随着全球核电业的迅速发展,核电设备的维护成为避免核事故的工作重点。核电站的机组以额定功率运行期间,乏池处于满水状态。根据对相关电厂调研,Q235钢水池在运行期间易发生母材或焊缝点蚀、应力腐蚀开裂等役致缺陷,从而导致水池盛水泄漏。为打破国内核电站特殊维修焊接技术受制于人的局面,储备先进焊接维修技术,本文设计出一种局部干法焊接装置并对其关键技术进行研究,进而实施乏池水下焊接维修。本文首先对水下焊接机器人行走机构的轮体结构和吸附性能进行研究,采用N35钕铁硼永磁体作为车轮的主要材料对乏池壁面提供稳定的吸附力。通过建立轮体与壁面间的MAXWELL场来分析不同排列方式下的轮体磁通密度分布,从而得到一种磁化效果最优的磁轮结构。基于Halbach阵列对磁轮结构进行辐射充磁优化,使轮体的磁能积达到最大以此提供足够的吸附力。其次,针对水下局部干法TIG焊接展开了真空微型排水罩的研究工作。通过分析实际工况和设计要求,设计出排水罩的基本结构,并借助COMSOL中的CFD模块,采用标准k-ε湍流模型对罩内流场进行了数值分析,得到了罩内排水过程的压力场和速度场变化规律。然后利用COMSOL中的传热模块对待焊试件进行了非线性瞬态TIG焊接过程的数值分析,得到了试件表面的温度场变化规律,最终确定了本文设计的排水罩能够对试件表面形成一个局部真空环境并能进行局部干法TIG焊接作业。最后,设计了局部干法焊接装置的主要部分,包括补片压紧机构、旋转焊枪机构以及传动机构等。同时建立了基于真空微型排水罩的局部干法水下焊接系统,主要包括局部干法焊接装置、焊接电源、气体辅助加热系统、控制器等。搭建了水下焊接试验平台,通过对亚克力水池内注满水来模拟水下的焊接试验环境,利用控制器调整工艺参数使局部干法TIG焊接顺利进行,并最终在待修复区域获得了较好的熔覆质量,满足工况需求。