S32101双相不锈钢综合性能优异,在核电、运输化学品船舶等领域运用广泛,S32101焊接过程中高的热输入以及快速冷却导致焊接残余应力的产生,焊接拉伸残余应力会对焊接结构抗腐蚀性能、抗断裂性能以及疲劳性能造成危害,所以准确评价和调控焊缝拉伸残余应力十分重要。因此,本文以25mm厚的S32101不锈钢对接接头为研究对象,焊后对表面采用超声冲击处理,并采用XRD法测量超声冲击处理前后试件表面的焊接残余应力,研究超声冲击处理对表面残余应力的影响范围;采用轮廓法测试焊缝内部残余应力,分析表面超声冲击的影响深度;SYSWELD有限元模拟S32101焊接过程,并对SYSWELD进行二次开发用来模拟超声冲击过程,将模拟的残余应力结果与实际做比较;分析了表面超声冲击处理对S32101焊接接头组织、硬度、耐腐蚀性能和微冲剪力学性能的影响。XRD表面残余应力测试表明,不同的超声冲击参数对于S32101焊接残余应力的降低效果不同,采用超声冲击强度为10s/cm~2时效果最佳,可将焊趾处600MPa的拉应力转化600MPa的压应力。轮廓法测试S32101焊缝内部残余应力结果发现,残余应力由母材往焊缝逐渐增大,整个焊缝区域为拉伸应力,纵向峰值应力约450~500MPa。焊缝内部应力沿厚度方向逐渐增大,峰值拉应力出现在焊缝中心及近表面,表面超声冲击对于纵向应力的影响深度在0~2mm。SYSWELD有限元模拟结果表明S32101焊接残余应力整体趋势与实际残余应力测量值一致,对热源二次开发,将修改的热源作为力载荷的形式加载到工件上模拟超声冲击过程,模拟结果与实际测量值趋势基本一致。表面超声冲击处理对于S32101焊接试板变形影响较小,超声冲击后母材和焊缝都发生了塑性变形,其中母材中的铁素体被压缩,奥氏体被拉长,组织细化。焊缝表面的组织产生严重塑性变形,奥氏体被细化,且被细化的晶粒平铺在冲击表层。超声冲击后并未有新的组织产生。组织的细化以及奥氏体的增加导致了超声冲击后对于S32101双相不锈钢母材的耐腐蚀性能有所提高,焊缝的耐腐蚀性有所下降,但由于原始母材的耐腐蚀性能。超声冲击处理后表层硬度分布更加均匀,冲击层硬度显著提高,影响深度在1~2mm,超声冲击处理后母材和焊缝冲击区域的冲剪强度有所提高。