球形储罐是应用广泛的大型压力容器。使用中发现裂纹等缺陷后通常需要进行补焊和局部消应力热处理。目前各国标准中均未给出有效的关于球形储罐局部热处理的规定。公开报道的案例表明,对局部热处理远未达到有效控制水平。本文采用有限元数值模拟和试验相结合的方法对球形储罐局部热处理问题进行了研究。研究中提出了考察区域的概念以及以此为基础的局部加热过程热跟踪的算法,建立了球形储罐多层多道补焊过程数值模拟模型和三种局部加热过程分析模型,并开发出了对应的运算程序。为分析局部热处理的效果,提出了补焊区域表面平均残余应力、熔敷金属平均残余应力和结构最大残余应力三种评价方法。通过大规模系列运算,得出了许多有价值的结论。研究发现,若采用小面积集中加热,局部加热过程本身会带来足以引起材料屈服的残余热应力。虽然残余热应力在冷却过程中产生,但造成残余热应力的真正原因是加热、恒温过程形成的塑性应变和蠕变应变,而冷却速度对残余热应力基本无影响。当同时考虑焊接残余应力时,局部加热过程本身带来的热应力仍是影响热处理效果的主要控制因素。增加加热面积可以有效降低局部加热带来的残余热应力,提高残余应力消除率。分析表明,在球形容器局部热处理中,焊接残余应力的消除机制包括高温屈服和高温蠕变。材料的高温蠕变起到两个相反的作用,它有利于焊接残余应力的消除,但会增加局部热处理过程本身带来的残余热应力。在材料屈服、蠕变和温度梯度共同作用下,局部热处理存在最优的恒温温度和恒温时间。对十种可能的影响因素进行了逐一分析,表明球形储罐体积、壁厚、加热区域弧长半径和恒温温度是影响局部热处理效果的主要因素;环形保温带宽、加热升温速度、恒温时间和考察区域尺寸对热处理效果影响不显著,为次要因素;冷却速度（包括加速冷却）和加热面布置对补焊残余应力消除效果几乎没有影响。基于合于使用的原则,得出球形储罐局部热处理加热区域弧长半径的推荐准则为R_heat≥3.4（R_it）^1/2。这时,可以将考察区域的残余应力平均值控制在30%σ_s左右,最大残余应力可控制在50%σ_s左右,对应的焊接残余应力消除率可分别达到75%和67%。