本发明公开了一种正交异性钢结构焊接单元的退火工艺。本发明通过结合工件表面与空气间的表面传热系数、工件材料的比热容、工件材料的密度、工件与炉膛热空气接触的面积、工件的体积以及炉腔平均温度与工件平均温度的差值综合考虑计算得出正交异性钢结构焊接单元在退火过程中最大的升温速率，进而有效降低钢结构单元组装与焊接时产生的残余应力，减少由焊接残余应力导致的疲劳裂纹，改善焊接接头和热影响区的组织和性能，达到降低硬度，提高塑性和韧性的目的。其中顶部纵向U肋与隔板焊缝的疲劳强度平均提高了26%，顶部纵向U肋与钢面顶板焊缝的疲劳强度平均提高了35%。