激光焊接因其能量密度大、加热速度快、热影响区小、焊接应力和变形小等优点,被广泛应用于不锈钢的焊接。本文以罐式集装箱用4.4 mm厚的高强316L不锈钢为研究对象,采用1500 W光纤激光器进行平板对接焊,分析焊缝组织和力学性能;分别研究激光功率、焊接速度和离焦量的变化对焊缝形貌、力学性能的影响;还比较了激光焊接与等离子-钨极惰性气体复合焊两种焊接工艺在罐式集装箱行业的应用前景。研究结果如下:对高强316L不锈钢母材进行拉伸试验,发现试样在断裂前发生了明显的塑性变形,拉伸断口呈45°剪切断裂,断裂机理为微孔聚集断裂,断裂模式为韧性断裂。在激光功率为1350 W,焊接速度为0.8 m/min,离焦量为0 mm的工艺参数下对板材进行对接焊,研究发现该条件下的焊缝凝固过程为F-A模式,室温下组织为奥氏体+蠕虫状铁素体。此外,还发现焊缝处的硬度值要高于母材部分。保持焊接速度和离焦量不变,当激光功率在1050-1200 W范围内,焊缝成型良好无明显缺陷,两侧表面氧化程度较低;随着激光功率的升高,焊缝氧化程度逐渐增加;随着激光功率的升高,焊缝的轮廓参数都有不同程度增加,但熔宽、束腰高和束腰宽的增幅均明显小于熔深的增幅;随着激光功率的升高,焊缝的拉伸性能逐渐提高,平均显微硬度也随之增大。保持激光功率和离焦量不变,当焊接速度在1.1–1.7 m/min范围内,焊缝成型良好无明显缺陷;随着焊接速度的提高,焊缝氧化程度先减小后增大,焊接热影响区面积在不断缩小;随着焊接速度的提高,焊缝的平均显微硬度先增大后减小,焊缝的熔深和束腰高的减小幅度要小于熔宽和束腰宽的减小幅度。保持激光功率和焊接速度不变,当离焦量在-2~1mm范围内,焊缝成型良好;随着离焦量的增大,焊接接头氧化程度先减小后增大,但焊缝平均显微硬度先增大后减小,当离焦量数值大小一样时,正离焦的硬度要稍高于负离焦的硬度;随着离焦量的增大,焊缝的熔深显著减小,而熔宽、束腰高和束腰宽几乎没有变化,并且负离焦下的熔深更大。此外,还发现激光功率和离焦量对熔深影响较大,而焊接速度则对熔宽、束腰高和束腰宽影响较大。在焊接热输入相同的前提下,对激光焊接和等离子-钨极惰性气体复合焊两种工艺所得到的焊接接头进行焊缝形貌观察、力学性能测试和耐腐蚀试验。试验结果表明,激光焊接的硬度、强度、拉伸性能和耐腐蚀性均优于复合焊。所以激光焊接具备取代等离子-钨极惰性气体复合焊的可能性,被应用到罐式集装箱关键结构件的实际生产中。