激光电弧复合焊是一种新兴特种加工技术,其在焊接厚板时具有所开坡口角度小、熔敷量小,能量密度高、热输入小等优势,但在焊接试验中发现,焊缝上易出现结晶裂纹。为此,针对X80管线钢进行了激光电弧复合焊,并采用有限元软件ANSYS计算了焊接温度场及应力场。综合考虑焊接工艺参数、激光与电弧的相互作用及窄间隙坡口对热源分布的影响,分别建立了平板堆焊和适用于窄间隙坡口焊的激光电弧复合热源模型。基于所建热源模型,对X80管线钢进行了不同焊接工艺参数下的温度场数值模拟。经对比,模拟结果与实际焊缝形貌相符,验证了热源模型的准确性。对窄间隙坡口多层焊进行了温度场数值模拟,结果表明:激光电弧复合焊具有加热速度快、高温停留时间短、冷却速度快的特征。为分析不同焊接工艺参数下接头的残余应力分布情况、冷却过程中沿焊缝长度方向横向瞬时应力的演化规律及沿板厚方向的横向瞬时应力分布,采用热—结构顺序耦合的方法对焊接应力场进行了计算。结果表明:采用大激光功率小电弧电流复合焊时,产生的残余应力较大且在熔合区附近最高,残余变形较小;激光功率越大,产生瞬时横向拉应力越大,结晶裂纹的倾向也越大;结晶裂纹易出现在焊缝的起焊端与止焊端;相同焊接工艺参数下窄间隙坡口焊比平板堆焊更易出现结晶裂纹。研究了不同焊接工艺参数下激光电弧复合焊接头的微观组织及力学性能。结果表明,焊缝由大量针状铁素体、一定量的粒状贝氏体和板条马氏体组成;粗晶区由板条马氏体和粒状贝氏体组成;激光电弧复合焊接头的屈服强度和抗拉强度分别为620MPa和710MPa,均高于母材、焊缝冲击韧性高,满足使用要求。