当构件的实际应力超过屈服强度时，将产生不可恢复的永久变形，厚板焊缝残余应力的形成主要是由于焊接过程中不均匀的塑性变形和不均匀的相变结果产生的。在焊接过程中焊缝及周边区域出现超过材料屈服强度值的高值残余拉压应力有以下几方面的原因。

1、焊缝局部由高温降低，焊缝材料经历了一个复杂的相变过程，晶格重新分布，接近焊缝附近母体材料的相变过程亦很复杂，由不均匀温度场产生的应力场重新分布；

2、材料的屈服应力是由材料在单向常温受拉应力状态下测得的，没有考虑材料的强化，也没有考虑材料在多项应力状态下的屈服特性，而多相应力状态下的屈服特性是无法由实验室环境测得的。

3、焊缝材料在收缩过程中，由于轴向和径向正应力不等，主应力最大方向上的材料首先进入屈服状态，轴向和径向两个方向上的材料屈服经历了不同的历史，这种现象使得本来是处于各向同性的金属材料，表现了各向异性的特性，首先强化的方向屈服强度会超过单向拉伸时测得的值。

因此，在最大主应力方向上，材料会较之其他方向强化的厉害一些，其残余应力的值会超过材料在单向应力状态下测得的屈服应力值。