在舰船建造领域内,高强钢因其具有高屈服强度、高抗拉强度和优良的韧性等优点,被广泛应用于潜艇耐压壳体等的建造。然而,随着钢材强度的提高,其焊接稳定性下降,焊接过程中易产生裂纹、强韧性匹配不易控制、熔合区及热影响区性能恶化等问题。研究表明,合理地控制焊接热输入是改善高强钢焊接问题的关键。本文针对我国潜艇建造常用的921A高强钢,探索具有可控热输入性能的旁路分流双面电弧焊接新工艺在实施的可能性,并对该工艺的焊接机理进行深入研究,为其具体实施提供理论支持。首先,搭建旁路分流MIG-TIG双面电弧焊接试验系统,进行高强钢堆焊试验,研究不同焊接工艺参数对焊接成形的影响;进行平板对接试验,获得2mm和6mm厚两种规格的921A高强钢平板对接工艺标准,并对接头的微观组织和力学性能进行研究;其次,借助自行研制的焊接检测系统,监测焊接过程中的电弧形态、电弧电流和电压波动情况、熔滴过渡模式,并对MIG-TIG耦合电弧的电弧压力和电流密度分布进行测量,建立耦合电弧物理特性与焊接效果之间的内在联系;最后,对比旁路分流双面电弧焊接工艺与常规电弧焊接工艺的接头效率和焊接热输入;借助理论公式推导,解释该工艺具有低热输入和稳定焊接过程的物理本质,并对该工艺的实施提出建议。研究结果表明,旁路分流双面电弧焊接工艺可以实现舰船用921A高强钢薄板(2mm)和中厚板(6mm)高效、可靠的连接,其平板对接接头的拉伸强度平均值为618MPa,可以达到或超过母材,断裂形式为典型的韧性断裂。旁路电流的引入极大地稳定了焊接电弧,使其电流电压信号更加稳定,电弧形态较之原MIG电弧体积膨胀且沿弧长方向电弧直径的变化梯度减小;电弧中心压力减小了约29.4%、电流密度减小了约30%;焊接电流保持不变,而通过母材的电流减小,进而减小了母材的热输入,保证了高的接头效率。