本文大纲
一、塔架中的残余应力
1、在没有外力作用的条件下，焊接应力在焊件内部是平衡的
2、焊接残余应力还会对塔架的结构稳定性和疲劳强度以及应力腐蚀开裂有不同程度的影响
3、塔架在制造过程中必须要采取相关措施，以降低焊缝中存在的残余应力。
二、残余应力的处理方法
1、大型钢结构焊接件常用的消除焊缝残余应力的工艺主要有：振动时效、焊后热处理以及自然时效等
2、近年来大多使用振动时效来消除塔架、塔架与法兰焊缝处的残余应力
3、豪克能
（1）新兴的一种金属加工技术
（2）利用激活能和冲击能对金属零件进行加工
文章速递
目前，由于风力发电机组单机容量的不断提高，风电塔架常采用的材料也在不断地进行升级，塔架的材料多采用大厚度的低合金材料Q345E。这种材料虽然碳当量小、焊接性好，但在焊接过程中，由于不均匀的温度场或机械因素以及预热、后热等焊接工艺问题，会使塔架在冷却过程中产生焊接变形，焊缝中会产生残余应力。
在没有外力作用的条件下，焊接应力在焊件内部是平衡的。焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观。焊接残余应力的存在将明显降低脆性材料的结构刚度和静载强度。
此外，焊接残余应力还会对塔架的结构稳定性和疲劳强度以及应力腐蚀开裂有不同程度的影响。因此，塔架在制造过程中必须要采取相关措施，以降低焊缝中存在的残余应力。
大型钢结构焊接件常用的消除焊缝残余应力的工艺主要有：振动时效、焊后热处理以及自然时效等。
振动时效是利用振动使工件内部残余内应力和附加振动应力的矢量和超过材料屈服强度，焊缝产生较大的压塑性变形，使塔架焊缝内部的内应力得以松弛和减轻，并且提高了焊接接头的疲劳强度。这种方法因为设备价格较低，易于购买，使用方便而被广泛采用，但通过研究发现，振动时效只能消除30%～50%的应力。
焊后热处理是通过热处理设备对焊缝进行局部加热，使局部达到弹塑性转变温度，并保持有一定时间，使工件的残余应力得到松弛，然后缓慢的降低温度，使工件在冷却后处于低应力状态，这样既能消除焊缝的残余应力，又能改善焊缝的组织，同时还能降低焊缝中的含氢量。这样能消除50%～70%的焊接残余应力，效果良好。但是生产实践表明，如果在升温、保温和降温过程中工艺参数选择不当，或操作时不严格遵守合理的工艺规范，往往得不到消除应力的结果，甚至增大工件的应力。
自然时效不需要投资且没有能耗，消除残余应力2%～10%，时效周期1年，无能耗限制、无污染。因受到工期等因素的影响而不便使用。通过近年来各风电塔架生产厂家的实际应用来看，热处理设备如加热炉等设备投资大、时效周期约在8h以上，能耗大，并且需要专用的炉体或大容量电源，这势必会受到场地的限制。
另外，热处理还有燃料废气的排放，在如今严格要求环保的社会环境下，使用成本过高。振动时效周期只有0.5个小时左右，其能耗只有热时效的5%左右，在生产场地只需要有380V的电源即可使用，除了有些许噪声污染外并无其他污染源，相对较为友好。因此，近年来大多使用振动时效来消除塔架、塔架与法兰焊缝处的残余应力。
豪克能是新兴的一种金属加工技术，它利用激活能和冲击能对金属零件进行加工，一次加工即可使零件表面达到镜面并实现改性的创新性能量加工技术。豪克能焊接应力消除设备的原理是利用大功率能量推动冲击工具以每秒2万次以上的频率冲击金属物体表面，由于豪克能的高频、高效和聚焦下的大能量，使金属表层产生压塑性变形；同时豪克能冲击波改变了原有的应力场，产生一定数值的压应力，并使冲击部位得以强化。
通过外部的高频冲击，将能量输入到焊缝金属内部，使内部金属晶粒发生滑移，增加了位错，从而增加了由于内部应力导致金属蠕变的难度，所以变形减少了，通过预制理想压应力，增加疲劳强度。在相对整体振动时效技术来讲，可以消除80%以上的焊接应力并且有效预防应力腐蚀和焊接开裂现象的功用。
综上所述，豪克能消除应力是最彻底的消除焊接应力的方法。在风电乃至大型钢结构焊接领域，如能够正确地推广使用，将在很大程度上提高焊缝的疲劳强度，对整体结构性能也有更好的保障。
