常规的超声检测系统对换热器管板角焊缝检测时,周向和轴向的扫查过程中都采用了机械扫查方式,其缺点是装置研制困难、检测周期长、成本高、效率低；射线检测无法检测出角焊缝中的面积型缺陷；磁粉检测和渗透检测无法检测出角焊缝的内部缺陷。针对这一现状,本文研究了相控阵列超声检测技术。首先理论分析并优化相控阵列参数,从而实现轴向电子线扫查；接着设计了机械扫描装置,控制相控阵列探头实现周向扫查；最后,利用超声检测系统对气孔缺陷和未熔合缺陷试样进行了检测试验。本文首先综述了针对换热器管板角焊缝的常规检测方法并提出了本文的研究内容。然后介绍了相控阵列超声检测技术的理论基础,建立了相控阵列形成的声场数学模型。接着以“波束的主瓣尖锐,较低的旁瓣,消除栅瓣”为相控阵列探头的设计准则,对相控阵列参数进行优化设计并利用CIVA软件对声场进行建模仿真,确定了阵元数目、阵元间距、阵元宽度、偏转角、超声频率等参数。为了控制探头进行周向扫查,主要根据换热管结构和角焊缝位置,利用UniGraphics软件设计了机械扫描装置,该装置实现了相控阵列探头水浸、固定、密封、周向匀速运转等要求。最后,利用超声检测系统进行气孔缺陷和未熔合缺陷试样的检测试验。试验表明,相控阵列检测技术能有效检测出焊缝内部的气孔缺陷以及厚度大于1mm的未熔合缺陷。