核电作为一种清洁能源,在全世界范围内被广泛应用,核安全重视程度也在日渐提高。定期进行民用核安全设备的无损检验,是一种有效确保核设备安全的措施,其中超声检测是应用较多的体积检验方法之一。超声检测在核电元器件的设计、生产制造、运行阶段均有实施。本文以核电站主蒸汽管道和主给水管道在核岛墙体内的贯穿件连接焊缝为研究对象,开发一套基于超声检测技术的无损检测系统,主要研究以下内容。首先,本文概述了世界范围内核电发展概况,国内外对于管道超声检测设备、检测方法、仿真技术的研究现状,分析核电站贯穿件管道焊缝尺寸、所处环境等特点。其次,针对此贯穿件管道焊缝位置特殊,管道壁厚较厚等特点,创新设计一款用于该检测对象的自动化检测系统,包括系统结构设计,载荷分析,电气控制系统设计,耦合剂循环系统设计及模拟体设计。再次,对设计完成的系统采用实验方法测定探头架耦合压力最佳值,用有限元方法对齿圈及销轴关键部件进行受力分析,验证系统设计合理性;对系统进运动学仿真,获取运动学参数;最后,根据检测规范要求及检测经验,初选超声检测探头参数,利用CIVA仿真软件进行声场仿真和缺陷检测能力仿真,确定探头参数;进行现场应用,验证系统有效性。本文主要创新点如下:1、根据待检对象所处特殊环境,分析检测对象特征,创新的设计了一款适用于本检测对象的自动检测系统。2、基于实验方法测定了探头耦合压力最佳值并计算出气缸最佳压力值;通过静力学建模,获取齿圈及支撑结构受力参数,进而利用有限元分析软件对关键部件强度进行分析,验证设计合理性;基于Pro/Engineer软件对系统进行运动学仿真,得到末端运动轨迹曲线及运动参数。3、依据标准及经验初选超声探头,基于CIVA软件对探头进行声场仿真,选取能覆盖本检测对象全深度的探头参数。