随着世界经济的发展,油气资源需求量不断增加,深海油气的开采与长距离运输都离不开高质量大口径管材。为了提高焊管产量与焊接质量,必须深入理解电磁加热原理,研究焊接过程中对管上电磁场、温度场分布有重大影响的因素。导磁体作为阻抗器中起聚磁阻抗作用的关键部分,其对焊接效果有显著影响。本文在深入了解高频感应焊接生产直缝焊管工艺及原理的前提下,在ANSYS有限元仿真软件中对导磁体作用下的直缝焊管高频感应焊接进行数值模拟,所涉及的内容主要包括:在ANSYS有限元软件中建立焊接模型,并根据实际情况赋予相关材料属性,针对单元尺寸跨度大的复杂模型提出基于“线性渐变”与“区域划分”的网格划分方法,获得了良好的网格质量;利用APDL语言实现基于物理环境法的磁-热“双循环”耦合计算,获得了焊缝处电磁场、温度场分布,分析了管坯焊缝外表面处磁感应强度最大处位置偏移现象与焊缝接合面上磁感应强度的“Y”形分布现象,指出了焊缝横截面上壁厚中部温度场的“双曲线”状分布与整个壁厚面上的“沙漏”状分布。研究不同导磁体分布方式对焊接过程中电磁场、温度场影响。通过定量分析发现增大导磁体棒横截面积、减小导磁体到管坯内表面距离,将使焊缝处磁感应强度、电流密度增大,焊接效率提高,表明阵列式的导磁体分布形式能够加强聚磁阻抗能力,从而有效提高焊接效率。研究了阵列式导磁体空间分布参数对焊接过程中磁-热在管上选定路径分布情况的影响,并获得了导磁体的主要空间分布参数对磁-热分布与焊接效率的影响。设计导磁体作用下直缝焊管感应焊接测温实验方案,加工、装配实验装置并进行测温实验,将实验数据与对应条件下仿真数据相对比,验证了数值模拟结果的准确性。