双金属复合管性能优异,性价比高,在石油石化、核工业等领域应用广泛。机械复合管相对于冶金复合管具有更高的性价比,但其对接焊接时存在许多问题,焊接接头结构成分复杂,经常出现裂纹、马氏体组织、合金元素稀释、碳迁移等问题,严重影响了双金属机械复合管的性能。本文针对双金属机械复合管焊接问题,采用后内焊工艺焊接,即先焊外部基层碳钢,后焊内部衬层不锈钢的焊接顺序进行焊接,其中基层焊接为ER70S-6碳钢焊丝TIG焊打底,J507焊条手工电弧焊填充盖面,内衬层使用ER625不锈钢焊丝CMT工艺堆焊,对该焊接工艺进行评定,并研究接头组织性能关系。同时使用外焊过渡焊工艺施焊相同母材,即先使用ER316L不锈钢焊丝进行TIG打底焊接,然后使用ER309Mo L不锈钢焊丝进行TIG过渡层焊接,最后使用J507焊条手工电弧焊进行填充盖面焊。对比两种焊接工艺所得焊接接头性能差异,为双金属复合管后内焊工艺的实际应用提供指导,推动双金属复合管的应用。针对CMT内堆焊过程,先进行焊接参数实验,研究焊接参数对焊缝成形的影响。选择焊接电流、焊接速度、摆弧宽度、摆弧频率、摆弧两侧停留时间五组焊接参数,以焊缝宽度、焊缝高度、熔合比为焊缝成形质量评价因素。实验结果表明:影响焊接成型的主要因素是焊接电流、焊接速度以及摆弧宽度,这三个因素基本决定了焊缝宽度及高度。根据实验结果确定后内焊工艺管道内部焊接参数:焊接电流120A、焊接速度5.12mm/s、摆弧宽度5mm、摆弧频率2Hz、两侧停留时间0.05s。性能检测及分析表明,后内焊工艺抗拉强度大于外焊外焊过渡焊工艺,两种焊接接头弯曲实验均合格,但外焊过渡焊工艺弯曲试样内衬层发生扭曲。两种焊接工艺的焊接接头冲击性能均合格,但后内焊工艺抗冲击性能明显优于外焊过渡焊工艺,后内焊工艺平均冲击功为138.5 J/cm2,外焊过渡焊工艺平均冲击功为47 J/cm~2,两种接头冲击断口形貌相似,冲击断口韧窝清晰,属于韧性断裂。后内焊工艺接头各方向显微硬度比较稳定,焊缝硬度与母材硬度匹配较好,后内焊工艺避免了脆硬层的出现,有效改善了焊接接头脆硬问题。通过电化学实验研究焊接接头内表面的耐腐蚀性能,动电位电流密度ERNi625焊缝＜316L母材＜ER316L焊缝,后内焊工艺的ERNi625焊缝容抗弧半径略大于316L母材容抗弧,综合比较后内焊工艺的耐蚀性更好。两种工艺耐三氯化铁溶液点蚀性能无明显差距,均未出现明显点蚀现象。两种工艺接头的碳钢焊缝组织主要都为先共析铁素体和在铁素体中分布的贝氏体岛状组织,不锈钢焊缝中主要是柱状及胞状奥氏体,虽然使用焊材不同,但其组织差异不大。外焊过渡焊工艺的第一道填充焊缝中熔合了大量不锈钢过渡焊缝,结合硬度分析认为该处出现大量马氏体组织,而后内焊工艺完全避免了这一问题。通过EDS线扫描分析,L415母材与Ni625堆焊层熔合线处存在约7.5μm的扩散层,316L封焊熔合线处存在约20μm的扩散层。通过EBSD实验分析,CMT堆焊熔合线处组织存在两种情况,一是界线清晰的明显过渡,二是存在宽度约10～15微米的过渡区域,熔合线主要以前者为主。