目前石油管道的运输、储藏主要采用耐蚀合金类钢种,但是此类钢种的大量应用会提高油田的开发成本。研究出一种新材料,并开发出新的制造方法和工艺成了业内关注的焦点,目前有人提出低铬新钢种的利用和开发是一个重要途径,本文针对5Cr管线钢这一新钢种,采用试验和数值模拟的方法,进行焊接性研究,并分析其使用性能。对5Cr钢焊接过程的温度场进行有限元数值模拟分析,研究了温度场分布及热循环曲线。通过研究其焊接条件下连续冷却组织转变,预测其焊接热影响区的组织、性能和硬度。结果表明:5Cr钢在较宽的冷速范围内能够获得含有铁素体的组织类型,具有较高的强度和良好的力学性能。分析所选焊丝与母材的匹配性,分别对三种接头进行成型性分析和抗裂性分析。结果表明:硬面堆焊药芯焊丝YC-YD450焊缝成型性良好,表面光亮,不锈钢焊丝ER308焊缝平整光亮,有轻微变形。低碳钢焊丝H08Mn2SiA焊接平板变形不大。抗裂性试验结果表明,在预热60℃和100℃的情况下,三种焊丝对应的焊接接头均没有发现裂纹。对这三种焊接接头分别进行力学性能测试以及微观组织观察发现:三种焊丝焊接接头熔合良好,未出现缺陷。药芯焊丝焊缝区组织以粒状贝氏体为主,其接头平均抗拉强度为533.52Mpa,普通焊丝焊缝区主要为少量马氏体和羽毛状贝氏体,接头平均抗拉强度为580.16Mpa,不锈钢焊丝焊缝区主要为铁素体和贝氏体,接头平均抗拉强度为547.75Mpa。三种接头断口形貌均表现韧窝,塑性和韧性良好。普通焊丝接头能承受的平均载荷达到17kN,不锈钢焊丝接头平均载荷达到12kN,药芯焊丝接头平均载荷为8kN,弯曲角度大且均未发生断裂,说明三种接头抗弯性能均良好。三种接头冲击试验结果表明,冲击韧性均接近于母材。三种接头的硬度分布规律一致,焊缝中心区较热影响区大,整体母材最低。腐蚀试验发现药芯焊丝平均腐蚀速率为0.0397mm/a,普通焊丝平均腐蚀速率为0.07675mm/a,不锈钢焊丝的平均腐蚀速率为0.0496mm/a,腐蚀形貌也可以看出:药芯焊丝和不锈钢焊丝由于焊缝区Cr元素高于母材而腐蚀不明显,普通焊丝焊缝区腐蚀严重。整体密闭性研究和耐压试验表明:在试验压力3.2MPa、5MPa、10MPa下保持10min,结果发现压力损失率均小于10%,焊缝未见渗水现象,表明圆筒焊缝致密,密闭性良好。三种接头的X射线衍射探伤结果显示,普通焊丝和药芯焊丝接头均未出现夹杂、气孔、裂纹等缺陷。本文研究成果将为5Cr新钢种的结构化应用提供理论依据,节约石油工业的生产开发成本,为实际生产提供了重大的指导。