本文研究了Zr、稀土、LiF、Al等几种组元对自保护药芯焊丝工艺性能及熔敷金属韧性的影响。 试验结果表明:（1） 药芯中添加适量的CeO₂、Zr及LiF能改善自保护药芯焊丝的焊接过程稳定性,稀土-镍、混合稀土稳定电弧的作用不如CeO₂:（2） 药芯中适量CeO₂和Zr的添加,有利于熔渣成形和覆盖性能的改善;（3） CeO₂对脱渣性的影响不明显,而Zr的影响较显著,当药芯中Zr含量超过1%后会使脱渣性显著恶化;（4） 药芯中加入适量的Zr能显著提高熔敷金属的低温韧性,随着熔敷金属中Al含量的增加,熔敷金属的低温韧性显著降低,Ceo₂的添加对熔敷金属的低温韧性影响不明显。 从熔敷金属的化学分析、金相分析和电子显微分析得出:（1） Zr对熔敷金属韧性的影响与熔敷金属中夹杂物的组成有关。一定数量的含Zr复合氧化物夹杂能够作为铁素体形核核心,促进熔敷金属中针状铁素体的形成,而针状铁素体由于晶粒细小、晶内高密度位错及相邻晶粒间具有大角度位向,既能阻碍裂纹的形成也不利于裂纹的扩展,因此使熔敷金属具有较高的韧性;（2） 当熔敷金属中Al含量超过1%时,由于熔敷金属中氧、氮含量较低,造成Al的大量固溶,导致熔敷金属组织粗化,同时使熔敷金属中的夹杂物由含Zr复合氧化物变为以A1N为主,A1N不但不能作为针状铁素体的形核核心,而且会割裂基体金属并作为二次裂纹源,使得熔敷金属的韧性急剧下降;（3） 在本文研究的渣系、合金系统中,Ceo₂没有起到脱氧、固氮、改变熔敷金属中夹杂物性质的作用,其主要作用在于改善熔渣的物化特性,改善熔渣覆盖和焊缝成形。 在深入系统研究基础上,研制开发的自保护药芯焊丝焊接工艺性能及熔敷金属力学性能与美国HOBART FABSHIELD 81N1焊丝基本相当,采用新研制的焊丝焊接X70管线钢,焊接接头的综合力学性能满足西气东输等高性能管线现场安装的技术要求。