不锈钢复合板由不锈钢和低碳钢或低合金钢两种材料经爆炸、轧制或爆炸轧制而成,既具有基层材料的强度、刚度和韧性,又有覆层材料的耐腐蚀性,并且价格低廉,因而被广泛应用在石油、化工、核工业中。不锈钢复合板在制造过程或者服役过程中,复层材料常会出现缺陷,如裂纹、未熔合、夹渣等。补焊成为修复复合板缺陷的最主要手段。但由于不锈钢复合板的基层和复层材料的力学性能存在较大的差异,以及补焊部位的高约束度,在补焊过程中不可避免会产生较大的残余应力,对结构完整性产生很大影响。因此,研究不锈钢复合板的补焊残余应力,对于降低和控制焊接残余应力、保证设备的安全运行具有非常重要的意义。本文利用有限元法,开发顺次耦合焊接残余应力有限元程序,对304不锈钢复合板补焊过程进行模型分析,获得了304不锈钢复合板补焊残余应力的分布规律,讨论线能量、补焊层数、补焊宽度以及长度等工艺参数对补焊残余应力的影响。计算结果表明,焊缝和热影响区的焊接残余应力值较大,远离焊缝和热影响区,应力逐渐降低。由于复合板基层和复层材料力学性能的不匹配,复合板基层和复层界面处的应力分布不连续,产生较高的应力梯度,对界面开裂影响较大。随着线能量增加,热输入增加,导致塑性变形增加,释放更多的残余应力,使得残余应力降低。补焊层数增加,残余应力随之降低。随着补焊宽度增加,残余应力明显降低,推荐采用不低于24mm的补焊宽度。随着补焊长度的增加,残余应力降低,因此,推荐采用不低于140mm的长度进行补焊,可以减小和控制焊接残余应力。