(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210773666.5 (22)申请日 2022.07.01 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610000 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 彭星煜　周德志　杨彪　王岷洋　 谢国彬　 (74)专利代理 机构 成都瑞创华盛知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 51270 专利代理师 辜强 (51)Int.Cl. B23K 9/167(2006.01) B23K 9/095(2006.01) B23K 33/00(2006.01)G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 基于有限元和正交试验的双金属复合管焊 接工艺优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于有限元和正交试验 的双金属复合管焊接工艺优化方法， 包括如下步 骤： S1、 结合现场实际焊接工艺参数， 明确焊接工 艺； S2、 进行焊接工艺评定， 确定焊接实验的工艺 参数范围； S3、 根据焊接工艺参数的因素水平组 合得到正交试验方案； S4、 建立有限元模型， 模拟 双金属复合管焊接的残余应力， 并以数值模拟方 法执行正交试验； S5、 模拟出等效应力数值， 并以 每项最大残 余应力为指标， 计算各因素水平指标 均值， 并根据各因素水平指标的平均值算出极差 R； S6、 根据各因素极差计算结果， 确定焊接工艺 参数对残余应力的敏感性排序； S7、 取各因素水 平指标最小平均值对应的参数水平作为焊接试 验最佳工艺 参数。 权利要求书1页 说明书8页 附图4页 CN 115041789 A 2022.09.13 CN 115041789 A 1.一种基于有限元和正交试验的双金属复合管焊接工艺优化方法， 其特征在于， 包括 如下步骤： S1、 结合现场实际焊接工艺参数， 明确所采用的焊接工艺， 焊接参数包括焊接热输入、 层间冷却时间和焊接 速度； S2、 进行焊接 工艺评定， 确定焊接实验的工艺 参数范围； S3、 根据焊接 工艺参数的因素 水平组合得到正交试验方案； S4、 建立有限元模型， 模拟双金属复合管焊接的残余应力， 并以数值模拟方法执行正交 试验； S5、 模拟出等效应力数值， 并以每项最大残余应力为指标， 计算各因素水平指标均值， 并根据各因素 水平指标的平均值 算出极差R； S6、 根据各因素极差计算结果， 确定焊接 工艺参数对残余应力的敏感性 排序； S7、 取各因素水平指标最小平均值对应的参数 水平作为焊接试验最佳工艺 参数。 2.根据权利要求1所述基于有限元和正交试验的双金属复合管焊接工艺优化方法， 其 特征在于， 在步骤S2中， 依据SY/T  0452‑2021 《石油天然气金属管道焊接工艺评定》 进行焊 接工艺评定。 3.根据权利要求2所述基于有限元和正交试验的双金属复合管焊接工艺优化方法， 其 特征在于， 步骤S2还包括如下步骤： 根据焊接工艺参数范围绘制正交试验因素水平表， 且焊 接工艺参数的试验水平不小于 3。 4.根据权利要求3所述基于有限元和正交试验的双金属复合管焊接工艺优化方法， 其 特征在于， 在步骤S3中， 根据正交试验因素 水平表进行因素 水平组合得到正交试验方案 。 5.根据权利要求4所述基于有限元和正交试验的双金属复合管焊接工艺优化方法， 其 特征在于， 在步骤S4中， 基于SYSWELD有限元 软件建立有限元模型。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115041789 A 2基于有限元和正交试验的双金属复合管焊接工艺优化方 法 技术领域 [0001]本发明涉及焊接技术领域， 特别是一种基于有限元和正交试验的双金属复合管焊 接工艺优化方法。 背景技术 [0002]石油与天然气行业的管道建设中存在着大量的双金属复合管， 在对其进行焊接制 造和安装的过程中， 不可避免地会产生焊接残余应力。 构件的焊接残余应力是造成焊接接 头或结构脆性断裂、 疲劳断裂和应力腐蚀开裂等失效形式的重要因素。 而焊接工艺参数对 焊接残余应力有着决定性的作用， 所以， 优化焊接工艺参数对提高焊接技术水平、 降低生产 中设备的故障率、 延 长设备的运转周期都具有重要的意义。 但由于焊接工艺参数之多， 导致 找到最优参数需要花费大量的时间和人力物力， 所以目前双金属复合管的焊接工艺参数的 优化还没有一套行之有效的方案 。 发明内容 [0003]为解决现有技术中存在的问题， 本发明提供了一种基于有限元和正交试验的双金 属复合管焊接工艺优化方法， 优化双金属复合管焊接的工艺参数， 减小焊接过程产生的残 余应力对复合管的强度的影响。 [0004]本发明采用的技 术方案是： [0005]一种基于有限元和正交试验的双金属复合管焊接 工艺优化方法， 包括如下步骤： [0006]S1、 结合现场实际焊接工艺参数， 明确所采用的焊接工艺， 焊接参数包括焊接热输 入、 层间冷却时间和焊接 速度； [0007]S2、 进行焊接 工艺评定， 确定焊接实验的工艺 参数范围； [0008]S3、 根据焊接 工艺参数的因素 水平组合得到正交试验方案； [0009]S4、 建立有限元模型， 模拟双金属复合管焊接的残余应力， 并以数值模拟方法执行 正交试验； [0010]S5、 模拟出等效应力数值， 并以每项最大残余应力为指标， 计算各因素水平指标均 值， 并根据各因素 水平指标的平均值 算出极差R； [0011]S6、 根据各因素极差计算结果， 确定焊接 工艺参数对残余应力的敏感性 排序； [0012]S7、 取各因素水平指标最小平均值对应的参数 水平作为焊接试验最佳工艺 参数。 [0013]优选的， 在步骤S2中， 依据SY/T  0452‑2021 《石油天然气金属管道焊接工艺评定》 进行焊接 工艺评定。 [0014]优选的， 步骤S2还包括如下步骤： 根据焊接工艺参数范围绘制正交试验因素水平 表， 且焊接 工艺参数的试验水平不小于 3。 [0015]优选的， 在步骤S3中， 根据正交试验因素水平表进行因素水平组合得到正交试验 方案。 [0016]优选的， 在步骤S4中， 基于SYSWELD有限元 软件建立有限元模型。说　明　书 1/8 页 3 CN 115041789 A 3