可以從設(shè)計(jì)和工藝兩個(gè)方面減小不銹鋼焊接殘余應(yīng)力和改善殘余應(yīng)力的分布，如果設(shè)計(jì)時(shí)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(shè)計(jì)不合理，單從工藝措施方面是難以解決問題的。因此，在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)要盡量采用能減小和改善不銹鋼焊接殘余應(yīng)力分布的設(shè)計(jì)方案，并采用一些必要的工藝措施，以使焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)使用性能的不良影響降低到最低程度。

1. 設(shè)計(jì)措施

  ①. 盡量減少結(jié)構(gòu)上焊縫的數(shù)量和焊縫尺寸

    多一條焊縫就多一處內(nèi)應(yīng)力源；過大的焊縫尺寸，焊接時(shí)受熱區(qū)域加大，使引起殘余應(yīng)力與變形的壓縮塑性變形區(qū)或變形增大。

  ②. 避免焊縫過分集中，焊縫間應(yīng)保持足夠的距離

   焊縫過分集中不僅使應(yīng)力分布更不均勻，而且可能出現(xiàn)雙向或三向復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)。壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)焊縫最小間距有嚴(yán)格的要求，如圖6-8所示。

  ③. 要盡量防止焊縫密集、交叉

  圖6-9所示是焊縫交叉的典型實(shí)例。焊縫交叉會(huì)在相交處形成三軸拉應(yīng)力狀態(tài)，即使高韌性的材料在三軸拉應(yīng)力場(chǎng)中也會(huì)完全喪失塑性變形的能力。如能按圖6-10所示對(duì)交叉焊縫進(jìn)行處理，會(huì)明顯減小焊接殘余應(yīng)力。

  ④. 采用剛性較小的接頭形式，使焊縫能比較自由地收縮

   例如，采用在鋼柱內(nèi)挖槽的方法來減小剛度，如圖6-11所示。在焊接環(huán)形封閉焊縫時(shí)，可使內(nèi)板預(yù)制變形，這樣焊縫收縮時(shí)有較大的自由度，從而可減小焊接殘余應(yīng)力。

⑤. 采用合理的接頭形式，盡量避免采用搭接接頭

  搭接接頭應(yīng)力集中較嚴(yán)重，與殘余應(yīng)力疊加后會(huì)造成不良影響。

2. 工藝措施

 ①. 采用合理的焊接順序

 焊接應(yīng)力是焊縫區(qū)金屬縱向和橫向收縮不自由引起的。因此，要減小焊接應(yīng)力就需根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和焊縫的分布情況等確定最合理的裝配和焊接順序。其原則是：減小拘束，盡量使每條焊縫能自由地收縮。多種焊縫時(shí)，應(yīng)先焊收縮量最大的焊縫；長(zhǎng)焊縫宜從中間向兩頭焊，避免從兩頭向中間焊。

 在焊接對(duì)接焊縫與角焊縫交叉的結(jié)構(gòu)時(shí)，如圖6-12所示，對(duì)接焊縫1的橫向收縮量大，必須先焊，后焊角焊縫2.反之則使橫向收縮不自由，極易產(chǎn)生裂紋。

 根據(jù)構(gòu)件的受力情況，先焊工作時(shí)受力大的焊縫，如工作應(yīng)力為拉應(yīng)力，則在安排裝焊順序時(shí)設(shè)法使后焊焊縫對(duì)先焊焊縫造成預(yù)先壓縮作用，這樣有利于提高焊縫的承載能力。

 大型焊接工字梁在工地安裝時(shí)的接頭如圖6-13所示。為減小焊接應(yīng)力，在工地安裝前，工字梁蓋板與腹板的角焊縫有一段不焊接，即上面的1200mm和下面的800mm,如果先焊此角焊縫3,再焊腹板對(duì)接焊縫4和蓋板對(duì)接焊縫1、2,則焊縫4和焊縫1、2在焊接時(shí)都處于較大的剛性拘束狀態(tài)，其收縮時(shí)受到焊縫3的限制而產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，因而會(huì)影響其承載能力。如果先焊焊縫1、2,它們均可以較自由地收縮，再焊焊縫3、4,這樣可以使受力較大的焊縫1預(yù)先承受壓應(yīng)力，有利于提高工字梁的承載能力。

②. 降低焊縫的拘束度

  平板上鑲板的封閉焊縫焊接時(shí)拘束度大，焊后焊縫縱向和橫向拉應(yīng)力都較大，極易產(chǎn)生裂紋。為了降低殘余應(yīng)力，應(yīng)設(shè)法降低該封閉焊縫的拘束度。圖6-14所示是焊前對(duì)鑲板的邊緣適當(dāng)翻邊，做出角反變形狀，焊接時(shí)翻邊處拘束度減小；或者將鑲板壓凹，也可達(dá)到同樣的效果。若鑲板收縮余量預(yù)留得適當(dāng)，焊后殘余應(yīng)力可減小且鑲板收縮余量預(yù)留得合適，焊后殘余變形可減小且鑲板與平板平齊。

③. 錘擊焊縫

 利用圓頭小錘錘擊焊縫，使焊縫金屬延展，抵消一些焊縫區(qū)的收縮，以降低內(nèi)應(yīng)力。此法在焊接強(qiáng)度高、塑性差的材料時(shí)（尤其在修理工作中）十分有效，但要掌握錘擊時(shí)機(jī)、錘擊力大小和錘擊次數(shù)。目前仍以手工操作，靠個(gè)人技巧。在時(shí)機(jī)上一般以拉應(yīng)力開始形成，溫度較高（500~800℃)時(shí)錘擊為好，這時(shí)金屬具有較高的塑性和延展性。對(duì)含碳量及合金含量高的材料，低于500℃,則不宜再錘擊。錘擊力度要合適，過度會(huì)開裂，一般以表面薄層獲得延展即可。脆性材料錘擊次數(shù)宜少不宜多，一般不錘擊第一層和表面層。

④. 加熱減應(yīng)區(qū)

  焊接時(shí)加熱阻礙焊接區(qū)自由伸縮的部位稱“減應(yīng)區(qū)”，使之與焊接區(qū)同時(shí)膨脹和同時(shí)收縮，起到減小焊接應(yīng)力的作用。此法稱為加熱減應(yīng)區(qū)法，其原理如圖6-15所示，圖中輪輻或輪緣已斷裂，需修復(fù)。若直接焊接斷口處，焊縫橫向收縮受阻，焊縫受到相當(dāng)大的橫向應(yīng)力。若焊前在兩側(cè)構(gòu)件的減應(yīng)區(qū)處同時(shí)加熱，兩側(cè)受熱膨脹，使中心構(gòu)件斷口間隙增大。此時(shí)對(duì)斷口處進(jìn)行焊接，焊后兩側(cè)也停止加熱。于是焊縫和兩側(cè)加熱區(qū)同時(shí)冷卻收縮，互不阻礙，結(jié)果減小了焊接應(yīng)力。