热处理对800 MPa 级钛合金对接焊平板残余应力影响的数值模拟

李良碧，沙宇程，万正权，李艳青，王新宇，包华宁

(1. 江苏科技大学 船舶与海洋工程学院，江苏镇江 212003；2. 中国船舶科学研究中心，江苏无锡 214082；3. 上海船舶设计院，上海 201203)

0 引 言

随着深海领域的不断开发，深潜器的数量和尺寸随之增加，也使得大壁厚钢结构的焊接在深潜器建造过程中变得越来越重要。Ti80 是一种高强度的钛合金，具有耐腐蚀和易于焊接等优质性能，因此被广泛用于深潜器的制造。在焊接过程中，由于不均匀的热循环，焊接接头不可避免地会产生焊接残余应力，这将导致一系列问题，例如强度降低和产生裂纹。因此，必须采取有效的措施来降低焊接残余应力。焊后热处理是减少焊接残余应力的常用方法[1]，可以有效提高焊接结构的使用寿命和承载能力。

姜云禄等[2–3]对热处理后TC4 钛合金试板表面焊接残余应力进行了测量。Yan 等[4–5]对TC4 板热处理前后表面焊接残余应力进行了数值模拟和实验验证。李有华等[6]采用X 射线衍射法测定了TA15 钛合金厚板热处理后残余应力值。金俊龙等[7]对TC17 钛合金平板的焊接和焊后热处理的过程进行了数值模拟，研究了热处理前后残余应力演变情况。通过这些文献发现钛合金热处理后的残余应力显著降低，表面残余应力重新分布。

目前，对Ti80 钛合金热处理前后残余应力的数值模拟研究较少。因此，本文对Ti80 对接焊平板的焊接以及焊后热处理过程的残余应力进行数值模拟研究。

1 基本理论

1.1 焊接温度场

对均匀、各向同性的连续介质，其材料特征与温度无关时，在能量守恒的基础上可以得到热传导微分方程为：