因汽轮机隔板服役环境的特殊性，需要在隔板外环的指定位置堆焊不锈钢耐腐蚀层，由于堆焊量大导致隔板外环焊后焊接变形大影响装配质量。为控制隔板外环的焊接变形同时降低大型焊接结构焊接试验成本，应用数值模拟对汽轮机隔板外环的焊接变形过程进行了预测。同时针对大型结构焊接过程数值模拟模型大、数据量大、计算时间长等问题，基于相似准则分析焊接温度场确定了模拟结构与实际结构焊接应力和变形的比例对应关系，建立模拟结构模型减少了单元数量和节点数量。另外，利用串热源代替双椭球热源减少时间增量步数以及模拟过程中迭代运算次数，在尽可能保证计算精度的同时提高运算效率。同时为保证模拟结果的准确性，设计了相似结构物理试验，验证了简化方法的精度。因此，本课题的研究对控制汽轮机隔板外环焊接变形具有一定的工程意义。通过增加刚性固定即焊拉筋的办法控制汽轮机隔板外环焊接变形。设计了米字型拉筋和梁型拉筋两种焊拉筋结构，通过数值模拟结果对比两种拉筋形式控制焊接变形的能力，结果表明两种拉筋形式都可以减少焊接变形，米字型拉筋控制焊接变形的能力要强于梁型拉筋，当采用米字型拉筋时，筋板的变形要大于隔板外环的变形，而采用梁型拉筋，隔板外环的变形要大于筋板的变形。特别是在控制隔板外环的轴向变形和周向变形上，米字型拉筋可以更好的保证隔板的垂直度和减少隔板因受热膨胀对形状的影响。工艺方面，优化了焊接速度和夹具数量，得到了最优的焊接速度为6mm/s，最优的夹具数量是6个。利用串热源完成了全部堆焊过程的数值模拟，耗时约50小时。并通过模拟结构与实际结构的残余应力对应关系，根据模拟结果计算出实际结构残余应力峰值约为86MPa。