目前随着油气资源勘探向深海和高寒地区的发展,油气焊接管面临的工作环境日趋恶劣。为了避免发生重大损失,必须不断提高焊缝的质量,生产出高性能,高附加值的产品,以满足焊管行业日益严格的质量需求。焊缝的焊接质量决定着焊管的质量,而加热温度是影响焊缝质量的重要因素。本文在研究了直缝焊管高频焊接工艺和电磁加热原理的基础上,利用ANSYS有限元软件,对高频接触焊管的电磁加热过程进行了动态仿真,涉及的研究工作主要包括:(1)利用ANSYS有限元软件,针对管坯焊接过程中运动场、电磁场和温度场的三维耦合仿真计算问题,建立了适当的几何模型,并根据“节点载荷移动”法,进行了单元选择、网格划分和物理环境创建。利用物理环境法和APDL语言编写电磁—热—运动场耦合的程序,完成了直缝焊管高频接触焊过程温度场的三维数值计算,得到了整个管体焊缝处温度场的分布特点,并详细地分析了管坯轴向和管坯横截面温度场的分布特点。(2)分别采用接触焊与感应焊两种的高频焊接方式,对不同壁厚焊管的电磁加热过程形成的管坯横截面处“沙漏”形温度场进行定量的分析对比,将壁厚方向的温差作为衡量焊接质量的标准,指出厚壁焊管采用接触焊工艺焊缝质量更好。(3)利用ANSYS有限元软件,研究了不同的电参数和几何参数对加热质量和加热速度的影响,得到了不同参数变化下温度场的变化规律。(4)为验证计算机模拟温度场的结果,在生产现场取样做成金相试件,进行金相实验和显微硬度实验;并利用Gleeble-3 800型热模拟机按照模拟过程中的热循环曲线对N80钢进行了热模拟实验,进行金相实验。通过对比分析金相试样和热模拟式样的金相组织,验证了计算机模拟得到的高频焊接的“沙漏”形温度场的准确性。