金属离心浇铸复合管在疏浚、石油、化工、天然气等行业有着广泛的应用,是近年来发展比较快速的一种特种金属管道。通常情况下,双金属离心浇铸复合管的内层由耐磨性和耐腐蚀性较高的高铬铸铁组成,脆硬性较大;而外层则由强韧性较高的不锈钢或低碳钢组成。由于制备工艺的限制,双金属复合管的单管长度有限,实际使用时需要在复合管的端部焊接法兰,然后再通过法兰将复合管连接起来。然而,采用传统工艺在双金属离心浇铸复合管的端部焊接法兰时,法兰与复合管间的焊缝在凝固冷却过程中会产生很大的拉应力,使得复合管的外层与内层之间产生分离甚至裂纹,这将会降低复合管高铬铸铁内层的冲击韧性。而且复合管与法兰的焊接为异种金属焊接,焊缝组织易出现马氏体,导致焊缝的性能不稳定。这些问题都会极大地缩短双金属复合管的服役寿命。因此,本文根据法兰和双金属复合管的构件特点通过ANSYS有限元分析软件对焊接过程中的温度场、应力场进行了模拟研究。先通过对构件的理论计算来得到法兰焊前预热过程中所需要的预热温度,再通过预设几组不同焊接工艺参数来进行ANSYS有限元焊接模拟实验,并对模拟结果进行比较和分析。模拟实验中先通过建立构件实体、划分网格、定义材料参数等来进行实体建模,再来进行载荷步骤的施加和后处理过程。在本文中的命令流是用参数化编写的,研究中若需要修改参数来进行不同的焊接模拟,只需更改命令流前端部分的参数值即可,可现实不同焊接工艺参数、不同预热温度的模拟。根据模拟结果,得到了复合管与法兰焊接过程中不同参数的的温度场、应力场分布以及焊后复合层上各点残余应力的分布。通过ANSYS焊接模拟结果和理论经验来优化实际生产加工中的焊接工艺参数,并对复合管法兰焊接进行初步的焊接工艺实验。在焊后对双金属复合管的复合层的做出应力测试,并对焊接样品做出金相组织分析以及维氏硬度测试,最终得到了质量更好的焊缝且焊缝没有出现明显的裂纹。本研究建立了可行的焊接温度场和应力场的动态模拟分析方法,为优化焊接结构工艺以及参数规范等提供了理论基础和实际生产指导。