本文模拟T23钢管实际焊接工况,分别在拘束和无拘束条件下通过改变焊后热处理温度及焊接速度,研究分析焊接接头残余应力分布及变化规律、拘束应力对焊接接头组织相变的影响以及不同工艺下焊接接头组织和性能的演变规律,得出以下主要结论:拘束焊接显著增加了焊接接头的残余应力,焊接接头轴向残余应力σ1显著大于径向应力σ2,对焊接接头的影响起主导作用,且焊缝区的残余应力值明显高于热影响;焊后热处理可以明显降低接头残余应力,在680℃时应力值下降最多,随着试验温度的进一步提高,应力值降低相对较少;在保证焊缝熔合状况良好情况下,焊后焊接接头的残余应力值随焊接速度的升高逐渐下降,试验条件下焊速为92 mm/min时残余应力值最小。拘束应力的存在加速了贝氏体转变,拘束状态下组织贝氏体的量较无拘束状态下稍多,其中板条贝氏体明显增多,粒状贝氏体量减少;拘束应力的存在减小了贝氏体板条的宽度,使其变得细长,减少了残余奥氏体的量,使残余奥氏体呈细条状或片状分布在板条之间;随热处理温度的升高,板条束逐渐回复合并,板条特征逐渐消失;焊缝区晶粒尺寸最为粗大,热影响区晶粒尺寸相对较小;随着焊接速度的提高,组织晶粒尺寸逐渐降低。对比拘束和无拘束焊后焊接接头力学性能可以看出:拘束状态下焊接接头的抗拉强度增加,硬度略有升高,韧性下降。随着热处理温度的升高,接头抗拉强度逐渐降低,硬度也随之降低并在760℃时硬度值下降较多,韧性逐渐提高,焊缝区韧性最差为准解理型断裂,热影响区及母材区韧性较好为微孔聚集型断裂;随着焊接速度的增大,接头抗拉强度升高,硬度增大,而韧性略有升高,焊接接头各区域所表现出的断裂特征与热处理接头相同。本试验中最佳热处理温度及焊接速度为760℃和92 mm/min。