文 献 综 述 高Cr-Ni合金新旧炉管焊接残余应力的数值模拟与检测 1.高Cr-Ni合金炉管 高Ni-Cr合金是一种在 800～1050 ℃的高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力的镍基耐热合金，这类合金被广泛用于制造制氢转化炉管、乙烯裂解炉管等高温设备。

制得的炉管有的高达十几米，经常处于高温和高压下工作，故要求炉管有高的持久强度、高的抗氧化性能，并具有良好的组织稳定性以防止在高温烟气和水蒸汽的作用下发生氧化和腐蚀。

因此，这类设备的炉管多采用Cr25Ni35Nb、Cr35Ni45Nb等材料来保证其耐高温性能以及抗蠕变性能。

这也增加了炉管的制作成本，使得其价格昂贵，全面更替代价高。

经过研究发现，炉管服役后，其损伤严重部位多处于顶部高温处8m内，以及底部4m以下部位，只需局部更换这些部位的炉管而保留剩余部分。

这样既可以保证高温设备的有效运行，又能够节约成本[1]。

本文针对某厂服役的制氢转化炉管进行局部更换后的新旧炉管焊接接头焊接性能进行研究，通过力学性能试验掌握服役炉管和新炉管材料在不同温度下的力学性能数据，使用ABAQUS有限元软件对炉管焊接过程进行数值模拟，研究焊接残余应力的分布规律，为新旧炉管的焊接工作提供支持。

2.焊接残余应力及模拟 2.1 焊接残余应力产生原因 焊接残余应力即焊接后，在无外力作用的情况下，存在于工件内部并互相平衡的内应力[2]。

机械加工以及强化工艺等都可能引起残余应力，例如焊接、弯曲、切削加工、锻压和金属热处理等。

在焊接过程中，焊接区以远远高于周围区域的温度被急剧加热，并快速冷却，远离焊缝处温度变化较小，温度梯度较大，于是焊接区受热膨胀，并受到周围较冷区域的约束，使焊接区形成了塑性的拉压缩，冷却过程中焊接区的冷却收缩受到周围区域的约束。