电力设备的安全稳定运行是电力企业保障用电安全、保证用电质量的重要前提。在电力设备越来越趋向大型化,电网规模越来越大的情况下,一旦发生设备故障,就会给工业生产和居民生活带来巨大影响。而焊接结构是电力设备中难以避免的一部分,这类结构中受焊接手法、工作环境等多方面因素的影响,有时会出现裂纹、气孔等多种不同种类的缺陷。在设备运行过程中,承压过大、高频振动等情况,都有可能会导致出现缺陷的扩展、焊缝中应力集中等危险情况,造成机组非停、关键焊接部位失效等,给企业带来难以估量的损失。本文对电力设备焊缝缺陷的超声检测技术进行了研究,基于超声检测技术,研制了弱刚性匹配超声波换能器,实现了对焊缝的直接接触耦合检测,帮助检测人员对焊接结构进行快速、准确的超声波检测。本文主要内容有:(1)分析了超声波在固体中的传播规律,研究了多状态复杂曲面焊缝直接耦合状态下不同频率、尺寸超声波的声场参数;(2)研究了超声波在焊材中的传播特性,设计了专用弱刚性超声波换能器的几何形态(包括尺寸、外形等);(3)通过人工刻伤,获得多种不同焊缝缺陷类型,分析了不同超声回波信号的时域、频域特性;(4)设计开发了多状态复杂曲面焊缝直接耦合超声检测系统,在人工试件和实际部件上实施了检测。通过本次研究,结果表明:经过对多状态复杂曲面焊缝的现场检测,研制的弱刚性匹配超声换能器能够在实际检测过程中帮助检测人员实现快速准确检测缺陷,减少了传统焊缝检测所需要的表面打磨时间,而且根据超声波回波信号可以一定程度上识别出缺陷类型。