我国的油气资源具有分布不均衡的特点,东部一些城市供气不足,因此通过管道实现石油天然气资源的安全输送至关重要。提高管线钢的等级可以减少钢材使用量,因此X80高级管线钢近年来逐步得到了应用。西气东输采用的X80管线钢在服役过程中常常面临恶劣的服役条件和自然环境,改善X80管线钢焊接接头的组织和力学性能具有重要意义。鉴于超声冲击技术能够从内外全方位调控焊接接头质量,本文共采用3种超声冲击工艺对X80管线钢接头进行处理:○1铣去X80管线钢接头余高,进行焊缝表面超声冲击处理,研究表层的组织变化以及表面强化机制;○2对接头的焊趾进行超声冲击处理,研究超声冲击处理对X80管线钢接头疲劳断裂机制的影响;○3在焊接过程中对X80管线钢焊缝进行分层超声冲击处理,研究分层超声冲击处理对焊缝内部组织与力学性能的影响。(1)对超声冲击处理后焊缝表面强化机理进行详细研究,结果表明:焊缝超声冲击处理后表层出现一定深度的塑性变形层;变形层内的组织细化,显微硬度提高,且呈现梯度变化的规律;焊缝超声冲击处理后的塑性变形机制为位错滑移;通过位错的滑移、湮灭和重排形成位错缠结、位错墙、亚晶界和晶界,进而细化焊缝表层晶粒。(2)对X80管线钢焊趾进行超声冲击处理后,表层组织细化;焊趾呈现圆滑过渡,应力集中减小;焊趾表面由拉应力转变为压应力;进行疲劳试验,结果表明,在相同的循环应力作用下,超声冲击处理后X80管线钢接头的疲劳寿命约是未处理接头的3倍左右。(3)对X80管线钢进行分层超声冲击处理,即每焊接一层,进行一次超声冲击处理,使后续焊道在超声冲击处理层上生长,重复进行该过程,直至焊接完成。对分层超声冲击处理接头的晶粒细化机制进行研究,结果发现,分层超声冲击处理的X80管线钢焊缝柱状晶数量减少,细小的等轴晶数量增多。这是由于超声冲击处理产生的位错、氧化物等促进了后续焊道的形核,抑制了柱状晶的生长,使焊缝内部等轴晶数量增多。(4)分别对未处理接头与分层超声冲击处理接头进行夏比冲击韧性试验以及疲劳裂纹扩展速率试验,结果表明,分层超声冲击处理接头疲劳裂纹扩展速率降低,冲击韧性提高。