焊接接头存在组织不均匀以及残余拉应力,这是高强度管线钢容易失效在接头区域的根本原因。本文提出超声滚压复合电阻加热处理工艺,搭建了超声滚压复合电阻加热处理装置,并针对X80钢进行了工艺参数优化。利用优化参数对X80管线钢焊接接头进行处理后,接头区域的组织和应力状态得到改善。该工艺的提出在改善管线钢焊接接头的抗应力腐蚀和环境敏感断裂性能方面具有非常重要的实际意义。本文首先对超声滚压复合电阻加热处理的工艺参数进行优化,以改性层晶粒细化程度、塑性形变层厚度及表面质量为参考,获得了合适的工艺参数组合为:电阻加热电流390A,超声电流0.9A,静压力0.4MPa,移动速度60mm/min。利用优化出来的工艺参数对平均晶粒尺寸为5μm的X80钢母材进行处理,可实现单次加工后表层组织超细化,最表层晶粒尺寸可细化至300nm,细化程度随着深度的增加而减弱。其次,通过EBSD技术和XRD技术分析,得出表层晶粒细化是由位错增殖、反应引起的。超声滚压能使材料表面发生位错增殖,位错产生了滑移、积累、交互作用、湮灭和重排,形成位错墙与位错缠结,进而分割原始晶粒为位错晶胞,随着应变的增加,位错墙与位错缠结转变为小角度晶界与大角度晶界,得到细晶组织,同时辅助加热电流引起的电流热效应与电塑性效应均会使材料的塑性提高,从而使细晶组织形成难度降低,最终实现单次处理的表层组织超细化。最后,利用优化的参数对焊接接头进行处理,利用EBSD技术统计晶粒尺寸,焊接接头各个区域表层晶粒尺寸都有明显的降低,粗晶区晶粒由50μm降至0.64μm,焊缝区域晶粒由4μm降至0.76μm,母材区域晶粒由5μm降至0.34μm,接头各区域的晶粒尺寸趋近一致,组织不均匀性得到改善;测量处理前后焊接接头表面残余应力,结果表明超声滚压复合电阻加热处理在接头表面引入了压应力,表面应力状态得到了改善。