堆焊是提高机械零部件表面性能的重要途径之一。堆焊不仅可以修复旧的金属零件，而且可以在金属工件表面形成复合层，使其具有特殊的性能，从而起到改善工件表面质量、延长使用寿命和降低成本的作用。无铋不锈钢FCAW堆焊工艺参数对电弧稳定性、堆焊层成形、堆焊质量及堆焊效率都有重要的影响，主要工艺参数包括堆焊电流、电弧电压、焊接速度、保护气体、气体流量、药芯焊丝直径、焊丝干伸长量、焊炬摆角、焊炬倾角、预热/层间温度等。本文研究目的是优化核电承压设备小口径工件和过渡区域无铋不锈钢FCAW堆焊工艺。实验研究了无铋不锈钢FCAW堆焊工艺参数对焊接稳定性、堆焊层化学成分、堆焊层及热影响区组织和性能的影响规律，确定了无铋不锈钢FCAW堆焊最佳工艺参数：CO2作保护气体，气体流量15～25L/min，药芯焊丝直径1.2mm，焊丝干伸长量20mm，焊接电流180～200A，焊接电压28～30V，焊炬摆角-10°~0°，焊炬倾角以-10°~0°，焊接速度350～550mm/min，预热/层间温度为100～120℃/160～180℃。优化的无铋不锈钢FCAW堆焊工艺成功地应用于三代AP1000核电站蒸汽发生器接管内壁堆焊，产品满足用户的技术要求。