超超临界火力发电机组管道用P92钢,在服役过程中易发生开裂问题。补焊具有成本低、修复质量高等特点,成为修复缺陷的主要方法。补焊后产生的焊接残余应力对热影响区的Ⅳ型裂纹的诱发具有重要影响。同时,补焊后由于空间和环境所限,很难进行焊后热处理,所以残余应力难以消除。传统的应力检测方法只能对焊件表面的残余应力值进行测试,而通过数值模拟的方法可以全面了解内部残余应力分布情况,进而对制定合理的焊接工艺提供依据。本文的主要研究内容如下:对P92管道钢缺陷部分进行选择性切除,并对切除部位采用CMT+P焊接方法进行修复焊接,利用X射线法研究了补焊后应力分布。此外,通过有限元方法获得了应力场分布,与实验和文献所测残余应力值相吻合。同时分析了补焊长度,补焊宽度,补焊热输入等因素对补焊后残余应力的影响进行了研究。随着补焊长度增加,焊接横向残余应力值随之减少,纵向应力变化不大。补焊长度从60 mm增加到140 mm,在焊件表面,横向应力的峰值由372 MPa降低到238 MPa,降低了36%;但纵向应力的峰值基本保持在500 MPa左右。随着补焊宽度的增加,横向和纵向的焊接残余应力值均随之增加,补焊宽度对横向残余应力的影响比纵向残余应力大。补焊宽度由8 mm增大到24 mm,在焊件表面,横向残余应力峰值由220 MPa增大到394 MPa,增大了79.1%;而纵向残余应力峰值由286MPa增大到480 MPa,增大了67.8%,二者相差11.3%。补焊热输入对残余应力也有较大影响,随着补焊热输入的增加,两个方向的残余应力均有不同程度的增加。补焊热输入从1800 J/mm增大到2800 J/mm,在焊件表面,横向残余应力值峰值由220MPa增大到273MPa,增大了24.1%,纵向残余应力峰值由286MPa增大到300MPa,增大了4.9%。通过对比分析不同参数下补焊后的残余应力分布并结合工程实践得出相对较优的补焊参数:补焊长度为140mm,补焊宽度为8mm,热输入为1800J/mm。