水下焊接是一种在江河、海洋等水下严酷环境中使用的特殊焊接方法。随着我国海洋航运和海洋工程的快速发展,对水下焊接的需求也越来越大,对水下焊接质量的要求也越来越高。对于水下手工电弧焊接,本质上仍采用陆上手工焊接方法,相比于陆上焊接,水下焊接环境存在以下特有的问题:1)水下焊条尽管添加了大量的造气剂和稳弧剂,但由于在水中,起弧仍然比较困难;2)与空气焊接相比,水压和气泡的长大-破裂-再生长过程,对电弧稳定性有影响。为了提高焊接电弧稳定性和焊接质量,本文从焊接电源外特性方面着手研究,提出除恒流外特性外的两种新外特性:斜降外特性和上升外特性。研究不同外特性的电弧稳定性和焊接质量。为了获得不同的电源外特性,本文对ZX7-400逆变焊机的电路进行修改,利用STM32系列单片机作为控制核心,制作控制电路板,编写程序控制ZX7-400逆变焊机的外特性,使其能输出恒流、斜降以及上升外特性。本文利用电压和电流波形图、U-I图、电压和电流概率分布直方图以及焊接电压和功率的变异系数的倒数作为评价电弧稳定性的方法。通过水下焊接试验研究了焊接电弧在三种不同外特性下的稳定性。试验结果表明:1)在恒流外特性下,当电流为190A时,电弧稳定性最好;2)斜降外特性的电弧稳定性优于190A恒流外特性的电弧稳定性;3)上升外特性的电弧稳定性差于190A恒流外特性的电弧稳定性。本文研究了三种不同外特性的焊接接头质量。通过拉伸和冲击试验测试了三种不同外特性的焊接接头的抗拉强度和冲击韧性。试验结果表明:1)在斜降外特性下的焊接接头的抗拉强度和冲击韧性高于190A恒流外特性下的焊接接头的抗拉强度和冲击韧性;2)在上升外特性下的焊接接头的抗拉强度和冲击韧性低于190A恒流外特性下的焊接接头的抗拉强度和冲击韧性。