管道是天然气运输的主要方式,老旧在役天然气管道焊缝位置容易出现缺陷,而焊缝缺陷是引发天然气管道事故的主要因素。因此,对天然气管道焊缝进行缺陷检测是预防天然气管道发生危险事故的主要办法。传统天然气管道焊缝检测是采用挖开深埋地下的管道,然后在管道外部对焊缝进行超声无损检测的方法,但这种方法会产生极大的人力物力消耗。相比之下,从管道内部对焊缝进行超声检测,可以实现连续检测多条焊缝,高效作业的同时避免了大量开挖造成的资源消耗。为此,本文开展了超声内检测相关技术研究,完成了超声内检测装置设计与实验,主要研究内容如下:（1）建立超声内检测声学传播模型,在声学传播模型基础上,对超声单探头阵列排布方式、超声相控阵的声束传播特性、超声探头与管壁的耦合等进行探究,再根据超声内检测的理论,分析管壁工况对超声内检测的影响规律。（2）设计并制造能够用于天然气管道超声内检测的样机,完成其机械结构设计,设计时结合超声内检测理论,满足超声内检测装置对管壁表面适应、焊缝定位、连续扫查、耦合控制等方面的功能性结构需求。（3）设计搭建超声内检测控制系统,完成系统整体架构,包括电源管理、多机通信、数据处理等,实现超声内检测装置的基本运动控制和超声数据采集,并基于图像处理实现对焊缝的定位。（4）设计并制造标准实验样管,使用超声内检测装置样机对其进行检测实验,利用超声采集卡配套的图形化软件对采集到的数据进行分析,并总结出管道内检测超声数据分析方法。通过论文的研究,建立了超声内检测声学传播模型,分析了管壁工况对超声内检测的影响,研制了管道内检测装置样机,实现了基于数字图像处理的焊缝定位技术,形成了适用于管道内超声检测的数据分析方法。通过样机实验,验证了超声内检测技术的可行性,通过管道内检测超声数据分析方法,得到了样管缺陷较高的检出率,证明了超声内检测缺陷分析方法的正确性。