【摘 要】
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随着海洋油气资源勘探开发的重要性日益凸显,对深海厚壁油井管及输送管的需求日益迫切。目前,大多焊管厂依赖经验丰富的操作工通过观察焊缝余高形貌来选择和调整焊接生产工艺参数。焊缝余高形貌、焊接质量和焊接工艺参数之间的影响规律尚未掌握,故难以保障高端焊管产品。高频电阻焊管焊接是一个非常复杂的过程,涉及到电磁场、温度场、应力场及速度场等。基于ANSYS、DEFORM和FLUENT有限元软件,对高频电阻焊管焊
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随着海洋油气资源勘探开发的重要性日益凸显,对深海厚壁油井管及输送管的需求日益迫切。目前,大多焊管厂依赖经验丰富的操作工通过观察焊缝余高形貌来选择和调整焊接生产工艺参数。焊缝余高形貌、焊接质量和焊接工艺参数之间的影响规律尚未掌握,故难以保障高端焊管产品。高频电阻焊管焊接是一个非常复杂的过程,涉及到电磁场、温度场、应力场及速度场等。基于ANSYS、DEFORM和FLUENT有限元软件,对高频电阻焊管焊接挤压过程进行了数值模拟,研究工作主要包括:（1）针对整个高频电阻焊接过程,采用了焊缝余高成形过程分段模拟思想。利用ANSYS建立了高频电阻加热过程的电-磁-热耦合的有限元模型,获得焊接点区域的温度场;将该温度场划分为两个区域,其中固态区域在DEFORM中建立变形金属挤压过程的刚塑性模型,分析了变形金属流动过程的应力场和速度场,获得了焊管内外表面变形金属余高的形貌,并深入研究了内外表面变形金属余高的差异。（2）针对熔融态区域,在变形金属余高的基础上,在FLUENT中建立了熔融金属挤压过程中金属流动的两相流模型,分析了熔融金属流动过程的速度场,对外表面熔融金属余高形貌随挤压量的变化进行了分析。（3）引入金属流线角的大小作为焊接质量的评价标准,分析了高频电阻焊管焊接的主要工艺参数,如挤压量、焊接速度、电流大小、电流频率和电极位置等对焊缝余高及金属流线角之间的影响规律,揭示了电极不对称、错边和结合面形状等特殊情况下焊缝余高的形貌。（4）从工厂获取相应试件通过金相实验观测了其金属流线角,通过拉伸试验验证了焊缝强度和金属流线角之间联系,最终通过测量焊管试件外表面焊缝余高的形貌结合金属流线角验证了数值模拟的准确性。
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