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(bu)銹(xiu)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(ji)措施
①. 盡量(liang)減少(shao)結構(gou)上(shang)焊(han)縫的數量(liang)和焊(han)縫尺寸
多一(yi)條焊(han)(han)縫就多一(yi)處內應(ying)力源；過大的焊(han)(han)縫尺寸，焊(han)(han)接時受熱區(qu)域加大，使(shi)引起殘余應(ying)力與變形(xing)的壓縮(suo)塑性變形(xing)區(qu)或變形(xing)增大。
②. 避免焊縫(feng)過分集中，焊縫(feng)間(jian)應保持足夠的距離
焊縫(feng)(feng)過分(fen)集(ji)中(zhong)不(bu)僅(jin)使應力分(fen)布更不(bu)均勻，而且可能出現雙向(xiang)或三向(xiang)復雜的應力狀態(tai)。壓力容器設(she)計(ji)規范對焊縫(feng)(feng)最小間距(ju)有嚴格的要求，如圖(tu)6-8所示。
③. 要盡量防止焊縫密集、交叉
圖6-9所(suo)示是焊(han)(han)(han)縫交(jiao)叉的典型實例(li)。焊(han)(han)(han)縫交(jiao)叉會在相(xiang)交(jiao)處形成三軸拉應力狀態，即(ji)使高韌性(xing)的材料在三軸拉應力場中也會完全喪失塑性(xing)變形的能力。如(ru)能按圖6-10所(suo)示對交(jiao)叉焊(han)(han)(han)縫進(jin)行處理，會明顯減小(xiao)焊(han)(han)(han)接(jie)殘(can)余應力。
④. 采用剛性較小的接頭形式，使焊縫(feng)能比較自由地收縮(suo)
例如，采用在(zai)鋼柱(zhu)內挖槽(cao)的方(fang)法來減小剛度(du)，如圖6-11所示。在(zai)焊接(jie)環形封閉(bi)焊縫時，可使內板(ban)預(yu)制變形，這樣焊縫收(shou)縮時有較大的自由度(du)，從而可減小焊接(jie)殘(can)余應力。
⑤. 采用(yong)合理的接(jie)(jie)頭形式，盡量避免采用(yong)搭接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭
搭接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭應(ying)力(li)集中(zhong)較嚴重，與殘(can)余(yu)應(ying)力(li)疊加(jia)后會造成不良影響。
2. 工藝措施
①. 采用合理的焊接(jie)順序
焊(han)(han)接應力(li)是焊(han)(han)縫(feng)區金屬縱向(xiang)(xiang)和橫向(xiang)(xiang)收縮(suo)不自由引起的(de)。因此，要減小焊(han)(han)接應力(li)就(jiu)需根據產品(pin)結構特(te)點(dian)和焊(han)(han)縫(feng)的(de)分布情況等確定最合理的(de)裝配和焊(han)(han)接順序。其原則是：減小拘束(shu)，盡量使每條焊(han)(han)縫(feng)能(neng)自由地收縮(suo)。多種焊(han)(han)縫(feng)時，應先(xian)焊(han)(han)收縮(suo)量最大的(de)焊(han)(han)縫(feng)；長(chang)焊(han)(han)縫(feng)宜從(cong)中間向(xiang)(xiang)兩頭焊(han)(han)，避(bi)免從(cong)兩頭向(xiang)(xiang)中間焊(han)(han)。
在焊(han)接(jie)對(dui)(dui)接(jie)焊(han)縫與角(jiao)焊(han)縫交叉的(de)結構時，如圖6-12所示(shi)，對(dui)(dui)接(jie)焊(han)縫1的(de)橫向(xiang)收縮量大(da)，必須先焊(han)，后焊(han)角(jiao)焊(han)縫2.反之(zhi)則使橫向(xiang)收縮不自由，極易產(chan)生裂紋(wen)。
根據(ju)構件的受力情(qing)況，先焊(han)工作時受力大的焊(han)縫(feng)，如工作應(ying)力為拉應(ying)力，則在安排裝焊(han)順序(xu)時設(she)法使后焊(han)焊(han)縫(feng)對先焊(han)焊(han)縫(feng)造成預先壓縮作用，這樣有(you)利(li)于提高焊(han)縫(feng)的承載能力。
大型焊(han)(han)(han)(han)(han)接工(gong)(gong)字(zi)梁在(zai)工(gong)(gong)地安裝時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)接頭如(ru)(ru)圖6-13所示。為(wei)減小焊(han)(han)(han)(han)(han)接應(ying)力(li)，在(zai)工(gong)(gong)地安裝前，工(gong)(gong)字(zi)梁蓋板(ban)與(yu)腹板(ban)的(de)(de)(de)(de)角(jiao)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)有一段(duan)不(bu)焊(han)(han)(han)(han)(han)接，即上面的(de)(de)(de)(de)1200mm和(he)(he)下(xia)面的(de)(de)(de)(de)800mm,如(ru)(ru)果先焊(han)(han)(han)(han)(han)此角(jiao)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)3,再焊(han)(han)(han)(han)(han)腹板(ban)對(dui)接焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)4和(he)(he)蓋板(ban)對(dui)接焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)1、2,則焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)4和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)1、2在(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)接時(shi)(shi)(shi)都處于較(jiao)(jiao)大的(de)(de)(de)(de)剛性拘束狀態，其(qi)收(shou)縮(suo)時(shi)(shi)(shi)受到(dao)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)3的(de)(de)(de)(de)限制而產生較(jiao)(jiao)大的(de)(de)(de)(de)拉應(ying)力(li)，因(yin)而會影響其(qi)承(cheng)(cheng)載能力(li)。如(ru)(ru)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(jiao)(jiao)自由地收(shou)縮(suo)，再焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)3、4,這樣可以使受力(li)較(jiao)(jiao)大的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)1預先承(cheng)(cheng)受壓(ya)應(ying)力(li)，有利于提高工(gong)(gong)字(zi)梁的(de)(de)(de)(de)承(cheng)(cheng)載能力(li)。
②. 降(jiang)低焊縫的拘束度
平(ping)板(ban)上鑲(xiang)(xiang)板(ban)的(de)封(feng)閉焊(han)(han)縫(feng)(feng)焊(han)(han)接時拘(ju)束度(du)(du)大，焊(han)(han)后焊(han)(han)縫(feng)(feng)縱(zong)向(xiang)和(he)橫向(xiang)拉應力都較大，極易產(chan)生裂紋。為了降低(di)殘(can)余應力，應設法降低(di)該封(feng)閉焊(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)拘(ju)束度(du)(du)。圖6-14所(suo)示是焊(han)(han)前(qian)對鑲(xiang)(xiang)板(ban)的(de)邊(bian)緣適(shi)當(dang)翻邊(bian)，做出角(jiao)反變(bian)形(xing)狀(zhuang)，焊(han)(han)接時翻邊(bian)處(chu)拘(ju)束度(du)(du)減(jian)(jian)小；或者將鑲(xiang)(xiang)板(ban)壓凹，也可(ke)(ke)達到同樣的(de)效(xiao)果。若鑲(xiang)(xiang)板(ban)收縮(suo)(suo)余量(liang)(liang)預(yu)留得(de)適(shi)當(dang)，焊(han)(han)后殘(can)余應力可(ke)(ke)減(jian)(jian)小且鑲(xiang)(xiang)板(ban)收縮(suo)(suo)余量(liang)(liang)預(yu)留得(de)合適(shi)，焊(han)(han)后殘(can)余變(bian)形(xing)可(ke)(ke)減(jian)(jian)小且鑲(xiang)(xiang)板(ban)與平(ping)板(ban)平(ping)齊。
③. 錘擊焊縫
利用圓(yuan)頭(tou)小錘(chui)(chui)(chui)錘(chui)(chui)(chui)擊焊(han)縫(feng)(feng)，使焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬(shu)延展(zhan)，抵消一(yi)些焊(han)縫(feng)(feng)區的收縮，以降低內應力(li)。此法在焊(han)接強(qiang)度(du)高(gao)、塑(su)性差(cha)的材(cai)料時（尤其在修理工作(zuo)中(zhong)）十分有效，但要掌握錘(chui)(chui)(chui)擊時機、錘(chui)(chui)(chui)擊力(li)大小和(he)錘(chui)(chui)(chui)擊次數(shu)(shu)。目前仍以手工操作(zuo)，靠個人技巧。在時機上一(yi)般(ban)以拉應力(li)開始(shi)形成，溫度(du)較高(gao)（500~800℃)時錘(chui)(chui)(chui)擊為好，這時金(jin)屬(shu)具(ju)有較高(gao)的塑(su)性和(he)延展(zhan)性。對含碳量及合金(jin)含量高(gao)的材(cai)料，低于500℃,則不(bu)宜(yi)再錘(chui)(chui)(chui)擊。錘(chui)(chui)(chui)擊力(li)度(du)要合適，過度(du)會(hui)開裂，一(yi)般(ban)以表面薄層(ceng)獲(huo)得延展(zhan)即可(ke)。脆性材(cai)料錘(chui)(chui)(chui)擊次數(shu)(shu)宜(yi)少(shao)不(bu)宜(yi)多(duo)，一(yi)般(ban)不(bu)錘(chui)(chui)(chui)擊第一(yi)層(ceng)和(he)表面層(ceng)。
④. 加熱減(jian)應(ying)區(qu)
焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)時(shi)加熱(re)阻礙焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)區(qu)(qu)(qu)自由伸縮的(de)部位稱“減(jian)應區(qu)(qu)(qu)”，使之(zhi)與焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)區(qu)(qu)(qu)同(tong)時(shi)膨(peng)脹和(he)同(tong)時(shi)收縮，起到(dao)減(jian)小焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)應力(li)的(de)作用。此法(fa)稱為加熱(re)減(jian)應區(qu)(qu)(qu)法(fa)，其原(yuan)理如(ru)圖6-15所(suo)示，圖中(zhong)輪(lun)輻或輪(lun)緣已斷裂，需(xu)修(xiu)復。若(ruo)直接(jie)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)斷口處(chu)，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫橫向收縮受阻，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫受到(dao)相(xiang)當(dang)大的(de)橫向應力(li)。若(ruo)焊(han)(han)(han)(han)(han)前在兩(liang)(liang)(liang)側構件的(de)減(jian)應區(qu)(qu)(qu)處(chu)同(tong)時(shi)加熱(re)，兩(liang)(liang)(liang)側受熱(re)膨(peng)脹，使中(zhong)心構件斷口間隙增(zeng)大。此時(shi)對斷口處(chu)進行焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)，焊(han)(han)(han)(han)(han)后兩(liang)(liang)(liang)側也停止加熱(re)。于是焊(han)(han)(han)(han)(han)縫和(he)兩(liang)(liang)(liang)側加熱(re)區(qu)(qu)(qu)同(tong)時(shi)冷卻(que)收縮，互不阻礙，結果(guo)減(jian)小了焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)應力(li)。
