基于目前奥氏体不锈钢薄壁堆焊层焊接缺陷超声检测可靠性不高的现实，本文从目前我国对薄壁堆焊层焊接缺陷无损检测中存在的检测方法、检测设备、缺陷识别、检测标准等方面存在的不足之处出发，对奥氏体薄壁堆焊层中存在的缺陷形态及危害性进行了分析，研究了超声声束在奥氏体堆焊层及层下区域的传播特性，得出了检测声束在堆焊层中传播时出现波束扭曲、散射及声束方向发生偏转的结论。结合超声检测时纵波在400～500扭曲小、双晶探头可聚焦适合近表面检测的优点，制定了对堆焊层内及结合面微缺陷采用双晶探头脉冲回波法检测；利用超声衍射时差法(TOFD)对裂纹检测灵敏度高，定量准确的特点，制定了层下微裂纹采用TOFD技术检测；采用该新路线解决了薄壁堆焊层特殊缺陷的检测问题。 本文采用双晶探头回波法，对堆焊层内及结合面处微缺陷进行了检测检测。通过对不同深度和不同大小缺陷检测结果的比较，分析了缺陷位置及大小对检测增益的影响并生成了检测增益表。采用TOFD法对堆焊层下微裂纹进行了检测，并分析了不同角度探头和不同探头间距对检测结果的影响。实验表明：采用近焦距双晶探头脉冲回波技术，实现了1～4mm范围内堆焊层缺陷的检测，检测结果可用A扫描显示或C扫描图像显示；采用TOFD技术，实现了表面下3～10mm内小至3mm的垂直裂纹TOFD检测结果的B、D扫描图像显示，为堆焊质量评价提供准确可靠的依据。