随着中国经济飞速发展,管道运输以其占地少、运量大、成本低等诸多优势成为油气等能源的主要运输方式,其建设规模也日益庞大,取得了令世人瞩目的成就。管道运输不仅关系到国家的经济命脉,更关系到公众生命财产安全。随着部分在役管道服役年限的增加,难免会出现损耗,一旦发生事故,会对公众的生命和财产造成不可估量的损失。并且由于管道系统规模庞大、结构复杂,逐点检测的传统无损检测技术既费时、费力,而且实施难度巨大,在一些难以接近的地方更是无法使用。超声导波以其单点激励、远距离传播等应用优势已逐步被应用于管道的检测和监测中,成为极具应用潜力的无损检测技术和结构健康监测技术之一。目前工业上常用于检测管道的导波模态为T（0,1）模态,其以全圆周覆盖的方式加载导波,优点为易于激励,且无频散,便于缺陷轴向定位。然而,这种全圆周覆盖的方式在实际应用中缺乏对缺陷的周向定位能力,难以辨识被管道固有特征信号（如焊接支架信号）淹没的微小缺陷,在管道焊接支架和不等径三通等处存在检测盲区,而在实际工况中,焊接支架位置容易积水积盐,更容易出现缺陷。并且随着被检管径增大导致单位面积声功率密度变小,缺陷灵敏度显得愈发不足,这也不太适用于大管径管道的检测。另外,由于全圆周覆盖方式的T（0,1）模态导波只携带轴向信息,通常用一维A扫信号对管道进行表征,在信号上不太直观,无法对管道全貌信息进行可视化。此外,检测方式往往造成盲目开挖、盲目报废,维护保养缺乏科学性,从而造成人力、物力、财力的极大浪费。所以迫切需要发展一种经济、有效的结构健康监测技术来对管道进行在役监测。因此,本学位论文结合国家重点研发计划子项目“典型承压类特种设备损伤磁声复合式监检测技术研究”（2018YFC0809002）,以超声导波管道缺陷监测技术为研究对象,以如何更有效地利用有限的监测设备解决实际应用问题为出发点:首先,为弥补T（0,1）检测方式的不足,提出基于超声导波周向扫查器对管道进行B扫成像,分析其技术优势和实用价值;其次,深入研究基于局部波源加载的管道导波传播理论,重点开展导波成像技术和图像处理算法的应用研究;接着,通过实验得到局部激励载荷条件下影响导波扩散长度的因素以及合成孔径聚焦对扫查周向分辨率的改进效果;最后,搭建了一套超声导波管道缺陷监测实验系统,详细阐述其总体架构及各部分的关键技术。具体研究工作包括:第1章,针对管道健康监测的迫切需求,指出全圆周覆盖的T（0,1）模态导波所面临的技术痛点及挑战,为本文研究指明方向。阐述导波B扫成像监测的技术优势和实用价值,分析国内外研究现状。同时指明论文研究内容及组织架构。第2章,开展基于局部波源加载的管道导波传播理论研究,用简正模态展开法进行导波波源分析。阐述导波B扫成像原理以及指出导波声束扩散影响了成像周向分辨率的问题,并对使用合成孔径聚焦改善周向分辨率进行理论研究。第3章,分析监测影响因素并设计算法进行预处理,阐述了建立具有完备性和自适应性基准信号库的步骤,设计出一套能自动提取缺陷特征以及缺陷定位的图像监测算法。第4章,对导波声束扩散以及合成孔径聚焦效果进行实验研究,实验对比全圆周覆盖方式和周向扫查方式的效果,突出扫查监测优势以及证明图像监测算法的可行性。第5章,成功搭建了基于B/S架构的超声导波管道缺陷监测实验系统,详细阐述了总体架构方案,并分别介绍系统各组成部分。第6章,总结与展望。总结了本文的研究成果,并展望未来的研究工作。