管道运输作为一种大规模输送石油和天然气的运输方式,具有经济、安全和不问断的特点,管线钢建设的发展趋势是向长距离、大口径和高压力方向发展。在实际的焊接工况中,不仅要保证焊缝金属具有优异的焊接工艺性,更重要的是要提高焊接速度以及焊缝金属的强韧性。而烧结焊剂的选择决定了焊接速度和焊缝强韧性的提高,对于高等级管线钢而言,与之相匹配的烧结焊剂的研究仍然较少。因此,本课题的研究目标在于研制出和X120管线钢相匹配的烧结焊剂,并阐述焊剂成分与焊接工艺性之间的相互依存关系,初步总结出如何提高焊缝强韧性的方法,从而为后续生产X120高等级管线钢的焊接材料提出理论性依据。本课题在研究CaF2-MgO-Al2O3-CaO-TiO2氟碱型烧结焊剂中,通过大量的试验数据发现:当焊剂碱度在1.6～2.2之间时,可获得脱济性良好的烧结焊剂,当脱氧剂SiFe的含量在2%时,可使焊道表现出明亮的金属光泽,焊接工艺性最好,麻点现象得到改善。同时,总结了烧结焊剂中各组分原料对脱渣性、稳弧性以及焊缝表面出现气孔等工艺性的影响。并利用DPS软件,将焊剂组分对焊缝成形的影响进行量化,并给出合理的数学模型,发现焊剂成分之间的交互作用对焊接工艺性很大影响,其中CaF2 与ZrO2的交互作用对焊缝成形的影响为负相关,与CaO的交互作用对焊缝成形的影响则为正相关,并且当CaF2与CaO的比例在2.2～2.8时,焊剂的稳弧效果最好,收弧阶段出现的弧坑也随之消失:当(MgO+CaO)/SiO2的比例不大于3时,可增强焊接熔池的脱硫能力,向焊剂中加入少量的TiO2,可改善熔渣流动性,从而改善焊缝成形。在研究优化接头力学性能方面,MnO有利于提高熔深和焊接速度,减少焊剂对气孔的敏感程度,当焊剂配方中加入MnO的含量控制在6%左右,同时加入2%的稀土 CeO2时,在高速焊接条件下,可使焊缝金属获得大量的针状铁素体和粒状贝氏体相混合的组织,且晶粒细小均匀;同时,也可有效抑制先共析铁素体的析出,从而有利于提高焊缝金属的冲击韧性。