双相不锈钢由于焊接性好、力学性能优良、耐腐蚀性能强的优势广泛应用于船舶建造、深海油田、化工平台等领域。采用传统的弧焊技术焊接双相不锈钢厚板存在热输入高、变形大、填充金属多、焊接效率低等问题。近年来,随着窄间隙激光焊接技术的发展,其焊缝面积小、激光热源效率高的优势得到行业内的广泛关注。由于厚板窄间隙多层焊接易出现气孔和侧壁未熔合的问题,利用交变磁场对熔池的搅拌作用,细化晶粒使成分均匀化,提高焊接过程的稳定性。本文以2205双相不锈钢为研究对象,通过在窄间隙激光-MIG复合焊的基础上外加交变磁场辅助,探究交变磁场对复合等离子体物理特性和熔滴过渡行为的作用规律,从而减少焊缝缺陷、改善接头双相比例、提高力学性能,获得质量优良的焊接接头。首先搭建了交变磁场辅助窄间隙激光-MIG复合焊试验平台,通过光谱分析比较了交变磁场对窄间隙坡口内复合等离子体物理特性的影响。当交变磁场强度由0m T增大到50m T时,窄间隙坡口内同一采集点的等离子体电子温度随之增大,同一位置的等离子体电子密度也不断增大。无磁场辅助时,窄间隙坡口内温度最高为8028K,电子密度为11.78×1016cm-3。而外交交变磁场时,坡口内最高温度可达8605K,相应提升了7.2%,电子密度也达到了13.32×1016cm-3,提升了13.1%。通过高速摄像研究熔滴过渡形式对焊缝成形的影响,研究结果表明:当外加交变磁场的参数改变时,熔滴过渡频率由无磁场时的26Hz逐步提高到磁场强度为50m T时的82Hz,且焊缝的熔深和熔宽并不随磁场强度变化单向的增大或减少,其数值主要取决于焊接过程中施加的具体磁场强度。在交变磁场频率由0Hz增大到50Hz的过程中,熔滴过渡形式由短路过渡转变为滴状过渡,其过渡频率也在逐步增大。当交变磁场频率提高到50Hz时,焊缝中的气孔减少,能够得到成形优良的焊接接头。交变磁场辅助下的窄间隙激光-MIG复合焊的最佳工艺窗口为:打底焊道使用纯激光焊接,激光功率4.0k W,焊接速度0.6m/min,离焦量+5mm,磁场强度20m T,交变磁场频率50Hz。填充和盖面使用激光-MIG复合焊接,激光功率3.5-4.0k W,焊接电流220-240A,光丝间距2mm,焊接速度1m/min,离焦量0-10mm,磁场强度20m T,交变磁场频率50Hz。通过对焊后试板进行射线检测可知,无外加磁场时的焊缝上出现了链式气孔、熔合不良等缺陷,而加入交变磁场辅助后,焊缝整体均匀平滑成形美观且无任何焊接缺陷。分析有无磁场时焊接接头填充焊道、盖面焊道和重叠焊道中奥氏体相与铁素体相的相比例可以发现,交变磁场使奥氏体和铁素体分布更加均匀且两相比例更接近。通过对2205双相不锈钢接头进行力学性能测试,结果表明无磁场辅助时打底、填充和盖面焊道的平均硬度值分别在277HV、285HV、272HV上下波动。而加入交变磁场后各焊道的焊缝区硬度值分别提高了3.0%、3.6%和1.6%,热影响区则相应提高了2.3%、1.9%和0.4%。外加交变磁场后,上、下层焊缝的冲击吸收功分别提升14.1%和23.1%。拉伸试验中试样均断在母材处,且交变磁场对拉伸性能的影响较小。