电磁超声检测具有无需耦合剂，易激发多种波型，对待测试件表面要求不高等特点，可以应用于金属材料的无损检测，但其换能效率低、应用领域有待进一步研究。锆以优良的耐腐蚀性能被越来越多地应用于盛装强酸性腐蚀介质的压力容器。锆制压力容器一旦失效，后果严重，因此对其检验也更为严格，但目前国内外还没有专门针对锆材制定无损检测的方法和标准。本文以电磁学理论和结构动力学理论为依据，利用ANSYS有限元分析软件对电磁超声检测的核心装置—电磁超声换能器(EMAT)在锆板中的换能过程进行仿真分析，研究EMAT用于锆板检测时主要结构参数对换能的影响。根据超声波的传播特点，为锆制压力容器中常见的缺陷检测选择相应的EMAT结构配置。设计了含不同缺陷的R60702平板试件，通过电磁超声检测仪对缺陷进行检测，讨论了电磁超声检测技术应用于锆材检测的可行性。本文的研究内容是国家科技支撑计划《成套装置承压设备预知检测评价及动态风险管理关键技术研究》（2011BAK06B03）之任务14“装置风险早期识别及风险演化规律”的一部分。　　本文的主要研究内容和结论如下:　　(1)依据电磁学理论和结构动力学理论在ANSYS中建立了EMAT的三维有限元模型，分析了锆板试件中感应涡流、洛伦兹力、振动位移的分布特点。分析结果显示，试件中感应涡流的分布与线圈形式有关，导线正下方感应涡流最大且与激励电流方向相反;洛伦兹力大小和分布与偏置磁场和感应涡流有关，遵循安培定则;振动位移的分布与试件受到的力载荷有关，通过改变载荷的大小、方向和作用点分布等可以在试件中引起不同的振动从而激发不同类型的超声波。　　(2)通过大量的模型仿真分析，研究了永磁铁、线圈的几何参数对换能效率的影响。研究结果表明，提高永磁铁的高度可以增强锆板中的磁感应强度，当磁铁高度取20mm时，试件中的磁感应强度可达0.546T。线圈的线粗、长度（内圈长度）、匝数以及间距都会对换能产生影响，蛇形线圈的间距对换能的影响最大，而回形线圈的匝数对换能影响最大。　　(3)研究了磁铁间距、线圈的提离距离对换能的影响。研究结果表明，减小间距可以获得磁力线方向上较大磁感应强度，同时还能减少其他两个方向的干扰;锆板中的感应涡流密度JT与蛇形线圈的提离距离t成指数关系，即:JT=0.738+1.398e-0.798t。　　(4)研究了聚磁板对锆板中磁感应强度的影响，表明增加聚磁板可以在锆板中获得更大和垂直方向上指向性更强的磁场。　　(5)采用双层线圈可以在不增大激发功率的前提下增加锆板中的感应电流，提高换能效率。当提离为0.6mm时，净距0.1mm的双层线圈在试件中感应出的电流密度为2.89×106A/m2，较单层线圈提高了79.5％。　　(6)分析了线圈形状和间距等参数的设计依据。在波的传播方向上，洛伦兹力同向时线圈相邻导线间距应设计为半个波长的偶数倍，洛伦兹力反向时线圈相邻导线间距应设计为半个波长的奇数倍。分析了垂直磁场—蛇形线圈，水平磁场—回形线圈等结构配置激发出的超声波特点及适用场合;设计了平行磁场—弧形线圈配置，该配置激发出的超声波能量大、指向性好，能在很大程度上避免焊缝或结构端面对表面缺陷检测回波的干扰。　　(7)利用电磁超声检测仪对含缺陷R60702平板进行横波、表面波检测与分析。分析结果表明，电磁超声无损检测技术可以精确地测量锆板厚度，发现板中的裂纹、局部减薄等缺陷，但不易检出尺寸小、过渡圆滑的打磨凹坑型缺陷，对缺陷的定量评定困难。电磁超声可以应用于锆材的无损检测，但其灵敏度有待进一步提高，大范围的推广有待深入研究。