摩擦塞焊作为一种固相连接技术,主要用于结构物的修复。由于焊接压力的存在,摩擦塞焊一般只能修复深度不超过结构物厚度一半的缺陷,本文利用摩擦塞焊搭接焊的方法对结构物中贯穿裂纹进行修复,针对X65管线钢,采用不同的焊接参数和焊接环境进行摩擦塞焊搭接焊的焊接工艺试验,对搭接接头的宏观形貌、金相组织、力学性能等进行了研究,主要结论如下:在焊接过程中,通过数据采集系统收集焊接工艺参数,根据焊接过程中焊接压力的变化,可以将整个焊接过程分成准备阶段、摩擦阶段、填充阶段和顶锻阶段。空气中摩擦塞焊搭接焊在转速6000-7000 rpm、焊接压力20-40 kN下均可以获得无缺陷的搭接接头,而水下摩擦塞焊搭接焊在上述工艺窗口内存在焊接缺陷(转速6000 rpm与焊接压力为20、30 kN的组合,转速6500 rpm与焊接压力20kN的组合存在焊接缺陷),且缺陷出现在塞孔底部边缘处,这是由于水下环境较高的散热系数导致塑性金属填充过程变得困难。分析焊接接头不同部分的金相组织发现:母材组织为细小的珠光体和铁素体,焊缝及热影响区的组织均以上贝氏体组织为主。搭接接头的硬度分布为焊缝处最高、热影响区处次之,母材金属最低。与空气中摩擦塞焊搭接接头的硬度相比,水下摩擦塞焊搭接接头的硬度要高。在拉拔试验中,空气中和水下摩擦塞焊搭接接头均断裂在塞棒处。在十字单轴拉伸试验中,空气中摩擦塞焊搭接接头和无缺陷的水下摩擦塞焊搭接接头均断裂在搭接板与基体交接面的焊缝处,而存在焊接缺陷的水下摩擦塞焊搭接接头均将塞棒端部拔出塞孔底部。不同深度拉伸试验结果表明,空气中摩擦塞焊搭接接头在塞孔底部的连接质量要好于水下摩擦塞焊搭接接头。剪切试验结果显示,无论是空气中还是水下摩擦塞焊搭接接头的断裂位置均在搭接板和基体的交界处。空气中摩擦塞焊搭接接头焊缝在0℃下的冲击吸收功与母材相比要低很多,其断裂机制主要以解理断裂为主,冲击吸收功较高试样的断裂面会有少量的韧窝存在。