水下焊接技术是海洋工程、核电工程和船舶工程结构建造和维修的重要连接技术。由于药芯焊丝具有熔敷效率高和焊接接头质量高的特点,所以水下药芯焊丝电弧焊（FCAW）是一种很有前景的水下焊接方法。同时,双相不锈钢因其卓越的机械性能和耐腐蚀性能而被越来越多地用作油气输送、船舶制造及核电建造等结构的材料。尤其是,近几年来,经济型双相不锈钢的研制成功提高了双相不锈钢的性价比,极大地推广了双相不锈钢的应用。水下环境的复杂性势必增加双相不锈钢水下焊接的难度,其焊接参数、接头组织和性能都将受到影响,然而,目前关于双相不锈钢水下焊接接头组织和性能的详细研究还远远满足不了其应用发展的需要。在此背景下,本文以经济型双相不锈钢S32101为试验材料,采用FCAW的方法,利用高压舱模拟不同水深条件,研究了0.75 MPa（相当于75 m水深）范围内干法多道焊和局部干法单道焊的焊接参数、接头显微组织的演变行为及力学和局部耐腐蚀性能。主要内容包括以下几点:1)干法多道焊时焊接参数、接头显微组织及力学性能的研究。压强的增加使根部焊道所需的热输入减小,而填充坡口所需的总焊道数增加。0.45 MPa的焊缝金属（WM）奥氏体含量最高,0.75 MPa的WM奥氏体含量次之,0.15 MPa和常压的WM的奥氏体含量最低且二者几乎相同,这主要是由于焊接热输入的差异造成的。各压强下热影响区（HAZ）的奥氏体含量差异不大,但都小于母材（BM）。各压强下接头拉伸试验均断裂于BM,这是由于WM和HAZ的强化造成的。0.45 MPa时WM的强度最高,0.75 MPa次之,而常压和0.15 MPa最低。硬度的变化规律与其强度的变化规律相同,而伸长率的变化规律与其强度的变化规律刚好相反。各压强下WM的冲击韧性均小于BM,0.45MPa和0.75 MPa的WM冲击吸收功较高,且0.75 MPa最大,冲击韧性的差异不仅取决于奥氏体含量,也与N含量有关。2)干法多道焊接接头各区域（包括根部WM、中部WM、面部WM、HAZ和BM）二次相Cr₂N和二次奥氏体γ₂的演变行为及其耐局部腐蚀性能的研究。多道焊接过程中,在WM和HAZ的再加热区γ₂的形成不均匀,再加热区越接近下一道焊接热源,γ₂的形成越多。一次奥氏体含量越多,两相组织越平衡,就越能抑制Cr₂N沉淀的形成,从而极大地减少了再加热过程中晶内γ₂的形成。接头的局部腐蚀是由γ₂和Cr₂N的选择性腐蚀引起的。3)研究药芯焊丝对焊接参数、接头的显微组织及力学性能的影响。在0.45 MPa的压强下,使用不同的药芯焊丝分别实施焊接,并研究其接头显微组织和力学性能。焊道总数较多的焊接接头,其焊接的总热输入更高,且WM中夹杂物含量也更高。较高的热输入和较多的夹杂物有利于WM中奥氏体的生成。但是,较多的夹杂物不仅损害了WM的塑韧性,而且促使WM中生成更多细小的IGA,从而使WM中含有较多的铁素体-奥氏体特殊相界,这进一步降低WM的塑韧性。另一方面,两种WM的合金元素含量差异很大,这是其强度和硬度差异较大的主要原因。4)研究局部干法单道焊时水深对焊接参数、焊缝成形、WM的显微组织和力学性能的影响。水深从0.1 m增加到75 m,WM的奥氏体含量先减小后增加,然后再减小。Σ3奥氏体孪晶晶界的含量和再结晶铁素体和奥氏体晶粒所占的比例也呈现出相似的变化趋势;但是,WM中K-S取向的铁素体-奥氏体相界占比的变化趋势相反。随着水深的增加,WM的伸长率和冲击功先减小后上升然后再下降,但强度和硬度的变化正好相反。相比水深从15 m增加到45 m过程中WM显微组织和力学性能的差异,45 m与75m水深的差异更大。总体上,45 m水深的WM具有较好的塑韧性。本文的研究结果表明,压强（即水深）对S32101双相不锈钢干法和局部干法水下FCAW的焊接参数、接头组织及力学和耐局部腐蚀性能的影响不可忽略。同时,在高压焊接环境下,药芯焊丝的化学成分也影响着焊接参数、接头组织及性能。这些研究结果有助于促进新型经济型双相不锈钢在海洋、核电等领域的应用,也为深水焊接电源的开发提供了焊接工艺积累,推动了水下焊接技术的发展。