小径薄壁管座作为发电厂日常运行设备中的关键一环,其焊缝易出现不同类型的缺陷,经过时间的累积会造成管道泄露,甚至会发生严重的爆炸事故。对小径薄壁管座角焊缝进行无损检测可以有效保障小径薄壁管座的质量,但是小径薄壁管座角焊缝的复杂变曲率结构造成缺陷检测难度大,检测人员采用现有方法难以对不同类型的缺陷进行准确定性定量。针对以上问题,本文开展小径薄壁管座角焊缝超声相控阵检测方法的仿真应用研究,主要内容包括:总结目前利用超声相控阵技术检测小径薄壁管座角焊缝主要面临的难题,根据楔块的几何结构,推导声束入射点与换能器后沿之间的距离计算公式,建立一维线阵换能器模型,对奇偶数量的压电晶片发出的相控阵声束在超声场内任意位置的聚焦延迟时间进行了推算。研究相控阵探头声场,得到一维线性相控阵的声压分布式,搭建与实际电厂小径薄壁管座参数一致的CAD模型,利用Multi2000软件对焊缝进行声场仿真,采用控制变量法探究换能器压电晶片的数量、间距以及中心频率和声束偏转角对一维线阵探头声场的影响规律,提出适用于小径薄壁管座角焊缝缺陷检测的探头参数设计方案。分析焊缝中常见的典型缺陷特征和产生原因,利用CIVA软件在焊缝模型的不同曲率位置上添加相应的缺陷结构,通过仿真获得典型缺陷的特征图谱和缺陷A波信号,总结典型缺陷在不同曲率位置上的声压变化规律,为检测人员对焊缝缺陷的定性定量工作提供一定的参考价值。根据小径薄壁管座CAD仿真模型参数制作模拟试块,并在焊缝内部添加典型缺陷,搭建实验室超声相控阵检测平台,利用超声相控阵检测实验验证了设计的相控阵探头可实现对小径薄壁管座角焊缝典型缺陷的准确检测,证明了超声相控阵技术可对复杂变曲率结构工件的焊缝缺陷进行精确的表征和检测。