能源气田大多在荒漠、极冷冰土带以及海洋等边远地区,对钢的可靠性和安全性提出了更高的要求。采用多相设计的ULCB(Ultra Low Carbon Bainitic)钢满足了高强、高韧和高塑性的目标,因此被人们广泛关注。目前,ULCB钢和其焊接性的研究已经取得一定的进展,但对焊接材料的研发仍处于起步阶段,焊缝和母材的强韧化连接机理还不完善,往往造成焊缝性能与母材不匹配,进而导致性能恶化。可见,研发与ULCB钢相匹配的焊接材料和揭示焊接接头的强韧化机理显得尤为重要。本文以ULCB钢(含碳量0.044%)为母材,采用正交设计,结合软件,自主研发了ULCB焊剂,选用Mn-Ni-Mo-Re-B合金系设计了ULCB焊丝。采用美国林肯双丝焊机对其进行双面焊双面成型,对不同焊接线能量下ULCB钢的焊接接头组织和性能进行了研究,并通过软件分别建立了抗拉强度和冲击功的数学模型。结果表明:最佳工艺值条件为A1203质量分数为10%,Ti02为8%,ZrO2为7%,SiO2为20%。以Mn、Ni、Mo等为强化元素,Re、B、Ti等为细化组织,改善塑性元素,研制ULCB焊丝。ULCB钢焊缝区组织主要为针状铁素体和粒状贝氏体;热影响区的组织粗大,发生了软化和脆化;接头最高抗拉强度达805MPa,为母材的94.71%。焊缝区分布着大小不等的球形夹杂物,加快微裂纹的发展,焊缝成为焊接接头的薄弱地带。焊接接头的冲击功(-10℃)大于110J;剪切面积白分比平均值为85%。焊接热输入为17298 J/cm时,HAZ有少量QF和PF存在。焊接热输入为15577 J/cm时,HAZ的组织主要为QF和GB。当焊接热输入减小为14790 J/cm时,组织为BF和GB。焊缝区和HAZ的冲击吸收功和剪切面积随着热输入的增加而减小。焊接接头的抗拉强度与焊丝碳当量和针状铁素体含量密切相关。接头的冲击功主要受焊丝碳当量与焊接线能量影响。