本发明涉及一种薄壁金属直缝圆焊管缺陷在线超声探伤装置，包括底座、设于底座上并用于提供超声探伤水环境的耦合水箱机构、设于耦合水箱机构内并用于对待检测焊管进行超声探伤的超声探伤机构，以及设于耦合水箱机构两侧并用于夹持待检测焊管的浮动定心机构。与现有技术相比，本发明利用浮动定心机构实现了超声检测探头对焊管位置的浮动跟踪，保证了超声探头与焊管的相对入射角度以及距离不变；借助12个超声探头对焊管进行360°缺陷检测，实现对焊缝和母材全覆盖探伤，更适用于对薄壁金属直缝圆焊管有高要求的核电行业的检测需求。