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20钢常用于石油化工、能源等工业管道材料,而0Cr18Ni9不锈钢常用于耐腐蚀环境。为节约成本,一般OCr18Ni9用于管道接头关键部位,而其余位置采用普通碳钢,所以20钢与0Cr18Ni9连接至关重要。目前20/0Cr18Ni9之间的连接问题在于接头组织问题、腐蚀问题及残余应力问题。由于实验条件及方法的局限性,关于残余问题方面的研究还较少,并且20/0Cr18Ni9异种金属焊接接头残余应力及变形还未有系统的研究。故此,采用有限元方法对20/0Cr18Ni9异种金属焊接开展应力场及变形研究,有助于弥补残余问题研究的不足,同时为工程实际应用提供理论依据。本文基于Simufactwelding有限元仿真软件,采用实际研究与数值模拟两种方式,设计了热输入、层间温度以及环境温度单一因素对焊接接头影响,以及多焊接参数组合下的正交试验,研究了 6mm厚的20/0Cr18Ni9板材的应力场及变形结果。研究表明随着热输入的增加,残余应力及变形均增加;随着层间温度的增加,残余应力增加而变形略微降低;随着环境温度的增加,残余应力降低而变形略微增加。多焊接参数组合下的应力场结果显示每个模型应力分布大体相似,最大应力出现在熔合区,且纵向残余应力明显大于横向残余应力,而Case7(热输入Q3、层间温度50℃、环境温度65℃)模型获得了最小应力分布。变形结果分析显示最小变形在Case3(热输入Q1、层间温度250℃、环境温度65℃),而最大变形出现在Case9(热输入Q3、层间温度250℃、环境温度20℃)。最后选取Case4(热输入Q2、层间温度50℃、环境温度20℃)模型开展了实际试验,验证了残余应力及变形,结果显示模拟结果与实际结果匹配较好,验证了模型的可靠性。相应选取Case4模型开展热处理研究,设计了热处理温度、保温时间以及冷却速度的正交试验。研究表明不同热处理之后,各组模型残余应力均发生了明显的降低,对应的极值应力也发生了降低。而每个区域应力变化存在明显不同,即横向残余应力降低幅度明显大于纵向残余应力降低幅度,20钢侧应力降低幅度明显大于0Cr18Ni9侧应力降低幅度。变形结果表明热处理后各组模型变形量不大。最后采用热处理中的Case4(热处理温度300℃、保温时间30min、冷却速度150℃/h)模型开展残余应力结果验证,结果显示模拟结果与实际结果匹配较好,验证了热处理模型的可靠性。焊接参数正交试验结果显著性影响分析表明,热输入对应力及变形结果影响最大且具有显著性影响,层间温度影响次之,且对部分残余应力及变形具有显著性影响,环境温度影响最小,且无显著性影响。热处理显著性影响结果显示,热处理温度对应力降低及变形具有最大的影响,且具有显著性影响,而冷却速度次之,最小为保温时间。