軸拉應(ying)(ying)力狀態，即使高韌性的(de)材料(liao)在三軸拉應(ying)(ying)力場(chang)中也會完全(quan)喪失塑性變形的(de)能(neng)力。如能(neng)按(an)圖6-10所(suo)示對(dui)交叉(cha)焊縫(feng)(feng)進(jin)行處理，會明顯減小焊接(jie)殘(can)余應(ying)(ying)力。
④. 采用剛性較(jiao)小的接頭形式(shi)，使焊(han)縫能比(bi)較(jiao)自由(you)地收(shou)縮
例如，采用在鋼柱內(nei)(nei)挖槽的(de)方法來減小剛度，如圖6-11所示。在焊(han)接環(huan)形封閉(bi)焊(han)縫時(shi)，可使內(nei)(nei)板(ban)預制變形，這樣焊(han)縫收縮時(shi)有較大(da)的(de)自由度，從而可減小焊(han)接殘(can)余應力。
⑤. 采用合理的接(jie)頭(tou)形式，盡量避(bi)免(mian)采用搭接(jie)接(jie)頭(tou)
搭接接頭應(ying)力集中較嚴重，與殘余應(ying)力疊加(jia)后會造成不(bu)良影(ying)響。
2. 工藝措施
①. 采用合(he)理的焊(han)接順(shun)序
焊(han)(han)接應(ying)(ying)力(li)是(shi)焊(han)(han)縫(feng)(feng)區金屬縱向和橫(heng)向收縮不自(zi)由引起的。因(yin)此，要減小焊(han)(han)接應(ying)(ying)力(li)就需根據(ju)產品結構特(te)點和焊(han)(han)縫(feng)(feng)的分(fen)布(bu)情況等確定最合理的裝配和焊(han)(han)接順序。其原則(ze)是(shi)：減小拘束，盡量使每條焊(han)(han)縫(feng)(feng)能自(zi)由地(di)收縮。多種焊(han)(han)縫(feng)(feng)時，應(ying)(ying)先焊(han)(han)收縮量最大的焊(han)(han)縫(feng)(feng)；長焊(han)(han)縫(feng)(feng)宜從(cong)中間向兩頭焊(han)(han)，避(bi)免從(cong)兩頭向中間焊(han)(han)。
在焊(han)(han)(han)接(jie)對(dui)(dui)接(jie)焊(han)(han)(han)縫(feng)與角(jiao)(jiao)焊(han)(han)(han)縫(feng)交(jiao)叉(cha)的結構時(shi)，如圖6-12所示，對(dui)(dui)接(jie)焊(han)(han)(han)縫(feng)1的橫(heng)向(xiang)收(shou)縮量(liang)大，必須(xu)先焊(han)(han)(han)，后焊(han)(han)(han)角(jiao)(jiao)焊(han)(han)(han)縫(feng)2.反之則使橫(heng)向(xiang)收(shou)縮不自由，極易(yi)產生裂紋(wen)。
根據構件的(de)受(shou)力(li)情(qing)況，先焊(han)(han)(han)工作(zuo)時受(shou)力(li)大的(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)，如工作(zuo)應(ying)力(li)為拉應(ying)力(li)，則在(zai)安排裝焊(han)(han)(han)順序時設法(fa)使后焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)對先焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)造(zao)成預(yu)先壓縮(suo)作(zuo)用，這樣有利于提高焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)承載能力(li)。
大(da)型焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)工(gong)字(zi)梁在(zai)工(gong)地(di)(di)安裝時(shi)的接(jie)頭如圖6-13所示(shi)。為減小焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)應力，在(zai)工(gong)地(di)(di)安裝前(qian)，工(gong)字(zi)梁蓋板與腹板的角(jiao)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)有一段(duan)不焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)，即上面的1200mm和下面的800mm,如果先焊(han)(han)(han)(han)(han)此角(jiao)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)3,再(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)腹板對(dui)接(jie)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)4和蓋板對(dui)接(jie)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)1、2,則(ze)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)4和焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)1、2在(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)時(shi)都處于(yu)較大(da)的剛(gang)性拘束狀態，其收縮(suo)時(shi)受(shou)到焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)3的限制而(er)產生(sheng)較大(da)的拉(la)應力，因而(er)會影響(xiang)其承(cheng)載能力。如果先焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)1、2,它們均可以較自由地(di)(di)收縮(suo)，再(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)3、4,這樣(yang)可以使受(shou)力較大(da)的焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)1預先承(cheng)受(shou)壓(ya)應力，有利(li)于(yu)提高工(gong)字(zi)梁的承(cheng)載能力。
②. 降低焊縫的拘束度
平板(ban)上鑲(xiang)板(ban)的(de)封(feng)閉焊(han)縫焊(han)接時拘束(shu)(shu)度(du)大，焊(han)后焊(han)縫縱向(xiang)和橫向(xiang)拉應(ying)(ying)(ying)力(li)都較大，極(ji)易產生裂紋(wen)。為了降低殘(can)余(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)，應(ying)(ying)(ying)設法降低該封(feng)閉焊(han)縫的(de)拘束(shu)(shu)度(du)。圖6-14所(suo)示(shi)是焊(han)前對鑲(xiang)板(ban)的(de)邊緣適(shi)當翻邊，做出角反變形狀，焊(han)接時翻邊處(chu)拘束(shu)(shu)度(du)減(jian)小(xiao)；或者將鑲(xiang)板(ban)壓(ya)凹，也可達到(dao)同樣(yang)的(de)效果(guo)。若鑲(xiang)板(ban)收縮余(yu)量預留(liu)得適(shi)當，焊(han)后殘(can)余(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)可減(jian)小(xiao)且(qie)鑲(xiang)板(ban)收縮余(yu)量預留(liu)得合(he)適(shi)，焊(han)后殘(can)余(yu)變形可減(jian)小(xiao)且(qie)鑲(xiang)板(ban)與平板(ban)平齊(qi)。
③. 錘擊(ji)焊縫
利用圓頭小錘(chui)(chui)(chui)(chui)錘(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)(ji)焊(han)縫，使焊(han)縫金屬延(yan)展(zhan)(zhan)，抵消(xiao)一些焊(han)縫區的(de)收縮，以(yi)降低內應力(li)。此法在(zai)(zai)焊(han)接強(qiang)度(du)高、塑性(xing)(xing)差(cha)的(de)材(cai)(cai)料時(shi)(shi)（尤其在(zai)(zai)修理工(gong)作中）十分(fen)有效，但要(yao)掌握錘(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)(ji)時(shi)(shi)機(ji)、錘(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)(ji)力(li)大小和(he)錘(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)(ji)次數。目(mu)前仍以(yi)手工(gong)操作，靠個人技巧(qiao)。在(zai)(zai)時(shi)(shi)機(ji)上(shang)一般以(yi)拉應力(li)開始形(xing)成，溫度(du)較高（500~800℃)時(shi)(shi)錘(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)(ji)為(wei)好，這時(shi)(shi)金屬具有較高的(de)塑性(xing)(xing)和(he)延(yan)展(zhan)(zhan)性(xing)(xing)。對含(han)(han)碳量及合金含(han)(han)量高的(de)材(cai)(cai)料，低于500℃,則(ze)不宜(yi)再(zai)錘(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)(ji)。錘(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)(ji)力(li)度(du)要(yao)合適，過(guo)度(du)會開裂，一般以(yi)表面薄層獲得延(yan)展(zhan)(zhan)即可。脆性(xing)(xing)材(cai)(cai)料錘(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)(ji)次數宜(yi)少(shao)不宜(yi)多，一般不錘(chui)(chui)(chui)(chui)擊(ji)(ji)第一層和(he)表面層。
④. 加熱減應區(qu)
焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)(shi)加熱(re)(re)阻(zu)(zu)礙焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)區(qu)(qu)自(zi)由伸縮(suo)(suo)的部位稱“減(jian)應(ying)(ying)(ying)區(qu)(qu)”，使(shi)之與焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)區(qu)(qu)同(tong)時(shi)(shi)膨脹(zhang)和同(tong)時(shi)(shi)收(shou)縮(suo)(suo)，起到減(jian)小焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)的作用(yong)。此(ci)法稱為(wei)加熱(re)(re)減(jian)應(ying)(ying)(ying)區(qu)(qu)法，其原理如圖(tu)6-15所示，圖(tu)中輪輻或輪緣已斷(duan)裂，需(xu)修復。若(ruo)直(zhi)接(jie)(jie)(jie)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)斷(duan)口(kou)處(chu)，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)橫向收(shou)縮(suo)(suo)受(shou)(shou)阻(zu)(zu)，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)受(shou)(shou)到相當大的橫向應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)。若(ruo)焊(han)(han)(han)(han)(han)前在兩側構件的減(jian)應(ying)(ying)(ying)區(qu)(qu)處(chu)同(tong)時(shi)(shi)加熱(re)(re)，兩側受(shou)(shou)熱(re)(re)膨脹(zhang)，使(shi)中心(xin)構件斷(duan)口(kou)間隙增大。此(ci)時(shi)(shi)對斷(duan)口(kou)處(chu)進(jin)行焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)，焊(han)(han)(han)(han)(han)后兩側也停止加熱(re)(re)。于是焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)和兩側加熱(re)(re)區(qu)(qu)同(tong)時(shi)(shi)冷(leng)卻收(shou)縮(suo)(suo)，互(hu)不阻(zu)(zu)礙，結果減(jian)小了焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)。
