海底石油与天然气蕴藏丰富，人类对海洋能源的渴求引发了海洋工程的大规模建设，水下焊接的应用也越来越频繁。在海洋的恶劣工况下，提高水下焊接的质量、效率及便利性就成为海洋工程开发的一个重要方面。论文以自保护药芯焊丝应用于水下焊接为研究目标，结合水下焊接的特点，从焊接设备、工装设计与改造以及焊接工艺性研究入手，为建立一套自保护药芯焊丝水下焊接装备打下基础，从而为其应用于水下焊接工程创造条件。 　　将自保护药芯焊丝应用于水下焊接，首先要解决设备工装问题，本文拟解决以下两个问题。一是设计水下焊接送丝装置系统，送丝系统以保证操作安全、送丝准确、操作灵活为目标。二是改进设计出适合自保护药芯焊丝局部干法水下焊接的微型排水罩，微型排水罩设计以保证能获得优质焊接质量、良好的焊接适应性和高的服役寿命为目标。本文充分考虑了上述要求后，在对结构设计、送丝方法和控制方式等方面进行探讨和对比的基础上，设计了水下焊接送丝装置系统。为了更好的设计出合适的微型排水罩，在对微型排水罩水下焊接原理、特征、空腔体积大小以及结构材料对比研究论证的基础上，设计出寿命长、焊接质量好、适应性好的微型排水罩。由于微型排水罩空腔体积的重要性，本文提出了通过数学建模来分析空腔体积以及透明罩来模拟研究微型排水罩空腔体积的新方法，具有一定的实践和指导意义。最后应用改进的排水罩并采用自保护药芯焊丝进行一系列浅水、深水焊接试验，通过对焊缝的射线照相、力学性能试验结果分析、对比，得出该微型排水罩水下焊接可以得到接近空气的焊接质量，有着良好的应用前景。