石庭深，朱加雷，焦向东，孟庆晨，冯艳鹏，张永明

（1.北京化工大学机电工程学院，北京100029；2.北京石油化工学院机械工程学院，北京102617）

X80 管线钢激光电弧复合焊接数值分析

石庭深1，2，朱加雷2，焦向东2，孟庆晨2，冯艳鹏2，张永明2

（1.北京化工大学机电工程学院，北京100029；2.北京石油化工学院机械工程学院，北京102617）

根据激光电弧复合热源焊接的物理特征，建立双椭球体热源焊接模型。使用ANSYS有限元分析软件对X80管线钢激光电弧复合焊接的温度场和应力场进行耦合分析，在此基础上对10 mm厚X80管线钢进行对接焊试验，并对比分析数值计算结果和实际焊接试验结果。结果表明，数值仿真得到的焊缝截面形状、焊缝尺寸以及试件残余应力与焊接试验所得结果吻合，验证了选用热源模型的适用性，为焊缝组织和性能的预测奠定了基础。

X80管线钢；复合焊；数值模拟；残余应力

0　前言

X80管线钢焊接是西气东输管道施工工程的关键环节，探究其焊接温度场和焊接工艺有着重要意义[1-2]。激光-电弧复合焊接技术具有焊接熔深大、速度快、接头性能好等特点，在油气管线高强钢焊接上的应用研究也越来越广泛[3-4]。

随着数值模拟技术及计算机硬件技术的发展，近年来采用数值模拟技术指导实际焊接过程已成为一种方便快捷的方法，避免了传统实验研究耗时耗力的缺点，是目前焊接工程领域的一个研究热点[5]。

以10 mm厚X80管线钢平板为研究对象，采用双椭球体热源模型，使用ANSYS有限元分析软件模拟计算激光电弧复合焊接温度场和应力场，并与实际焊接实验所得焊缝形状以及X射线衍射法（XRD）测得的残余应力数据进行对比，以验证复合热源模型的准确性。……