钢结构焊接后产生残余应力和变形的主要原因有以下几点：
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1. 热应力和相变应力：焊接过程中，焊缝及其附近区域的温度会迅速升高，而远离焊缝的区域温度相对较低。这种温度梯度的存在会导致材料的热膨胀和收缩，从而产生热应力和相变应力。
2. 热膨胀和收缩：焊接时，焊缝区域的金属由于温度升高而膨胀，冷却后收缩。这种膨胀和收缩在冷却过程中会导致结构产生变形。
3. 不均匀的加热和冷却：焊接过程中，由于热源的不均匀分布，导致焊缝及其附近区域的加热和冷却速度不同，这种不均匀性会引起应力和变形。
4. 材料性能变化：焊接过程中，材料可能会发生相变，如从奥氏体转变为珠光体，这种相变会导致材料性能的变化，从而引起应力和变形。
5. 焊接接头的几何形状变化：焊接过程中，由于热影响，焊接接头的几何形状可能会发生变化，如焊缝收缩、焊缝翘曲等，这些变化会导致应力和变形。
6. 焊接工艺参数：焊接速度、电流大小、焊接顺序等焊接工艺参数也会影响焊接接头的残余应力和变形。
为了减少焊接后的残余应力和变形，可以采取以下措施：
优化焊接工艺参数，如降低焊接速度、采用合适的电流大小等。
采用预热和后热处理，以减少焊接过程中的热应力和相变应力。
选择合适的焊接顺序和焊接方向，以减少焊接接头的变形。
使用低氢型焊条或其他低应变量焊材。
对焊接接头进行适当的机械加工，以消除焊接残余变形。
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