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近年来,随着海上油气勘探与开采技术的不断发展,海上油气资源已经成为全球范围内重要的增量来源。我国的南海海域有丰富的石油和天然气资源亟待开发,多数位于深水。开发深水区油气资源需要铺设大量海底管道,其中,J型铺设法是深水海底管道铺设的一种主要方法,铺设时需将管线接近垂直的形态下放到海床上。对于竖直管道的连接,由于操作空间限制,一般只配备一个焊接工作站,且使用横焊位置的焊接方式。当前使用的焊接方法主要有药芯焊丝半自动焊和熔化极气体保护自动焊（GMAW）等,存在焊接效率不高、根焊熔深小、填充焊接量大、焊后易产生缺陷等问题。激光-MAG复合焊作为新型焊接方法,具有熔深大、焊接效率高、工艺适应性强等优点。为弥补现有J型海管铺设焊接方法缺点,探寻新的焊接方法的适应性,以X80管线钢材料为最终研究对象,开展激光-MAG复合横焊的工艺研究,探索将激光-MAG复合横焊用于J形海底管道铺设系统的可行性。采用光纤激光-MAG旁轴复合的焊接方式,开展横焊位置平板堆焊和对接焊研究。首先,研究了横焊位置下激光功率PL、焊接电流I、焊接速度V、离焦量??、光丝间距DLA对激光-MAG复合横焊的焊缝成形的影响规律,获得优化的工艺参数范围为:激光功率3000W至3750W,离焦量为-1至-2mm,光丝间距1mm至2mm,焊接电流160A至200A,焊接速度800mm/min至1200mm/min。在上述参数范围内焊缝成形良好,焊接效率高,熔深较大。随后,开展了激光-MAG复合横焊工艺适应性研究,结果表明:对于4mm对接焊可实现单面焊双面成形,最大适应间隙1.5mm,错边量1.5mm。对自然坡口工艺适应性较好,可适应10°坡口角度,并且间隙和错边在1mm范围内均可实现良好成形。在不等厚板试验中发现,对于4mm+6mm和5mm+8mm不等厚板对接试验,均可实现单面焊双面成形,且焊缝成形良好,4mm+6mm不等厚板可适应间隙1mm,错边量1.5mm。最后,设计了三种不同坡口角度30°+20°、25°+25°、50°+0°与三种钝边2mm、3mm、4mm的试板,进行激光-MAG复合横焊坡口对接打底焊的工艺研究。结果表明:坡口的角度与倾斜度对复合横焊的焊缝熔池下淌有一定影响,相同坡口角度下,上30°+下20°的熔池下淌程度优于上25°+下25°的焊缝。试验获得最佳坡口角度为上30°+下20°,可实现4mm钝边打底焊的单面焊双面成形。在对激光-MAG复合横焊工艺试验研究中,采用汉诺威焊接质量分析仪对复合横焊稳定性进行深入研究,结果表明:激光加入以后电弧更加稳定,电压波动减小,概率密度分布更集中。对横焊接头的进一步分析表明:横焊接头的微观组织具有不对称与非均匀的特性,在重力的作用下,焊缝中心以下焊缝区宽度小于中心以上,上板的热影响区宽度大于下板。由于焊接后熔池迅速凝固,受坡口角度与重力影响,热传导形成沿传导方向生长的柱状晶,且垂直于熔合线的方向散热最快,呈现下板的柱状晶密集程度大于上板的组织形貌。按照API 5L标准要求,对X80管线钢焊接接头的拉伸、弯曲、冲击和显微硬度试验结果进行分析,拉伸强度可达711MPa,试件断裂于母材,正弯和背弯可弯曲150°,具有良好的冲击韧性和硬度,激光-电弧区在热影响区硬度最高,激光区的焊缝处硬度最高。激光-MAG复合焊接可满足“在较大焊速下获得大熔深且满足使用性能焊缝”的要求。