可以從設計和工藝兩個方面減小不銹鋼(gang)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(she)計(ji)措施
①. 盡量減(jian)少結構上焊縫的數量和焊縫尺寸
多(duo)一條焊(han)縫就(jiu)多(duo)一處內應力源(yuan)；過大(da)的焊(han)縫尺寸，焊(han)接時受熱區域加(jia)大(da)，使引(yin)起殘余應力與變形的壓縮塑性變形區或變形增大(da)。
②. 避免焊縫過分(fen)集中，焊縫間應(ying)保(bao)持足夠的(de)距離
焊縫(feng)過分集中不(bu)(bu)僅(jin)使(shi)應力(li)分布(bu)更不(bu)(bu)均勻，而且可(ke)能出現雙向(xiang)或三向(xiang)復雜的(de)應力(li)狀(zhuang)態(tai)。壓力(li)容器設(she)計規(gui)范對(dui)焊縫(feng)最小間(jian)距(ju)有嚴格的(de)要求(qiu)，如圖6-8所示。
③. 要盡量防止焊縫密集、交叉
圖(tu)6-9所示是焊縫(feng)交(jiao)叉(cha)的典型實(shi)例。焊縫(feng)交(jiao)叉(cha)會(hui)在(zai)(zai)相交(jiao)處(chu)形成三(san)軸(zhou)拉應(ying)力(li)(li)狀態，即使高韌性的材料在(zai)(zai)三(san)軸(zhou)拉應(ying)力(li)(li)場中也會(hui)完(wan)全喪失塑性變形的能力(li)(li)。如能按(an)圖(tu)6-10所示對交(jiao)叉(cha)焊縫(feng)進行處(chu)理，會(hui)明顯減小焊接殘余(yu)應(ying)力(li)(li)。
④. 采用剛性(xing)較(jiao)小的接頭形式(shi)，使焊縫能比較(jiao)自(zi)由地收縮
例如(ru)，采用在(zai)鋼(gang)柱內挖槽的(de)方法來減小剛(gang)度(du)，如(ru)圖6-11所示。在(zai)焊(han)接(jie)環形(xing)封閉焊(han)縫(feng)時(shi)，可使內板預制變形(xing)，這樣焊(han)縫(feng)收縮時(shi)有較大的(de)自由度(du)，從(cong)而可減小焊(han)接(jie)殘余應力。
⑤. 采用(yong)合理的接(jie)頭(tou)形式，盡量避免采用(yong)搭接(jie)接(jie)頭(tou)
搭接接頭應力集(ji)中較嚴(yan)重，與殘余應力疊加后會(hui)造成不(bu)良影(ying)響。
2. 工(gong)藝措施(shi)
①. 采用合理的焊接順(shun)序(xu)
焊(han)(han)接(jie)應力是(shi)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)區金(jin)屬(shu)縱向和(he)橫向收(shou)(shou)(shou)縮(suo)不自由(you)引(yin)起的(de)。因此，要(yao)減小焊(han)(han)接(jie)應力就需根據(ju)產品結構特點和(he)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)的(de)分布情(qing)況(kuang)等確定最合理的(de)裝配和(he)焊(han)(han)接(jie)順序。其(qi)原(yuan)則是(shi)：減小拘束(shu)，盡量使每條(tiao)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)能(neng)自由(you)地收(shou)(shou)(shou)縮(suo)。多(duo)種(zhong)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)時，應先(xian)焊(han)(han)收(shou)(shou)(shou)縮(suo)量最大的(de)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)；長(chang)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)宜從(cong)中間(jian)向兩頭(tou)焊(han)(han)，避免從(cong)兩頭(tou)向中間(jian)焊(han)(han)。
在焊(han)(han)(han)接對接焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)與角(jiao)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)交叉的結構時，如圖6-12所示，對接焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)1的橫向收縮量(liang)大，必(bi)須先焊(han)(han)(han)，后焊(han)(han)(han)角(jiao)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)2.反之則使橫向收縮不自由，極易產生裂(lie)紋。
根據構件的(de)(de)受力(li)情況，先(xian)焊(han)(han)(han)工作時(shi)受力(li)大(da)的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫，如工作應力(li)為(wei)拉應力(li)，則在安排(pai)裝焊(han)(han)(han)順序(xu)時(shi)設法(fa)使后焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫對先(xian)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫造成預先(xian)壓(ya)縮作用，這樣(yang)有(you)利于提高焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)承載(zai)能力(li)。
大型焊(han)(han)(han)接工(gong)字(zi)(zi)梁在(zai)工(gong)地(di)安(an)(an)裝時的(de)(de)接頭如(ru)(ru)圖6-13所示。為減小(xiao)焊(han)(han)(han)接應力(li)，在(zai)工(gong)地(di)安(an)(an)裝前，工(gong)字(zi)(zi)梁蓋板(ban)與(yu)腹板(ban)的(de)(de)角焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)有一段不(bu)焊(han)(han)(han)接，即上面(mian)的(de)(de)1200mm和下面(mian)的(de)(de)800mm,如(ru)(ru)果先(xian)焊(han)(han)(han)此(ci)角焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)3,再焊(han)(han)(han)腹板(ban)對(dui)(dui)接焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)4和蓋板(ban)對(dui)(dui)接焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)1、2,則(ze)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)4和焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)1、2在(zai)焊(han)(han)(han)接時都處于較大的(de)(de)剛性拘束狀(zhuang)態，其收縮時受(shou)到焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)3的(de)(de)限制而產生較大的(de)(de)拉應力(li)，因(yin)而會(hui)影響其承(cheng)載(zai)能力(li)。如(ru)(ru)果先(xian)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)1、2,它們均可以(yi)較自(zi)由地(di)收縮，再焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)3、4,這樣(yang)可以(yi)使(shi)受(shou)力(li)較大的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)1預先(xian)承(cheng)受(shou)壓(ya)應力(li)，有利于提高工(gong)字(zi)(zi)梁的(de)(de)承(cheng)載(zai)能力(li)。
②. 降低(di)焊縫的拘束度
平板(ban)上(shang)鑲(xiang)(xiang)(xiang)板(ban)的封閉焊縫(feng)焊接時(shi)拘(ju)束(shu)(shu)度(du)大(da)，焊后焊縫(feng)縱(zong)向和橫向拉應力都(dou)較大(da)，極(ji)易(yi)產生裂紋。為了降低殘(can)(can)余(yu)(yu)應力，應設法(fa)降低該(gai)封閉焊縫(feng)的拘(ju)束(shu)(shu)度(du)。圖6-14所示是焊前對鑲(xiang)(xiang)(xiang)板(ban)的邊(bian)緣適當翻(fan)(fan)邊(bian)，做出角反(fan)變形狀，焊接時(shi)翻(fan)(fan)邊(bian)處拘(ju)束(shu)(shu)度(du)減小(xiao)；或者將(jiang)鑲(xiang)(xiang)(xiang)板(ban)壓凹(ao)，也可達到同樣的效果(guo)。若鑲(xiang)(xiang)(xiang)板(ban)收(shou)縮(suo)余(yu)(yu)量預留得適當，焊后殘(can)(can)余(yu)(yu)應力可減小(xiao)且鑲(xiang)(xiang)(xiang)板(ban)收(shou)縮(suo)余(yu)(yu)量預留得合適，焊后殘(can)(can)余(yu)(yu)變形可減小(xiao)且鑲(xiang)(xiang)(xiang)板(ban)與平板(ban)平齊。
③. 錘擊焊縫
利用(yong)圓頭小錘(chui)(chui)錘(chui)(chui)擊焊縫，使焊縫金屬延(yan)(yan)展，抵(di)消一些(xie)焊縫區的收縮，以(yi)(yi)降(jiang)低內應(ying)力(li)。此法在焊接強度高、塑性(xing)差的材(cai)料時（尤其在修理工作(zuo)中）十分有(you)效，但(dan)要(yao)掌握錘(chui)(chui)擊時機(ji)、錘(chui)(chui)擊力(li)大小和錘(chui)(chui)擊次數。目前(qian)仍以(yi)(yi)手工操(cao)作(zuo)，靠個人技巧。在時機(ji)上一般(ban)以(yi)(yi)拉應(ying)力(li)開始形成，溫度較高（500~800℃)時錘(chui)(chui)擊為好(hao)，這時金屬具有(you)較高的塑性(xing)和延(yan)(yan)展性(xing)。對含(han)碳量(liang)及合金含(han)量(liang)高的材(cai)料，低于500℃,則不(bu)(bu)宜(yi)(yi)再錘(chui)(chui)擊。錘(chui)(chui)擊力(li)度要(yao)合適(shi)，過度會開裂(lie)，一般(ban)以(yi)(yi)表面薄層獲(huo)得(de)延(yan)(yan)展即可(ke)。脆性(xing)材(cai)料錘(chui)(chui)擊次數宜(yi)(yi)少不(bu)(bu)宜(yi)(yi)多，一般(ban)不(bu)(bu)錘(chui)(chui)擊第一層和表面層。
④. 加熱減(jian)應區
焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)時(shi)加熱(re)阻礙焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)區(qu)(qu)自由伸縮(suo)的(de)部(bu)位稱“減(jian)應區(qu)(qu)”，使(shi)之與(yu)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)區(qu)(qu)同時(shi)膨脹(zhang)和(he)同時(shi)收(shou)(shou)縮(suo)，起到減(jian)小焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)應力的(de)作用。此法(fa)稱為加熱(re)減(jian)應區(qu)(qu)法(fa)，其原理如(ru)圖6-15所示，圖中(zhong)輪輻(fu)或輪緣已(yi)斷裂，需(xu)修復。若直接(jie)(jie)(jie)(jie)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)斷口(kou)處(chu)，焊(han)(han)(han)縫橫向收(shou)(shou)縮(suo)受(shou)(shou)阻，焊(han)(han)(han)縫受(shou)(shou)到相當大的(de)橫向應力。若焊(han)(han)(han)前在(zai)兩(liang)側(ce)構件(jian)的(de)減(jian)應區(qu)(qu)處(chu)同時(shi)加熱(re)，兩(liang)側(ce)受(shou)(shou)熱(re)膨脹(zhang)，使(shi)中(zhong)心(xin)構件(jian)斷口(kou)間隙(xi)增大。此時(shi)對斷口(kou)處(chu)進行焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)，焊(han)(han)(han)后兩(liang)側(ce)也停止加熱(re)。于是(shi)焊(han)(han)(han)縫和(he)兩(liang)側(ce)加熱(re)區(qu)(qu)同時(shi)冷(leng)卻(que)收(shou)(shou)縮(suo)，互不阻礙，結果減(jian)小了(le)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)應力。
