脉冲电流对金属凝固以及固态相变影响的研究在国内外已经普遍开展。经过文献查阅,作者发现将脉冲电流应用到复杂的焊接过程中的并不多见,脉冲电流改变焊缝区域以及热影响区域的组织和性能的研究也不多见。焊接接头性能与粗晶区的面积大小关系密切,埋弧焊较大的热输入量会扩大粗晶区面积从而使接头性能变差。焊接质量的好坏直接关系到焊件的寿命,而对于X80级别以上的高级别管线钢焊接质量要求更高。本文采用脉冲电流辅助焊接的方式来改善焊接接头性能,应用数值模拟以及理论和实验研究相结合的方法对脉冲电流对焊接过程影响进行研究。本文主要研究的内容:(1)ANSYS有限元模拟。使用ANSYS对施加脉冲电流过程的焊接过程进行热、电、磁耦合分析。在低电热条件下分别从脉冲宽度、脉冲频率和输入电流等参数的改变分析了焊接接头焊缝以及热影响区各部位的电磁参数随脉冲参数改变的规律。(2)基于铁磁学理论对简化后的脉冲电流电磁场进行了分析,并结合固态相变理论对焊接凝固及冷却过程中脉冲电磁场对焊缝以及热影响区的影响进行了理论分析。分析发现脉冲电磁场会影响α相和γ相有不同影响,脉冲电磁场会促使γ相的转变,进而细化晶粒。(3)焊接实验研究。制定实验参数表并按照实验参数表上的各个脉冲电流参数对试样在焊接过程中施加脉冲电流,并从焊缝以及热影响区不同位置晶粒度大小出发讨论脉冲参数对各部位影响的程度。(4)对实验过程参数进行了数值模拟,通过数值模拟的结果证实了实验参数为低电热条件,同时通过实验也验证了模拟结果的准确性。