激光技术的应用不断填补焊接技术的空白,因其具有高能量、低变形、高精度的优势,广泛应用于薄板焊接。随着厚板窄间隙焊接技术的发展,激光窄间隙焊接也受到较高关注。但由于受多因素的影响,厚板激光窄间隙填丝焊接在实际生产领域中很少应用。为解决实际问题,本文依托广东省阳江市高功率激光应用实验室有限公司,进行海上风电塔筒用厚板的焊接工艺开发与优化。以激光钝边打底焊接和窄间隙激光填丝焊接为出发点,探究高功率激光焊接技术在海洋风电厚板焊接生产中的适用性,完成厚度为25 mm厚Q355ND钢板的焊接,总结出符合质量要求与生产工艺要求的工艺方法。在同一种坡口内分别对10 mm、15 mm、20 mm厚的钝边进行激光打底自熔焊接。当激光功率为13 k W、焊接钝边为10 mm时,激光输出能量效率最高且焊接效率最佳,焊接接头质量稳定。对窄间隙激光填丝焊接进行正交试验,采用平底“V”型坡口的设计原则,获得焊缝成形良好的工艺参数为激光功率5.4 k W、焊接速度0.35 m/min、送丝速度3 m/min。分析了窄间隙激光填丝焊接过程中气孔及未熔合缺陷的形成机理并优化工艺,焊接完成的25 mm厚Q355ND钢焊缝均匀、成形美观。并测试分析了接头的物相、显微组织、力学性能及耐蚀性。结果表明,焊缝与母材的基体为Fe固溶体,激光打底焊接焊缝中心出现柱状晶组织为铁素体和少量马氏体,热影响区组织为铁素体、少量粒状贝氏体和马氏体组成。首道填丝与盖面填丝焊缝中心显微组织同为针状和块状铁素体组成,有少量贝氏体与块状铁素体相间分布,热影响区组织为板条马氏体和贝氏体。受二次热循环作用重熔区域晶粒细小,组织为贝氏体和回火马氏体。打底焊焊缝中心平均硬度最高为360.5 HV,填丝焊缝区域热影响区平均硬度最高为349.1 HV,重熔区域硬度高于上下焊缝中心区域,平均硬度为256.3 HV。室温拉伸、弯曲和-20℃低温冲击试验结果符合国家标准要求。焊接接头区域耐腐蚀性和耐点蚀性能优异且高于母材。