管道在现代工业中主要用来输送石油、天然气、高温高压蒸汽等,主要由焊加工接成型。近年来,由于管道结构运输量大、经济性好、安全性高等诸多优点,在化工、石油天然气等国民经济的重要部门中应用广泛,受到了国内外专家学者的重视。管道焊接过程中,在焊接热源的作用下接头经历了不平衡的热过程,焊后产生焊接残余应力与变形,过大的焊接残余应力与变形会对管道焊接接头或结构的承载能力、使用寿命都带来不利的影响,严重的情况下会引起结构开裂从而引起管道内介质泄露事故。管道焊接结构的残余应力和变形该采用不同的工艺方案来控制和减小已经成为国内外专家学者研究的重要课题。随着计算焊接力学理论的日臻完善和计算机技术的快速发展,在现代实际的工程结构中数值模拟技术已经被广泛应用于预测焊接结构中的焊接残余应力和变形。本文以ANSYS通用有限元计算软件为平台,对10mm壁厚X60钢管道V型坡口对接接头的残余应力进行了数值模拟。采用间接耦合法对管道焊接接头的温度场、应变场和变形进行了数值模拟计算。并根据模拟结果提出工艺改进方案,再对改进方案进行数值模拟,将计算结果与改进前进行对比。采用改进的工艺参数对X60管道进行焊接,焊接完成后对其采用盲孔法实测焊接的残余应力并用三坐标测量仪测量管道焊接的变形。将所得的试验结果与有限元模拟计算所得的值进行比较和验证,发现结果基本吻合。由此证明了有限元法能够有效地预测管道焊接的焊接残余应力和变形,可以为X60钢管道焊接残余应力与变形的控制和减小提供了理论基础。研究结果表明:（1）管道焊接在多道焊接过程中,温度场以准稳态分布,随着热源移动,温度场动态变化。（2）焊件上的点越靠近热源的地方温度升高,其升温和降温的速率越大。（3）残余应力最大值产生在第一道焊缝上,产生了明显的塑性变形。这是由于V型坡口造成的最薄弱区域就在第一道焊缝处,必然产生较大的塑性变形和残余应力。在实际焊接过程中,可以适当减小热输入或采取分段焊接等其它工艺手段避免该情形的发生。（4）整个模型的变形主要产生在轴向而非径向。因此,管道类焊接若想进一步减小整体变形,可主要选择在轴向施加固定约束。