针对在役设备由于裂纹、腐蚀等缺陷引起的失效问题,通常采用焊接修复来延长设备的使用寿命,由于在役设备尺寸及结构复杂性、现场工况条件等限制无法实施焊后热处理,作为可免除焊后热处理的回火焊道焊接技术受到广泛关注,并已应用于核电设备部件的焊接修复。回火焊道焊接技术工艺窗口窄,对焊接工艺参数控制精度要求高,传统物理试验方法需要花费大量的时间和经济成本,而且面对缺陷不规则、散热条件不同的工况条件,难以确定实施工艺窗口。因此,本文基于有限个样本数据,采用数值模拟和数据回归分析方法,构建焊道尺寸预测—温度场模拟—等温线数据自动提取—焊接工艺参数判定的回火焊道焊接工艺研究路线,并开发了回火焊道焊接工艺数据库,对实现回火焊道焊接技术数字化研究,促进回火焊道焊接技术工程化应用具有重要意义。(1)基于有限个自动GTAW的焊道尺寸(熔深、熔宽、余高)样本数据,采用多元线性回归、径向基神经网络和支持向量回归方法,建立了焊道尺寸预测的回归模型,实现了焊道熔深、熔宽、余高尺寸的预测,相对误差小于7%;(2)采用模式搜索法,实现了热源模型参数的自动化求解,熔宽、熔深相对误差小于5%。通过焊道宏观金相和热循环曲线验证,结果表明熔合线位置整体吻合良好,焊接热影响区各分区尺寸误差小于0.1mm;(3)开发了从温度场中自动提取等温线数据的程序,依据SA508-3钢回火焊道焊接工艺实现条件进行焊接工艺参数判定,建立了一定焊接工艺参数范围(焊接电流100A~200A、送丝速度165mm/min~800mm/min、焊接速度800mm/min、焊接电压11V~12V)内的回火焊道焊接工艺窗口;(4)基于SQL Server数据库,采用python语言开发了回火焊道工艺数据库,实现了对焊接工艺参数(电流、电压、送丝速度、焊接速度)及其等温线数据进行查询、增加、删除和修改。