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本文采用自制水下湿法药芯焊丝以及水下自动焊接系统,通过不同焊接参数下的焊缝成型对比,揭示了水下湿法焊接缺陷产生的机理,分析了焊接工艺参数对水下湿法焊接缺陷产生的影响规律,确定了水下湿法焊接缺陷控制的最佳工艺参数范围,并为后续的焊接试验打下坚实的基础。结果显示,在焊缝宏观表面成形质量较好以及焊接过程稳定的工艺参数范围内,随着电流的增加,会产生气孔和夹渣；电压过大或过小,都会产生夹渣；焊接速度过大,会产生气孔,过大和过小都会有夹渣产生；摆动幅度小会产生气孔,过大会产生夹渣；干伸长过大和过小都会产生夹渣。本文针对水下湿法焊接的特点和问题,研制了中性-金红石金属粉型自保护药芯焊丝,熔渣碱度为1.077。采用自制自保护药芯焊丝进行水下焊接试验,焊缝熔渣覆盖率高,脱渣性良好,焊缝成形美观。因为此类型自保护药芯焊丝中Ni, Mn元素占有很重要的地位,故在原药芯基础上,分别改变药芯中Ni元素和Mn元素的含量,研究了焊接后对熔渣的影响,分析了熔覆金属中Ni或者Mn元素含量的变化对接头微观组织的影响,并对焊接接头的力学性能进行测试和分析,从而得到最佳的焊缝中Ni、Mn元素含量的范围。对改变Ni元素含量来说,Ni元素的添加有效抑制了焊缝晶区粗大棒状和块状先共析铁素体的形成,并在Ni含量达到2.51wt.%的时候,焊缝中出现针状铁素体,对焊缝金属的力学性能极其有利。当Ni含量过高的时候,会导致焊缝中出现大量的马氏体,严重影响焊缝的力学性能。熔覆金属的力学性能与焊缝的组织是相对应的。当熔覆金属Ni含量从2.16wt.%增加至2.92wt.%时,随着Ni含量的增加,焊缝的抗拉强度先增加后减小,最高抗拉强度达到551.07MPa,弯曲角度递减。通过对比分析认为焊缝中最佳Ni元素的含量范围为2.33wt.%～2.51wt.%。对单道焊接试验最佳的焊缝Ni含量为2.51wt.%的自保护药芯焊丝进行多层多道焊接试验,对其进行单道坡口焊接焊后所进行的分析试验,实验数据表明所有的试验结果差别很小,故通过单道焊接所得的试验结果可行。对于改变Mn元素含量来说,Mn元素的添加也可以抑制焊缝晶区粗大棒状和块状的先共析铁素体的形成,当熔覆金属Mn含量在0.12～0.905wt.%之间时,随着Mn含量的增加,先共析铁素体的形状大小和数量呈递减趋势,在Mn元素含量为0.905wt.%时,焊缝中出现了少量的针状铁素体和少量的马氏体。当焊缝中Mn元素含量增加至1.2wt.%～1.58wt.%的时候,焊缝中组织几乎均为马氏体,严重影响了焊缝的力学性能。当熔覆金属Mn含量从0.12、wt.%增加至1.58wt.%时,随着Mn含量的增加,焊缝的抗拉强度先增加后减小,最高抗拉强度达到548.01MPa,弯曲角度递减。通过对比分析认为焊缝中最佳Mn元素的含量为0.474wt.%～0.905wt.%。对单道焊接试验最佳焊缝Mn含量为0.905wt.%的自保护药芯焊丝进行多层多道焊接试验,进行单道坡口焊接焊后所进行的分析试验,实验数据表明所有的试验结果差别很小,故通过单道焊接所得的试验结果可行。