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X80管线钢是高韧性、高洁净度钢,目前在“西气东输”二线工程中逐渐大规模应用。针对“西气东输”二线管道工程施工地点不固定,施工现场自然环境差等特点,如何提高在线焊接材料熔敷金属低温冲击韧性,改善耐腐蚀性以及与母材的强度匹配是目前管线工程界所关注的主要问题。本文在研究焊缝中夹杂物的对针状铁素体形核影响的基础上,考虑到焊接材料成份与焊接接头组织上的依存关系,采用Mn-Ni-Mo-Ti-B合金系制作气体保护焊丝。其焊缝金属的组织观察表明,作为针状铁素体形核核心的夹杂物,其大小在300～600nm之间,且一个夹杂物会诱发一个或多个针状铁素体形核。针状铁素体片在核心上呈发射状生长。因此认为夹杂物作为一种高能的惰性表面,降低了形核能垒,进而促进了针状铁素体形核。在对针状铁素体形核特点的试验分析发现,X80管线钢焊缝组织强化主要以针状铁素体和粒状贝氏体内的位错强化、以及晶粒细化带来的晶界强化机制为主。在焊丝中添加适量Ni元素易保证焊缝针状铁素体含量和韧性,同时添加适量稀土元素在净化焊缝的同时,有利于使夹杂物球化,促进针状铁素体形核。通过向焊丝中加入适量的Ti、B可有效地抑制先共析铁素体的析出,使焊缝获得细小均匀的针状铁素体组织。与此同时,通过分析焊条药皮组元对焊条工艺性能和力学性能的影响,确定了CaO-CaF2-SiO2-TiO2的碱性药皮渣系,使焊条具有较好的焊接工艺性能。并通过药皮过渡Ti、B及稀土元素,提高焊缝的力学性能。研制的X80管线钢的气体保护焊丝与相应的焊接规范匹配所得的熔敷金属,不仅具有高强度(ReL>551MPa,Rm>620MPa),而且还具有优良的低温冲击性能(AKV(-20℃)=122.3J)。满足了X80管线钢对熔敷金属的强度和韧性要求。另外,本文通过改变气保焊丝保护气体配比,研究了保护气体的配比对焊丝熔敷金属组织和性能的影响。并且,焊接接头力学性能和耐腐蚀性达到了实际X80管线工程的要求；研制了X80管线钢用的低氢碱性焊条,在试验基础上,所得熔敷金属强度和韧性均能满足X80管线钢在线补焊,返修焊,以及打底焊的工程要求。另外,对焊条药皮耐吸潮性的影响因素进行分析,提出了控制焊条药皮吸潮性的可行性方法,为优化焊条组元配方提供了科学依据。