高强钢S690QL在船舶海洋、建筑等工程领域有较为广泛的应用,随着人类社会和科学技术的进步,对焊接结构质量的要求越来越高,而决定焊接构件质量的主要因素是焊接接头的组织和性能。近年来,激光复合焊技术发展迅速,它可以对激光和附加热源的焊接效果“扬长避短”,实现“1+1>2”的效果。本文通过对S690QL钢激光-感应复合焊的工艺、焊接接头成形、微观组织和性能方面的研究,建立了焊接工艺-焊接成形-性能之间的联系,全面评价了激光-感应复合焊工艺。作为激光-感应复合焊的两种焊接方式,前置感应加热的激光-感应复合焊的焊接热输入的吸收利用率、焊缝熔深、熔宽都明显大于后置感应加热的激光-感应复合焊。本文基于电子背散射衍射(EBSD)技术,从焊接接头微观组织和晶界能两方面进行了定量分析,发现前置感应加热的激光-感应复合焊焊接接头尽管存在相对较多的马氏体,但是晶粒得到细化,拉伸性能得到提升;而后置感应加热的激光-感应复合焊焊接接头存在更多的贝氏体,晶粒粗大,出现了焊接缺陷,拉伸性能降低。因此,本文将前置感应加热的激光-感应复合焊接工艺作为优选工艺方法进行后续研究。在焊缝成形方面,本文从几何成形和微观组织成形两方面,得出了激光-感应复合焊的焊接成形优于单激光焊的结论。通过观测焊接稳定性,分析了感应器输出功率对焊接接头几何成形的影响规律:感应线圈通入交流电后产生的电磁感应和激光-感应复合焊过程中匙孔的焊透状态,导致了金属蒸汽/等离子体密度减小、质心降低,焊接热输入的吸收利用率得到提升,因此,随着感应器输出功率从无到有、从小到大,金属蒸汽/等离子体羽流的变化周期加速,焊接缺陷得到改善,熔池的长度和宽度都增大。在微观组织成形方面,对比了单激光焊和激光-感应复合焊的焊接热循环,分析了其对微观组织成形的影响。激光-感应复合焊焊接接头中含有比单激光焊焊接接头更多的铁素体和更少的马氏体,导致微观硬度的降低和拉伸性能的提升。通过拉伸断口形貌分析,激光-感应复合焊试样主要呈现延性断裂模式,单激光焊试样主要呈现脆性断裂模式。此外,单激光焊焊接接头的低温冲击韧性显著小于激光-感应复合焊接头。在疲劳性能方面,本文在疲劳试样焊缝中心开对称缺口,得到激光-感应复合焊接头的S-N拟合曲线位于单激光焊接头S-N拟合曲线的上方。通过观察应力幅为108MPa和144MPa时的单激光焊和激光-感应复合焊试样的疲劳断口,发现与单激光焊疲劳试样相比,激光-感应复合焊的延性疲劳断裂区域较大,脆性断裂区域较小。因此,激光-感应复合焊技术具有提升焊接接头力学性能的能力。在抗腐蚀性能方面,通过分析接头的动电位极化曲线(腐蚀电位、腐蚀电流密度、腐蚀速率和晶界)、腐蚀表面形貌(点蚀坑、锈蚀层)及元素分布(Cr、Mo、Si)进行了激光-感应复合焊S690QL钢的腐蚀性能分析。发现激光-感应复合焊焊缝具有比单激光焊焊缝和母材更优良的抗腐蚀性能,且随着感应器输出功率的增加,抗腐蚀性能逐渐提升。综上,与单激光焊接相比,激光-感应复合焊接可以改善S690QL钢焊接接头的焊缝成形,提升力学性能和抗腐蚀性能。