应用于海洋工程的S690QL钢属于ASTM A517GR Q (Modified)级调质细晶粒高强度钢，它在低碳基础上加入提高淬透性的合金元素，碳当量较高，焊接时具有热裂纹、冷裂纹、淬硬倾向及氢致裂纹敏感性强等特点。本文采用热模拟技术研究了热输入对热影响区(HAZ)组织和性能的影响，同时研究了焊条电弧焊、实心焊丝气体保护焊、药芯焊丝气体保护焊及埋弧自动焊四种工艺条件下的150mm板厚S690QL钢实际焊接接头的组织和性能。热模拟试验结果表明，晶粒粗化是影响S690QL钢模拟热影响区粗晶区韧性的主导因素。峰值温度1150℃，t85≤40s时，随着冷却时间的延长HAZ韧性有升高的趋势。控制热输入在20kJ/cm左右可获得ML+少量的BL的组织结构，有利于提高HAZ韧性；峰温不大于1150℃的二次热循环对S690QL钢模拟HAZ粗晶区韧性具有明显改善作用。晶内小尺寸马氏体和下贝氏体板条组织的交错排列是其韧性得以提高的原因。接头力学性能测试结果表明，板厚中心是焊接接头性能的薄弱环节，焊缝中心、熔合线及熔合线外5mm区域的组织脆化是制约其冲击性能的主要因素。热输入在20kJ/cm左右时HAZ韧性最佳，降低和增大热输入时冲击韧性皆有所下降，实际焊接时宜采用实心焊丝气体保护焊；开非对称角坡口的焊接接头强度要明显高于开对称角坡口的接头，且前者沿板厚方向的拉伸性能也更加稳定，但坡口形式对焊接接头的韧性影响不明显。接头组织和冲击试样断口形貌研究发现，焊缝组织以先共析铁素体、针状铁素及少量的粒状贝氏体为主。增大热输入，晶粒粗化，贝氏体和铁素体板条宽度增大，大角度晶界数量减少，解理断裂加剧；HAZ粗晶区组织由板条马氏体和贝氏体构成。板条尺寸及贝氏体形貌变化是其韧性的主要影响因素；细晶区为具有碳化物析出特征的板条马氏体组织，加之第二相粒子的存在使韧窝形核率增加，塑韧性好；熔合线外5mm受多次热循环影响，形成粗晶形貌，晶粒内部具有回火特征的板条组织呈方向性排布，相邻晶粒大小不均匀，且有少量M-A组元存在，表现为解理断裂。