本发明公开了一种大型长筒内壁的高功率半导体激光表面处理装置，包括激光产生组件、激光扩束器和激光加工梁式中心转轴，其中，激光加工梁式中心转轴使用时置于待加工管件内，具有轴中导光通道；激光经过激光扩束器整形后由轴中导光通道传输；在激光加工梁式中心转轴内还设置有平移机架，能够随着激光加工梁式中心转轴的转动而转动，该平移机架用于带动聚焦组件与激光转折镜在激光加工梁式中心转轴内进行平移；待加工管件的长度为10米以上。本发明旨在针对海洋装备、输油管道、化工装备、隧道掘进、煤炭开采等大型长筒工件内壁，高功率半导体激光熔覆技术为选定工件内壁强化表面耐磨耐腐蚀等性能，大幅度提高其使用寿命。