对于低合金高强钢大厚板焊接结构,传统工艺是焊完一面后进行反面碳弧气刨清根、打磨,探伤合格后进行反面焊接。正反面焊接前一般都需预热,以避免冷裂纹产生。传统焊接工艺生产效率低、质量稳定性差、工人劳动强度大。多年前,生产者将双面双弧焊应用于低合金高强钢大厚板焊接结构中,该方法取消了传统的碳弧气刨清根工序,正反面同时焊接,极大提高了生产效率。本文采用双面双弧焊对35mm厚10CrNi3MoV低合金高强钢板进行焊接,在试验掌握了双面双弧焊的焊接规范后,研究了双面双弧焊接头的热过程及其对微观组织与力学性能的影响,根据接头组织演变与韧性及抗裂性的关系,揭示了双面双弧焊提高接头力学性能和抗裂性的前提与机制。根据焊接过程稳定性和焊缝成形情况,通过试验方法确定了 10CrNi3MoV钢双面双弧焊焊接规范范围。在确定的焊接规范范围内,接头成形良好。随着热输入的增大,TIG焊热影响区粗晶区的组织从板条马氏体转变为板条马氏体和板条贝氏体混合组织。在后续焊道的后热作用下,TIG焊缝的主要组织从针状铁素体转变为多边形铁素体。MAG焊热影响区粗晶区是板条马氏体和贝氏体混合组织,热影响区构成表现出与传统多层多道焊相同的特征。MAG焊缝的组织主要是针状铁素体。采用有限元模拟和热模拟的方法研究了双面双弧打底焊热影响区的热过程及其对微观组织与力学性能的影响。在前电弧的预热下,双面双弧打底焊后焊侧热影响区的冷却速度减小,粗晶区中生成了板条贝氏体,韧性提高。电弧间距减小时,在后电弧的再热作用下,打底焊先焊侧焊趾区二次加热的峰值温度Tp2逐渐从低于Ac1提高到Ac3以上。Tp2低于Ac1时,焊趾区只发生回火。Tp2在Ac1-Ac3之间时,焊趾处热影响区转变为临界再热粗晶区(Intercritically reheated coarse grained HAZ,IRCGHAZ)。IRCGHAZ 中 M-A 组元的存在导致其-50壿时的最低冲击韧性仅为46.6J,低于单弧焊粗晶区的冲击韧性(-50壿时109.9J)。TP2高于Ac3时,焊趾处热影响区转变为过临界再热粗晶区(Supercritically reheated coarse grained HAZ,SCRCGHAZ)。SCRCGHAZ 组织细小,并且生成了更多数量的韧性较好的板条贝氏体,该区域-50壿时冲击韧性为143.8J,高于单弧焊粗晶区。单道热输入为21.7kJ/cm时,双面双弧打底焊热影响区粗晶区为板条马氏体和板条贝氏体混合组织,韧性高于单弧焊粗晶区。单道热输入为33.2kJ/cm且焊前预热至150壿时,双面双弧打底焊热影响区粗晶区的韧性与单弧打底焊粗晶区处于同一水平,这是因为韧性较差的粒状贝氏体的生成抵消了板条贝氏体增加对韧性提高的积极作用。根据实测的热循环曲线分析了双面双弧填充焊热影响区的热过程,并用热模拟方法对填充焊热影响区粗晶区的组织与力学性能进行了研究。对于35mm厚10CrNi3MoV钢双面双弧焊,一侧电弧对另外一侧热影响区的热循环始终存在影响。后电弧的加热会使先焊侧热影响区粗晶区的冷却速度显著减小,其在贝氏体转变温度区间内冷速过小时会导致粒状贝氏体大量产生。粒状贝氏体中硬脆M-A组元的存在和大角晶界的减少导致其-50壿时的冲击韧性仅为19.1J。为避免粒状贝氏体大量产生,应使先焊侧热影响区粗晶区具有合适的冷却速度。建议先焊侧热影响区粗晶区冷却至马氏体转变终了温度Mf或贝氏体转变终了温度Bf以下、200壿以上时后电弧再对其加热。此时,后电弧只有回火作用。采用本文焊接规范焊接时,10CrNi3MoV钢双面双弧焊接头拉伸时均断于母材。接头最高硬度在最后一道盖面焊的粗晶区,硬度值为357HV。接头不同区域在-50壿时的冲击韧性最小值为81.8J,最高值为210.9J,韧性良好。接头侧弯至120e无裂纹,弯至180e不断,塑性变形能力良好。大尺寸刚性试板抗裂性试验结果表明,采用双面双弧焊可实现10CrNi3MoV钢的不预热焊接,接头在焊接过程中及焊后均无裂纹产生。