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为提高低合金高强钢厚板大热输入焊缝组织及性能,获得优异的强韧性,本文研究了Ti、B微合金对焊缝组织、性能的影响,获得大热输入焊缝中Ti、B元素的最佳含量范围,确定针状铁素体含量在改善大热输入焊缝组织、韧性中的重要作用,以及组织中的M-A组元对焊缝韧性损害的条件,建立了有效夹杂物、针状铁素体及M-A组元等与焊缝韧性的关系。在此基础上,本文研制出了符合AWS A5.26EG70T-G的新型Ti、B复合韧化气电立焊药芯焊丝。经试验,焊接热输入范围在85kJ/cm-240kJ/cm时,该焊丝的焊接工艺性能稳定,焊缝组织以大量针状铁素体为主,焊缝低温韧性优良,并具有较低的韧脆转变温度,从而大大提高了新型气电立焊药芯焊丝的热输入适应性和使用安全性。不同含量的Ti(0～0.064%)、B(0～0.0088%)微合金元素对焊缝组织性能的影响显示,焊缝Ti含量在0.028%～0.038%范围内时,生成大量有利于针状铁素体形核的Ti-Mn-Al-O型夹杂物,即有效夹杂物,获得80%以上的细小针状铁素体,显著改善焊缝低温韧性。当Ti过量时(0.064%),多数夹杂物为无效的Ti-Al-O型,针状铁素体形核条件变差,CCT曲线右移,焊缝以贝氏体转变为主,使韧性恶化。焊缝B含量为0.0018%～0.0052%时,获得大量针状铁素体,显著改善焊缝韧性,而当B含量过量时(0.0088%),B对晶界的作用减弱,焊缝组织中的先共析铁素体数量增加,针状铁素体含量下降。随着焊缝Ti、B含量增加,M-A组元总量和平均尺寸均增加。同时,随着Ti含量增加,针状铁素体含量提高,亚晶界和板条界增加,块状M-A组元减少；之后,随Ti含量过量,贝氏体转变增加,块状M-A组元再次增加；而随着B含量增加,焊缝组织中针状铁素体增加,呈现块状M-A组元转变为条状的趋势。试验结果证明Ti、B复合韧化方式可最大程度发挥Ti、B元素的作用,使焊缝低温韧性提高。在室温和低温条件下进行焊缝断裂韧度试验。结果显示,大热输入焊缝低温冲击韧性和断裂韧性具有很好的对应关系：针状铁素体含量越多,M-A组元含量越少,焊缝低温韧性越好,断裂韧性也越好。随着温度下降,焊缝断裂韧性相应下降,使脆断倾向增加。将试验焊接热输入提高到240kJ/cm时,大热输入焊缝组织中仍以大量细小的针状铁素体为主,焊缝组织出现粗化现象,但对低温韧性的影响不明显。因此,Ti、B复合韧化的焊缝对焊接热输入不敏感,在较大的热输入范围内仍可保持优良的低温韧性,由此确定了大热输入气电立焊焊缝中Ti、B复合韧化的有效性。本文首次自主研制出一种适合较大焊接热输入的气电立焊药芯焊丝。该焊丝符合AWSA5.26EG70T-G,焊缝中的合金成分如下：(1.10%～1.50%)Mn、(0.30%～0.60%)Si、(0.20%～0.6%) Ni、(0.20%～0.30%) Mo、 Ti<0.10%、B <0.02%,保证Ceq<0.39%、Pcm<0.2%,以在焊缝中形成大量针状铁素体,使焊缝组织、性能得到显著改善。同时,将氟化物、SiO2、CaO和TiO2等主要造渣剂总量控制在总药粉量的8%～15%,以适应大热输入气电立焊焊接工艺,满足大热输入焊缝的基本强韧性要求。