湿法自动化焊接是目前海洋开发迫切需求的水下焊接技术。针对湿法药芯焊丝焊接(WFCAW)过程中，电弧稳定性差、熔滴过渡困难，焊缝组织性能差等问题，本文提出了用纵向磁场改善WFCAW焊接质量的新思路，根据水下的工作环境及磁控的要求设计了磁控装置，并搭建了水下湿法焊接的常压实验平台，采用了数值模拟和试验相结合的方式，对纵向磁场作用下WFCAW的电弧特性、熔滴过渡行为及焊缝成形和冷却特性进行了研究，为进一步提高水下湿法FCAW焊接质量，实现水下湿法焊接自动化打下了坚实的基础。首先对纵向磁场影响电弧的机理进行了分析，结果表明，磁场的分布决定了电弧是扩展还是收缩，而磁场的大小决定扩展和收缩的程度，根据水下电弧剧烈收缩的特点和磁场的模拟结果，分析得到下端面为圆锥面的磁头形式满足水下湿法FCAW的磁控要求，制作了两种不同形式的磁头进行验证试验，结果与分析相符。结合电信号分析系统与高速摄像分析系统研究了纵向磁场作用下WFCAW的电弧特性。研究表明，WFCAW中“电弧气袋”的周期性破裂使得短路和断弧过程几乎不可避免，而合适的磁场可以减少断弧和短路时间的比例，以焊接电流电压的变异系数倒数作为评价标准研究了磁场对电弧稳定性的影响，结果显示，随着磁感应强度的增加，电弧的稳定性先升后降，且与焊接电流电压有一定匹配关系。基于流体动力学理论建立了自由过渡和短路过渡的数值模型，分别对有无纵向磁场作用下WFCAW的熔滴过渡行为进行了研究，其中短路过渡的模拟结果与实验结果吻合良好，均表明合适的外加磁场能提高短路过渡的频率，阻止液桥过快爆断，自由过渡的模拟表明，造成水下湿法FCAW自由过渡困难的主要原因是等离子流力和电磁力的下降，较小的磁场对自由过渡过程影响不大，而较大的磁场会使熔滴运动偏离轴线，导致无法正常过渡。最后对纵向磁场作用下WFCAW焊缝成形和温度场分布进行了研究，结果表明，合适的磁场可以平衡水下高压急冷环境的影响，改变水下焊缝―深而窄‖的特征。根据沸腾传热理论建立了湿法焊接的温度场数值模型，并进行了模拟，结果表明，纵向磁场使得焊缝区温度分布更加均匀，梯度减小，更有利于焊缝金属的组织转变。