水下焊接通常应用于跨海大桥,海底油气管道,海上浮桥和核电站的日常维修工作。随着海洋工程项目的不断增多,对其焊接效率和焊接接头质量提出更高的要求。水下湿法药芯焊接克服了干法焊接和局部干法焊接工艺复杂,成本较高的缺点,在不需要复杂的排水设备的情况下直接在水环境中实现焊接,该方法以高效率,高焊接可达性和易于实现自动化焊接成为水下焊接近几年发展主要趋势。但是该工艺方法由于受到水环境的干扰较大,对于焊缝的成型和质量造成严重的损害,因此众多学者在不放弃高效率的情况下提出了改进型水下焊接工艺,本文超音频脉冲大电流辅助水下湿法药芯焊丝弧焊（UFPHC-UWFCAW）就是其中一种。本文对于UFPHC-UWFCAW的工艺机理分析主要通过视觉采集系统分析,组织演变系统分析和综合性能测试系统分析。视觉采集系统分析聚焦于“电弧-气泡-熔滴”的演变规律,对比UWFCAW和UFPHC-UWFCAW,研究发现超音频电流的引入可以降低熄弧率,降低因气泡的膨胀速度对于水环境的扰动,提高颈缩高度和分离高度,这种行为有效的促进了熔滴的保护,降低熔滴平均尺寸和提高熔滴过渡频率。研究了不同超音频电流参数于“电弧-气泡-熔滴”的演变规律的影响。发现随着超音频电流频率的提高,气泡缩颈时底部的横向尺寸更加稳定,膨胀速度更加缓慢,颈缩高度更高,40 kHz效果最好,最终“电弧-气泡”的稳定过程的综合作用结果使得熔滴过渡方式获得优化,飞溅行为获得抑制;另一方面研究发现,随着脉冲电流的增加,气泡的横向尺寸逐渐增大,熔滴的过渡随着脉冲电流的增加而获得改善。组织演变系统分析聚焦于组织演变、相含量、晶粒尺寸、大小角度晶界及取向差问题。研究发现加入超音频电流后能够有效的细化组织晶粒,促进焊缝中先共析铁素体向针状铁素体的转变,热影响区中针状马氏体向板条马氏体和晶界铁素体的转变,小角度晶界分布更加均匀,热影响区中马氏体的含量和聚集程度进一步降低。进一步探究超音频电流频率和脉冲电流,对比不同的超音频电流频率研究发现,40 kHz的对于细化组织晶粒,降低热影响区中马氏体的含量效果最好。对比不同超音频脉冲电流值,100 A对于细化组织晶粒,降低热影响区中马氏体的含量效果最优。综合性能测试系统分析了焊缝气孔数目、焊接接头硬度分布、焊缝冲击韧性和焊缝耐蚀性,最终研究结果表明超音频电流的引入降低了焊缝气孔率,改善热影响区硬度峰值,提高焊缝冲击韧性和耐蚀性。