钢结构焊接残余应力检测研究

残余应力是钢结构构件在无外力作用下的一种内应力。钢结构构件中的残余应力可能是由以下因素引起：1.生产过程中焊接的不均匀受热、冷却；2.冷轧之后不均匀冷却；3.火焰切割、校正调直或反弯曲等初始因素。焊接残余应力是由于焊接部位局部受到高温加热后膨胀，受到周边材料限制，进而在构件内部形成温度应力，并在焊接过程中随时间和温度而不断变化，这个温度应力称为焊接应力，焊接应力较高的部位甚至可达到钢材屈服强度而发生塑性变形，因此钢材冷却后仍有应力残存于焊件内。

焊接残余应力的数值大小、分布形态对焊接结构的静载强度、疲劳强度、断裂特性及刚性和尺寸稳定性会产生很大的影响，特别是会造成焊接结构在服役期间产生失稳与开裂，显著地缩短构件的使用寿命。因此，为了保证焊接钢结构构件的可靠性，对钢结构进行焊接残余应力检测，了解分析焊接残余应力分布规律就变得非常有必要。

焊接残余应力检测方法

残余应力测量方法一般分为机械释放法和非破坏无损测量法两种，盲孔法测残余应力因操作简单、测量方便，对构件损伤程度小等特点，已得到广泛应用，也是检测钢结构焊接残余应力常用的方法。

试件情况与使用仪器

本实验所用试件为一组蜂窝式钢结构试件，仪器采用聚航科技生产的JHMK残余应力测试系统，由JHYC静态应变仪和JHZK钻孔装置组成，精度高，测量结果准确。

试验测点布置

本次试件*小厚度为6mm，故采用1.5mm钻头，由于翼缘宽度较小故翼缘上孔距取15mm，腹板上孔距取20mm，应变花粘贴位置如下图1、2。

实验中应注意问题

1. 在粘贴应变花之前，应先对试件表面进行打磨，并用酒精或者丙酮擦拭试件表面，清除试件表面铁屑，然后用502胶水粘贴应变花。

2. 应变花粘贴位置要准确，应变花中心要与测试点中心位置对准。

3. 为减小温度对应变应力的影响，应设置与测试试件材料相同的试件粘贴应变花做温度补偿。

4. 钻孔前，把钻头放置在应变花上，对应变采集仪进行平衡调零，防止钻头放下时产生的初始应变影响测量结果。

5. 钻孔时要控制钻孔速度，防止温度过高影响测量结果。

结论

本次试验结果与文献提出的焊接工字型钢截面残余应力分布曲线基本吻合，可以得出本试验过程满足实际施工及检测需要，为今后盲孔法的广泛应用奠定基础。为了提供盲孔法测量残余应力的精度，应注意钻孔速度、温度、钻孔时对中程度、应变花粘贴精确性及A、B系数标准准确性等问题。