随着石油化学工业的发展,其设备趋于高参数、大型化。对于高温、高压、有腐蚀介质条件下的加氢设备,其内壁的大面积堆焊多采用带极堆焊。本文首先基于带极埋弧堆焊原理建立了有限元热源模型,基于有限元软件MSC.MARC平台,编写FORTRAN子程序来实现移动热源的加载,通过对计算采用接触传热的方法处理厚板底部传热边界,并考虑了材料物理参数随温度的变化、对流和辐射传热及相变潜热,建立温度场计算模型。与实测对比,计算结果与实测值吻合较好,验证了模型的正确性。基于带极电渣堆焊的原理及焊接过程,并参考电渣熔铸过程,,采用生死单元方法实现熔敷金属填充热,并考虑了材料物理参数随温度的变化、对流和辐射传热及相变潜热,建立温度场计算模型。与实测对比,计算结果与实测值吻合良好,表明所采用的模型是正确的。建立了带极电渣堆焊应力应变场数学模型,采用温度场和应力场耦合分析,着重计算分析其焊接过程中的应力应变演变情况,以及残余应力和残余应变的分布规律。针对带极堆焊材料尺寸大,有限元模型网格数量巨大,计算速度慢,周期长的特点,通过对实际过程的分析,采用单元死活的方法,根据焊接顺序,逐步激活网格单元。同时,建立基于局域网的分布式计算平台,采用3台计算机进行并行计算,提高计算速度,节省了大量的计算时间。根据研究结果表明,推导的带极埋弧堆焊热源模型,可适用于带极埋弧堆焊的有限元模拟。对带极电渣堆焊采用的熔融金属填充方式实现的温度场模拟也得到了较好的结果。成功解决了焊剂及熔渣对堆焊过程中传热的影响。在带极电渣堆焊焊后的残余应力分布中,焊缝区为拉应力,周围为压应力区,距离焊缝较远处,其应力值为零。在近缝区存在最大拉应力,其值为434MPa。离焊趾10mm处区域存在最大压应力。起弧和收弧处存在较大的拉应力。在焊缝边缘和内部,存在三个残余应力高峰区域。堆焊过程中板材出现上凸现象,而在焊后冷却过程中,这种上凸逐渐变为下凹。