海上油气资源作为海洋经济的重要形式之一，已经成为我国能源供应的一个重要组成部分。目前，在我国海域累计已铺设海底管道总长度已超过3000km，由于各种原因相继出现海底管道损坏事故。为了摆脱依赖国外技术的状况，实现依靠国内技术和装备对海底管道实现快速修复，形成具有自主产权的海底管道维修技术和专用装置是我国海洋石油事业发展的迫切需求。本论文的研究工作是结合“863”计划中“水下专用作业机具设备”子课题开展的，其目的就是研制一套针对6″～24″不同管径，60米以浅海底单层或双层油气输送管道的水下维修作业切割设备——水下金刚石绳锯工程样机。为此，本文在综述国内外水下切割工具、常用的水下切割方法的发展现状基础上，提出了采用水下金刚石绳锯机进行海底油气管道切割的设计思想，确定了水下金刚石绳锯机的总体方案，并对主要运动部件进行了分析和设计，介绍了控制与检测系统的工作原理和技术特点。基于绳锯特性和X52钢级管线钢加工性能的分析基础上，结合单层海底油气管道切割试验阐述了金刚石串珠绳的磨削机理，采用均匀设计试验方法建立了绳锯磨削力数学模型，从理论上分析了工艺参数对磨削力的影响，指出在金刚石绳锯柔性、断续磨削过程中，适宜调整工艺参数，控制磨削力比在0.88～2.05之内，就能够保持良好的锐利度及切削性能；采用合理的切割工艺参数可以控制钢管切割面粗糙度R_a可达到3.2μm，且无波度和冷作硬化现象发生。本论文还研究探讨了绳锯的磨损机理及耐用度。利用扫描电镜对串珠金刚石磨粒、胎体进行磨损状态微观观测的同时，结合珠体宏观磨损检测，确定金刚石单晶、胎体的磨损特性。通过试验对绳锯的耐用度(耐磨损率)进行了理论探究，建立了耐磨损率与进给速度、线速度的经验公式，分析指出使绳锯耐磨损率保持最佳状态的条件是线速度应尽量保持恒定，根据绳锯切割管道截面的不位位置，适宜调整进给速度，达到最高的切割效率。结合不同切割状态下金刚石磨粒状态统计分析，验证了结论的正确性，最终对所选用的金刚石绳锯的耐用度进行了评价。以上研究对水下金刚石绳锯机工程样机研制、完善提高，实现工程化提供了相关理论依据。专门研制的用于海底油气管道切割作业的水下金刚石绳锯机工程样机，其主要的优点是可以适应海底的工作环境，一次操作中能够切割金属材料和非金属材料，并且对操作人员和环境不会产生危害。定能在今后海底油气管道维修工程中发挥出更有效的作用，为我国金刚石绳锯技术应用拓宽新的领域。