徐少峰 柏忠炼 叶义海 杨彪 薛敬凯 李诗易

摘要：为优化核级支管座焊缝结构的OVERLAY堆焊修复工艺，基于有限元分析软件Abaqus建立三维有限元模型，结合双椭球热源、生死单元技术，采用热-力顺序耦合计算方式对堆焊修复过程进行数值模拟，研究了结构在堆焊修复过程中温度场、焊接变形及残余应力的分布特性。基于计算结果开展了堆焊影响因素的分析，结果表明在原焊缝结构内侧形成了压应力，从焊缝结构内侧逐渐向外到堆焊层表面，压应力逐渐转变为拉应力，且残余应力随着焊接速度的增大而减小，逆-顺交替的焊接顺序可以有效降低残余应力，为优化堆焊工艺提供了重要的参考。

关键词：OVERLAY堆焊修复;数值模拟;支管座焊缝;残余应力

中图分类号：TG455      文献标志码：A         文章编号：1001-2003（2021）05-0034-09

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.05.07

0    前言

支管座焊缝结构作为一种管道补强结构，被广泛应用于核电站压力容器、稳压器等主要设备，由于其施焊难度大、运行工况复杂，根据国内外核电站经验反馈，在运行阶段可能产生裂纹从而导致泄漏。OVERLAY堆焊修复技术[1]是一种可靠经济的维修方式，可以满足不可隔离疏水和检修空间受限条件下的支管座焊缝结构的维修需求，具有较好的工程适用性。近年来，该技术在国外已经得到了广泛推广。该技术主要通过在带缺陷或失效的结构（焊缝）上熔敷表面堆焊层，形成新的压力边界（密封）焊缝和结构加强，达到相关规范并继续服役的要求。

一般来说，堆焊后初始残余应力及焊接变形对结构的服役性能及服役寿命有直接影响，因此，有必要对堆焊后的焊接变形及残余应力分布进行研究。……