随着我国经济快速发展,对电力能源的需求不断提高。目前,火力发电在我国能源工业中具有特别重要的地位,约占我国电力工业发电总量的80%以上。为解决日益突出的能源短缺和环境污染问题,急需提高火电机组的热效率,这就对耐热钢的热强性及其焊接性提出了更高的要求。耐热钢的焊后残余应力较大,严重威胁着耐热钢的使用安全,并直接影响着其运行寿命,如果焊接工艺不当,在焊接过程中就可能导致裂纹发生。因此准确预测焊后残余应力对于控制焊后残余应力有着十分重要的意义。利用SYSWELD有限元分析软件,采用双椭球移动焊接热源模型,考虑了材料热物理性能随温度变化的非线性以及相变潜热的影响,模拟了改进型铁素体耐热钢的焊接热过程。利用Koistinen-Marburger相变模型对热循环过程中的固态相变进行了定量计算。结合热弹塑性理论,深入讨论了固态相变对焊后残余应力的影响规律。结果表明,冷却过程中的马氏体相变降低了焊缝以及热影响区的残余应力。在充分考虑马氏体相变的基础上,利用SYSWELD软件对实际应用中的管道多层焊进行温度场、组织转变场和应力应变场三场耦合分析,获得了焊接头残余应力的分布规律,并考察了改进型铁素体耐热钢焊后热处理对焊接残余应力分布状态的影响。