随着陆地能源的匮乏,海洋工程大量增加,大型船舶建设、能源开发与输送以及矿产资源开采等迅速发展,水下焊接技术在海洋工程中发挥着越来越重要的作用。由于水下可见度差,压力增加等特殊环境,焊接工件迅速冷却,焊缝氢含量增加,成形质量难于保证。人工作业受潜水深度影响大,成本高,实现高效保质和低成本的水下焊接自动化是一项重要的研究内容。相对于湿法和干法水下焊接,局部干法水下焊接质量较好,成本较低,适应范围较广,自动化程度较高,具有较好的应用潜力。本文对局部干法水下焊接工艺和焊缝成形质量进行了研究。首先,对局部干法水下环境进行了分析,并根据环境条件和试验要求构建了试验系统,采用熔化极活性气体保护焊的焊接方法,搭建了局部干法水下焊接试验系统。其次,针对试验成本高,周期长,难度大等因素,采用计算机仿真技术,基于ANSYS软件平台对焊接过程进行模拟分析。利用APDL参数化编程对局部干法水下焊接热过程和应力应变情况进行了模拟,研究了焊接过程温度场和应力应变场的变化情况和分布规律。模拟结果为水下焊接试验提供了可参考的数据。然后,以局部干法水下焊接机器人试验系统为平台,从陆地上到浅水,从模拟深水到实际深水进行焊接试验。通过焊接缺陷分析,焊缝成形质量研究,不断改进系统设施,优化焊接工艺参数,获取符合质量要求的焊缝。最后,在同方江新造船有限公司进行长江实际深水焊接试验,焊缝成形良好,外观平整均匀。试验结果表明,局部干法水下焊接可获得与陆地上MAG焊接相似的焊缝质量,焊接接头的综合力学性能符合要求。研究结果为局部干法水下焊接技术提供了良好的理论基础。