不锈钢与碳钢的异种钢焊接构件在石油钻采、油气输送及原油炼化等行业中应用越来越广。它既具有不锈钢较强的耐腐蚀性,又有碳钢的经济性。其中,316L不锈钢与Q235碳钢的异种钢焊接在结构设计与制造中经常被采用。但316L不锈钢与Q235碳钢在化学成分、组织结构、物理性能等方面存在较大差异,给焊接工艺实施带来了困难,对焊后质量保证提出了更高的要求。本文为了优化316L/Q235异种钢焊接工艺,提高焊接接头的组织和力学性能,对316L/Q235异种钢焊接工艺及焊后时效处理开展了试验研究。测试了不同焊接工艺和不同时效处理后焊接接头的力学性能和抗腐蚀性能；为了认识316L/Q235异种钢焊接热过程,弄清焊接工艺对焊接接头性能的影响规律,对316L/Q235异种钢焊接过程的三维温度场进行了数值模拟。具体研究内容及主要结论如下：(1)采用堆焊隔离层的焊接工艺,选择不同堆焊层焊材与填充焊材进行组合,对316L/Q235异种钢进行平板对接焊试验,研究不同焊材匹配对316L/Q235异种钢焊接接头组织和力学性能的影响。通过金相分析、拉伸试验、冲击试验、硬度测试对焊接接头的组织和力学性能进行分析和测试,结果表明：以A042焊条作为Q235母材坡口堆焊隔离层材料,堆焊约3-5mm,再用A022焊条作为隔离层与316L之间的焊缝填充材料,焊接获得的焊接接头综合力学性能最优。该焊材组合是本文得到的最优焊材匹配方案。(2)为进一步提高焊接接头的性能,对316L/Q235异种钢焊接接头分别在300℃、500℃、700℃的温度下保温2h进行时效处理。通过金相分析、拉伸试验、冲击试验、硬度测试,分析时效处理对异种钢焊接接头成分构成及组织结构的作用机理,研究不同时效温度对时效后焊接接头组织和性能的影响。对不同温度时效后的焊接接头性能进行综合评价,结果表明,在300℃下保温2h后进行空冷的低温时效方式更有利于优化焊接接头成分及组织,能进一步提高焊接接头综合力学性能。(3)对未时效及不同温度时效后的316L/Q235异种钢焊接接头分别在三个腐蚀温度60℃、90℃、120℃以及三个C1-浓度0.08mol、0.10mol、0.12mol下,CO2分压为2MPa的模拟地层水中开展高温高压腐蚀实验。通过腐蚀速率、腐蚀产物膜形貌以及腐蚀产物膜成分的分析,研究316L/Q235异种钢焊接接头的CO2腐蚀行为,找到腐蚀温度、Cl-浓度、时效工艺对316L/Q235异种钢焊接接头CO2腐蚀的影响规律。结果表明,316L/Q235异种钢焊接接头CO2腐蚀速率随着C1-浓度的增大而增大；随温度的升高先增大后减小,在90℃时出现极大值；300℃低温时效能更好的提高焊接接头的抗腐蚀性能；FeCO3和Cr2O3为316L/Q235异种钢焊接接头CO2腐蚀的主要腐蚀产物。(4)运用Ansys软件模拟了316L/Q235异种钢平板对接焊三维动态热过程,得到了不同时刻焊件温度场分布及焊件上不同节点的热循环曲线；分析了不同焊接电流及不同焊接速度下焊件温度场、焊缝熔池形状以及焊缝节点热循环曲线的变化规律。结果表明,温度场模拟结果与实际焊接过程温度变化规律相符；Q235钢较316L钢热传导系数及对流散热系数大,更利于热量传导和流动,Q235母材温度变化更迅速；焊接电流的增大能使焊接单位时间内热输入量增加,焊接整体温度升高,焊接熔池体积更大,熔池更深；焊接速度减小,焊接时间相应增长,焊接热输入总量增大,焊件温度升高,熔池尺寸增大,熔池温峰值温度增加,高温区停留时间延长。