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壁厚为66-99mm的离心铸造奥氏体不锈钢(CCASS, Centrifugally Cast Austenitic Stainless Steel),其粗大晶粒和材料非均质性,严重影响超声声束的传播,从而导致声束穿透能力低,背景噪声水平高等问题。低频双晶纵波(TRL, Transmit Receive Longitudinal Wave)相控阵超声检测技术,采用0.5MHz-2.0MHz频率,在传统双晶探头基础上,结合相控阵超声检测技术的电了偏转、聚焦能力强和在焦点处空间分辨力和对比度分辨力较高等优点,逐步在核电站厚壁CCASS管道超声检测中得到应用。鉴于相控阵超声声束聚焦特性与缺陷检出率、检测精度和检测分辨率等密切相关,本文通过实验测试和仿真模拟相结合的方式,对影响低频TRL相控阵超声检测聚焦特性的关键因素进行了分析。论文主要内容包括：(1)阐述了超声检测几何超声聚焦、TR探头聚焦以及相控阵聚焦的基本原理与特点,以此为基础分析了均质材料中TRL相控阵超声聚焦的原理及优势,为进一步研究奠定理论基础。(2)分析了CCASS材料的宏观和微观金相组织,采取实验测量方式得到了壁厚为98mm试样的超声检测信号及幅度谱、声速、衰减系数等声学参量。研究表明,CCASS粗大的柱状晶和等轴晶相间的分层结构,以及铁素体的含量、分布和形态与其超声检测时域波形、幅度谱、声速衰减系数等声学特性及噪声水平存在明显相关性。(3)研究了CCASS母材组织和焊缝组织非均质性对低频TRL相控阵聚焦声场的影响规律。研究表明,CCASS材料母材组织的非均质性导致TRL相控阵超声聚焦声场发生畸变,从而影响CCASS材料的TRL相控阵超声检测；CCASS材料焊缝的分区对TRL相控阵超声检测聚焦声场也产生了较大的影响。(4)分析了频率为0.5MHz、1.0MHz和1.5MHz的TRL相控阵超声检测CCASS的聚焦声场。结果表明：不同频率下聚焦声场的畸变程度不同,0.5MHz的聚焦声场受材料影响较小,声束穿透能力强,但声束宽度较大,检测分辨率低,适合检测埋藏较深的缺陷,用以提高缺陷检出率；而1.0MHz和1.5MHz(?)勺聚焦声场受到材料影响大,声束穿透能力低,但是声束宽度小,适合检测埋藏较浅的缺陷,用以提高缺陷检测分辨率(5)对比了聚焦深度对低频TRL相控阵超声检测厚壁CCASS和均质材料的聚焦声场的影响。研究表明,随着聚焦深度的增加,焦斑扩展,且焦轴长度增加,焦点的能量减低；聚焦深度对CCASS聚焦声场影响要明显大于均质材料,随着聚焦深度的增加,聚焦声束的散射加大,声束畸变增加甚至不能聚焦,聚焦能力逐渐降低。