贾瑞燕， 段伟赞

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150040)

0 前言

白鹤滩右岸蜗壳与引水压力钢管材料均为SX780CF钢，其封闭焊缝直径8 600 mm，厚度70 mm，为非对称X 形坡口。蜗壳与压力钢管封闭焊缝焊接时，蜗壳侧与座环装焊完毕并通过基础螺栓与机坑混凝土固定，压力钢管侧混凝土浇筑完毕[1]，即该焊缝为两侧绝对拘束状态下焊接的最后一道合拢缝，焊接接头内形成较大热应力及残余应力，产生焊接裂纹风险大[2]；且该焊缝无法进行焊后消应热处理，较大的焊接残余应力将降低构件的刚度、稳定性和结构的疲劳强度，对后续机组运行存在质量隐患[3-6]。

文中利用有限元分析软件MSC.Marc对蜗壳与压力钢管的封闭焊缝焊接工艺方案进行模拟研究，对无法进行试验的重大部件焊接进行应力场分析，预估不同焊接路径方案所得到的残余应力，通过数据对比，优选工艺方案，减小焊接残余应力值，节约制造成本，降低焊接质量风险和损失。该研究对实现白鹤滩蜗壳精品质量有十分重要意义。

1 有限元模型的建立

1.1 有限元建模及计算参数

压力钢管与蜗壳属大型板壳类圆柱体结构,由于工件尺寸超大，为简化计算，结合热源作用区域和拘束条件，模型范围选为横向取蜗壳与压力钢管封闭环焊缝及两侧共520 mm , 如图1所示。

焊接热源产生的热影响只存在于局部有限区域，不受远处的热源和拘束影响，故将环焊缝圆周均分8段，取l/8 圆周焊缝长度进行计算分析，得出L为3 375.5 mm。……