油气管道工程是一项大规模的焊接成型和长距离焊接安装工程。在管道成型和铺设过程中,管线钢焊接接头的质量决定管线的安全性和使用寿命。随着管线向大口径、高压力、高纲级的方向发展,目前管线钢主要的焊接方式（埋弧焊,气体保护焊等）获得的焊接接头由于软化和脆化问题较为严重而无法满足更高的力学性能要求。激光/激光-MAG复合焊接具有热输入低,热影响区范围窄等优点有望应用于管线钢焊接中。本文研究了与激光/激光-MAG复合焊接相匹配的低热输入单、双道次热循环对X100管线钢粗晶区组织性能影响,研究了激光-MAG复合焊接热输入对焊接接头组织性能影响规律,同时初步探究外加磁场对激光焊接接头组织性能影响规律。论文主要工作及主要研究结果如下:1)通过单道次热循环试验研究X100管线钢在低热输入（3.3 kJ/cm～4.6 kJ/cm）和高热输入（7.3 kJ/cm～25.3 kJ/cm）下焊接粗晶区组织性能转变规律。分析认为,随着热输入（3.3 kJ/cm～25.3 kJ/cm）增加,焊接粗晶区显微组织转变过程为板条马氏体→板条贝氏体→粒状贝氏体,显微硬度（389.9HV～260.9 HV）与冲击功（低热输入25.7 J～21.3 J,高热输入157.4J～12.2 J）逐渐下降,低热输入（3.3 kJ/cm）下冲击功可达到母材75%（为26 J）。随着热输入增加原奥氏体晶粒尺寸（22.2μm～192.9 μm）增大、大角度晶界密度的降低（56.5%～23.2%）和M-A组元含量（14.5%～67.1%）逐渐增多是导致焊接粗晶区冲击功下降的三个主要原因。2)通过双道次热循环实验,对X100管线钢临界粗晶区组织性能转变规律研究。分析认为,当二次峰值温度在临界区（750℃～850℃）时,在原始奥氏体晶界会形成链状M-A组元或马氏体,使样品的冲击功显著下降。在临界粗晶区中,随着二次峰值温度升高,样品冲击功逐渐上升,沿原始奥氏体分布的M-A组元的分布状态从致密逐渐变得稀松,分布位置从沿晶界分布逐渐变为晶界晶内均有分布,形态逐渐从块状M-A转变为板条马氏体。这些析出的第二相组织在断裂时会形成裂纹源,使裂纹沿原始奥氏体晶界进行传播,降低临界粗晶区的冲击功。3)研究了铌含量对管线钢焊接热影响区组织性能影响。结果表明,在单道次焊接热循环过程中,在高热输入下Nb含量对粗晶区组织性能影响比地热输入下明显。在单道次焊接热循环过程中,低热输入下粗晶区组织高温停留时间短,含Nb碳氮化物未能析出,故两种钢中原始奥氏体晶粒尺寸相差不大（在热输入为3.3 kJ/cm分别为22.2μm和23.9μm）,此时两种实验钢组织性能基本相同。在高热输入范围,含Nb碳氮化物在冷却过程中析出,高铌钢中由于铌含量高而析出更多的析出物。Nb元素此时对原始奥氏体晶粒尺寸影响增大（在热输入为25.3 kJ/cm分别为192.9μm和238.1 μm）。在高热输入下Nb元素对冲击功影响更明显。在双道次热循环过程中,热输入的降低和Nb含量的升高均可以提高临界粗晶区的冲击功。高铌钢在低热输入（4.6kJ/cm）双道次热循环后,临界粗晶区冲击功达到母材水平。4)利用YLS-6000激光器与MAG电弧焊机组合成的激光-MAG复合焊接系统对X100管线钢进行激光-MAG复合焊接实验,研究热输入（电弧电流强度）对复合焊接接头组织性能影响。分析认为,随着热输入（3.75 kJ/cm～5.37kJ/cm）的增加,焊接接头的焊接接头上部宽度均逐渐增加,焊缝下部熔宽变化不明显,焊缝和粗晶区的组织中板条马氏体含量降低而粒状贝氏体含量升高。焊缝（337 HV～307HV～298 HV）和粗晶区（348 HV～315 HV～304 HV）的显微硬度随热输入的升高逐渐降低。采用“低强匹配”的焊丝,焊缝显微硬度低于粗晶区。在三个不同热输入下焊缝的硬度均高于母材。三种热输入条件下,焊接接头的强度与母材相当,且焊接接头冲击功低于母材,焊缝冲击功33 J～63 J,热影响区冲击功53 J～99 J。5)利用YLS-6000激光器对管线钢进行外加电磁场辅助焊接实验,探究外加电磁场电流对激光焊接接头组织性能影响。在未加电磁场作用下的激光焊接接头宏观形貌为V型,在外加电磁场的作用下,焊缝的宏观形貌变成X型。外加电磁场对焊接接头的显微硬度、抗拉强度及冲击功影响不明显。