伴随着我国经济的飞速发展、石油的需求日益增加,安全高效运输石油天然气愈发重要。管道运输是一种石油天然气运输的经济方式,目前已经成为我国第五大运输业。为了提高输送效率,石油运输管道正不断朝着更大口径、厚壁的方向发展。在长输管线工程建设中,焊接效率与焊接质量是工程建设的关键环节,直接影响施工效率以及管道后期的安全可靠运行。目前管道施工焊接主要采用手工电弧焊和双面自动焊方法,前者存在着质量稳定性差、效率低、对操作者经验依赖程度高等问题,后者则成本高导致普及程度仍较低。低能耗激光诱导MAG电弧焊接技术是一种以电弧为主、激光辅助的新型复合焊接技术,采用平均功率为500W左右的脉冲激光诱导增强电弧,进而提高电弧能量密度,在较小的热输入条件下获得良好的焊接效果,具有绿色节能、工艺适应性强、成形成性精确可控等优势。本文在国家重点研发计划支持下,将激光诱导复合焊接技术引入到管道全位置焊接中,重点开展管线钢全位置单面焊双面成型自动化焊接工艺、性能及示范应用研究。本文采用脉冲激光诱导MAG电弧复合热源分别对16mm厚X65、20mm厚X80管线钢进行全位置单面焊双面自由成形及受力分析研究。试验结果表明:熔池主要受到电弧压力、重力、表面张力、熔池壁对熔池的粘附力及激光的烧蚀压力共同作用。焊接热输入是影响全位置打底焊内凹缺陷产生的主要原因。热输入的增加使得熔池体积增大,熔池所受重力增大,流动趋势增强,导致打底焊内凹缺陷变大。90°、180°位置对热输入较为敏感,135°对热输入参数最为敏感,临界热输入值最低。通过调控焊接电流、焊接速度以及焊枪角度匹配,可促进熔池受力平衡并减弱熔池流动,激光对于电弧的诱导作用使得单道熔深达到5mm以上的同时获得良好背部成形。X65和X80管线钢分别采用五层五道和六层六道分段焊接工艺,通过综合调控焊接速度、摆动频率、摆动宽度以及两边停留时间实现管道全位置焊接各角度打底、填充、盖面的良好成型。各项力学性能测试表明,X65、X80管线钢均断裂在母材区,抗拉强度与母材相当,冲击韧性均达到标准。最后在实验室研究基础上,搭建大庆石油管道局生产一线管道全位置焊接实验平台,并对现场焊接问题提供技术支持,完成现场设备安装调试,成功实现现场应用。