随着我国管道工业的发展,管道泄漏、局部减薄等一系列安全问题频繁发生,在役焊接具有修复时间短、速度快、对环境污染小等优点,烧穿失稳是其首先要解决的问题。在役焊接烧穿受到焊接工艺参数、管道结构因素及内部介质因素的影响,是一个结构场、温度场、应力场等多场耦合下的动态过程,早期研究烧穿失稳判据考虑的因素不够全面,本课题在综合考虑温度场、结构场和应力场的基础上,采用剩余强度法和高温塑性失效准则,综合研究在役焊接时高温管壁的承载能力及运行管道的最大可焊压力,以建立完善的在役焊接烧穿判据。通过自行设计的在役焊接试验装置,以水为介质模拟油气管道的实际运行状况,进行在役焊接烧穿失稳试验,测得临界烧穿失稳压力。通过在役焊接的径向变形分析得出,在相同焊接工艺条件下,随着管内介质压力的增大,熔池下方剩余壁厚的径向变形越大。对在役焊接烧穿孔的宏观形貌观察发现,烧穿孔位于熔池偏后方位置;通过高倍显微镜观察烧穿孔截面形貌看到熔合线处存在大量裂纹,且沿晶界开裂,得出烧穿起始于熔合线附近,并在介质内压的作用下,逐渐向内壁扩展,最终贯穿整个管壁,发生烧穿。根据在役焊接试验测得的临界烧穿失稳压力以及SYSWELD有限元模拟得到的在役焊接温度场,通过反演法计算出剩余强度三维积分温度区间,利用MATLAB拟合出积分温度区间与热输入的函数关系,由此关系进行积分温度区间的选取,进而利用剩余强度法进行在役焊接临界烧穿压力的计算。根据模拟得到的在役焊接温度场和应力应变场,确定发生烧穿的最危险路径。通过最危险路径上各点的屈服强度值,与在临界烧穿压力下模拟得到的von Mise应力值对比,得到在役焊接熔深最大处向后1mm的最危险路径上,有2/3区域的von Mise应力大于对应温度下的屈服强度时就有发生烧穿的危险。最终,对两种方法进行验证,计算所得结果与实验结果相吻合,可以达到指导在役焊接安全修复的目的。