随着人类对于海洋资源的依赖不断增加,21世纪的海洋工程正逐渐形成一个新的庞大产业。诸多海洋工程结构如采油钻井平台,油气管道,跨海大桥以及海洋中工厂和城市等的建设及后期维护修复均离不开水下焊接技术的支持。但是,当前水下焊接技术发展缓慢,焊接难度高,焊接质量差是其存在的主要问题,而造成这些问题的原因与水下焊接所处的水环境有着密不可分的关系。通常来说,水环境的存在容易导致焊接过程稳定性变差,并极大的增加焊后的冷却速度,这些都严重削弱了水下焊接的质量。因此,为了排除水环境对于水下焊接过程的干扰,本研究在水下湿法焊接基础上添加了环氧树脂与埋弧焊剂组成的混合焊料,进行了水下埋弧焊接的探究工作。在水下埋弧焊接工艺试验与焊缝成形分析方面,通过对焊缝形貌、焊接电参数、焊接热循环过程的研究确定了最佳的溶剂与焊剂比例为4:6。而当选用环氧树脂作为溶剂时,其焊缝成形、焊缝组织以及焊接过程稳定性方面均要优于将水玻璃作为溶剂时的水下埋弧焊,证明环氧树脂是更适合的水下埋弧焊溶剂成分。在水下埋弧焊接机理研究方面,通过设计合适的视觉采集方案,成功的拍摄到了水下埋弧焊接的部分过程。并发现水下埋弧焊接过程较为稳定的原因是其焊接过程中产生的大量气体在焊接区域支撑起了一个稳定的电弧空腔结构,允许电弧在该结构中稳定的燃烧,而多余的气体将在空腔结构的后上方的气流通道中排出,进一步维持了电弧空腔结构的稳定存在。此外,水下埋弧焊接的熔滴尺寸远远小于水下湿法焊接的熔滴尺寸,受气流拖曳力的影响,其熔滴过渡方向更介于焊接区域左上方和左下方之间。在对接性能研究方面,发现无论使用Q235、Q345B(新国标为Q355)或者CCS-EH40钢作母材时,PPS-AN2药芯焊丝的水下埋弧焊接性能远优于相同情况下的水下湿法焊接。其焊缝粗晶区多由紧密的针状铁素体构成,而细晶区组织的晶粒相较于水下湿法焊接接头具有明显的细化,其拉伸强度最高达到和弯曲角度最高可达、冲击韧性等指标上均有较大提高。在药芯焊丝研制方面,新设计的七款药芯焊丝在水下埋弧焊中所获的接头抗拉强度远超原有的PPS-AN2焊丝相关性能,最高达到572MPa甚至超过了母材的抗拉强度,这对于实现等强匹配甚至是高组配焊接提供了必要的基础。此外,当在0号焊丝基础上添加5%的Al2O3纳米颗粒时,所获结果显示该款焊丝在具有高强度的指标基础上同时获得了优异的塑性性能,这对于进一步提升水下埋弧焊接质量具有重要意义。