钛钢复合板由于具有低成本、高强度以及良好的耐蚀性,近年来在钛制压力容器制造中逐渐替代工业纯钛成为主要的制造材料。然而在钛钢复合板焊接过程中由于钛与铁之间会形成低熔点共晶体和脆性金属间化合物,将严重影响接头的性能,因而不能将二者直接熔焊在一起,需要采用间接的接头形式来实现基层钢板、钛复层焊接过程的相互独立。因此,设计合理的间接接头形式,并根据压力容器的承载条件与焊接接头可能产生的缺陷,分析焊接接头在工作载荷下的应力应变分布状态,对保障钛钢复合板制压力容器的安全可靠性具有十分重要的工程意义。本文中利用有限元计算软件建立了五种不同焊接接头形式的有限元模型,综合考虑工作温度、工作压力、焊接残余应力以及接头形式的影响,计算并分析了不同接头形式在各工作载荷下的应力应变场分布,总结了各接头形式在不同工作温度下的失效载荷。计算与分析结果表明不同的焊接接头形式具有不同的焊接残余应力场分布,且焊接残余应力均在一定程度上降低了复合板的承载能力。同时,五种间接焊接接头形式中,前三种接头形式对温度载荷产生应力具有缓和作用,但会削弱复合板局部的承载能力,适合工作在较高的工作温度下;后两种接头形式无以上两种作用,适合工作在较低的工作温度下。进一步,针对焊接接头可能出现的冷裂纹问题,采用断裂力学中的J积分准则对焊接接头中典型的纵向表面裂纹安全性进行了研究。在研究过程中首先验证了在MSC.Marc软件中采用1/4节点奇异单元法建立裂纹体有限元模型计算裂纹尖端J积分的可行性及准确性,并研究了裂纹尺寸对裂纹尖端J积分的影响。在此基础上,对实际的焊接接头裂纹体模型进行了适当的简化,综合考虑工作载荷、裂纹深度以及焊接残余应力的影响,计算了2.5mm以下裂纹深度的裂纹体裂纹尖端J积分。计算结果表明:在许可工作载荷下,焊接接头纵向表面裂纹在裂纹深度小于2.5mm时沿深度方向扩展倾向不明显,不会对钛钢复合板焊接接头的安全性造成严重影响。