CFETR(中国聚变工程实验堆)是中国的下一代先进托卡马克装置,直接面对高温等离子体的真空室是其最核心的部件之一。为了发展、掌握未来聚变堆真空室设计和制造过程中的一系列关键技术问题,在国家磁约束核聚变能发展研究专项的支持下,中科院等离子体物理研究所开展了“大型重载复杂轮廓双层真空室成型焊接及装配关键技术研究”的工作。本论文针对上述专项中真空室复杂焊缝自动化无损检测技术难题,基于ITER真空室的设计、研制和规模生产技术经验,结合我国EAST工程运行经验及目前工业生产的实际情况,开展了CFETR真空室复杂焊缝相控阵超声检测关键技术的研究工作,主要工作包括焊接接头组织和性能分析、相控阵探头选型、检测系统研制、检测参数优化和检测系统能力验证等。论文首先通过文献调研,总结了奥氏体不锈钢焊缝超声波检测的国内外研究现状,指出了真空室焊缝超声波检测存在的问题。综合金相、显微硬度和实验测试等方法,分析了真空室焊接接头的组织特征和声学性能。其次,采用理论分析、仿真和试验验证相结合的方法,深入研究了相控阵探头的声场理论和成像质量理论,完成了相控阵探头的选型和检测参数的优化工作。最后,针对真空室预研件的制造现场,研制了一套相控阵超声检测系统。设计和制作了内嵌典型焊接缺陷的超声试块,开展了检测系统的能力验证试验。论文的研究结果表明,CFETR真空室奥氏体不锈钢复杂焊缝采用相控阵超声检测技术进行无损检测是可行的,且缺陷检出率高、缺陷信息丰富、检测效率高。论文的研究结果可为未来聚变堆真空室的复杂焊缝开展自动化无损检测提供技术支撑。