随着石油等传统能源的匮乏,以及传统能源使用导致的生态环境恶化,世界能源消费结构正由石油、煤炭等传统能源朝着天然气等高效、清洁能源转型。我国积极响应能源转型,城镇燃气应用规模不断扩大。聚乙烯管道以其优良力学特性,被认为是建设燃气管网的较优选择。电熔连接作为聚乙烯管道系统的主要连接方式之一,也因此得到广泛的应用。随着聚乙烯电熔接头所适用管道系统的输送压力和口径增加,焊接区成为接头的薄弱部位之一,焊接区破坏所引起的接头失效造成经济损失的同时也会危害公共安全。现行电熔接头设计方法一般利用试验确定接头结构和工艺,但在实际的使用过程中,焊接区失效的情形仍时有发生。现有的研究成果虽已指明焊接区失效的成因主要包括结构和工艺两方面,但具体到如何设计接头结构和工艺,以避免发生焊接区失效仍是亟待解决的问题。本文在“雏鹰计划”培育项目（资助编号:CY2022002）和首批山东省重点研发计划（重大科技创新工程）项目（项目编号:2021CXGC010303）的支持下,以聚乙烯电熔接头作为研究对象,分别从结构和焊接工艺两个方面出发,以数值模型作为研究手段,对焊接区失效压力与接头结构的关系、焊接工艺对焊接结果的影响等方面开展研究,主要完成的工作有:（1）探究了不同结构参数和载荷对电熔接头失效压力和失效模式的影响规律。在焊接区失效现有研究工作基础上,建立了电熔接头失效分析数值计算模型,分析了随内压增加,焊接区材料的失效过程:焊接区失效从内冷焊区与熔区的交界处出发,沿着焊接区发生材料的整体屈服;探究了不同熔区长度、管件壁厚、电阻丝埋深和内冷焊区长度等结构参数对电熔接头失效压力和失效模式的影响,并基于相关性和显著性分析,明确影响焊接区失效压力的主要结构因素为熔区长度和管件壁厚;探究了不同载荷作用下,轴向力对接头焊接区失效压力的影响。（2）探究了不同初始电阻值、电阻温度系数以及焊接电压对最终焊接结果的影响规律。归纳前人对冷焊和过焊缺陷的研究,确定焊接工艺应关注熔区最高温度和熔区拓展深度结果,并基于此给出焊接工艺的评定函数,为工艺设计确定设计目标;建立电熔接头焊接温度场模型,基于该模型探究了不同初始电阻值、电阻温度系数以及焊接电压条件下对焊接结果的影响规律。（3）提出基于电熔接头焊接区失效的结构和焊接工艺设计方法。以管件强度和焊接区强度强于管材强度为设计目标,依据焊接区失效数值分析中给出的规律,提出电熔接头关键结构的设计方法;依据不发生冷焊和过焊缺陷,熔区最高温度和熔区拓展深度所需要满足的条件为目标,给出电熔接头焊接工艺的设计方法。