《無損檢測 雙金屬復合管內襯不銹鋼渦流視頻集成檢測方法-編制說明》

一、工作簡況

1.任務來源

本標準經中國材料與試驗團體標準委員會（以下簡稱：

CSTM標準委員會）無損檢測技術及設備領域委員會審查，

CSTM標準委員會批準《無損檢測雙金屬復合管內襯不銹鋼

渦流視頻集成檢測方法》立項，標準項目歸口管理委員會為

CSTM/FC94無損檢測技術及設備領域委員會，標準計劃編號

為CSTMLX940000420-2020，由愛德森（廈門）電子有限

公司牽頭承擔《無損檢測雙金屬復合管內襯不銹鋼渦流視

頻集成檢測方法》團體標準的制定工作。

2.標準制定的背景和目的

雙金屬復合鋼管是一種典型的金屬復合材料，是在碳鋼

管內襯一層耐腐蝕合金管通過正旋壓嵌合式復合工藝而成

的一種新型復合管材。外基管按照設計壓力的要求，選擇相

應壁厚、鋼級的鋼管。內襯管依據(jù)介質的腐蝕狀況、流速、

溫度、壓力等要求，選擇相應的耐蝕合金。雙金屬復合管由

外基管壁厚承擔管道系統(tǒng)的工作壓力，內襯管壁厚承擔管道

系統(tǒng)的耐腐蝕要求，從而極大地降低了原材料成本，其平均

造價僅為耐蝕合金（CRA）管材的1/6至1/3；同時，長期運

營成本更是遠遠低于緩蝕劑方案。雙金屬復合管可根據(jù)腐蝕

介質的不同，選擇相應的耐蝕合金材料作為內襯，能夠完全

達到耐蝕合金管材的耐腐蝕性能標準，并且具有更高的耐壓

指標；同時，采用雙金屬復合管還可以避免緩蝕劑方案復雜

的管理過程而帶來的風險，確保生產運營的安全性。

復合管內襯管無損檢測系統(tǒng)采用視頻渦流同屏檢測法，

實現(xiàn)對機械復合管內襯管缺陷及內襯管與外基管未粘合的

綜合無損檢測，可廣泛應用于氣門的生產與使用過程中的質

量安全檢測工作。

3.工作主要過程

按照中國材料與試驗團體標準委員會標準制修訂程序

的要求，《無損檢測雙金屬復合管內襯不銹鋼渦流視頻集成

檢測方法》團體標準的編制完成了以下工作：

（1）起草階段：

CSTM/FC94無損檢測技術及設備領域委員會針對《無損

檢測雙金屬復合管內襯不銹鋼渦流視頻集成檢測方法》組

建成立了標準起草工作組，確定了標準編寫原則和分工，提

出標準編制進度安排。計劃下達后，成立了以愛德森（廈門）

電子有限公司為主要起草單位的編制小組，編制了標準工作

組討論稿。2020年8月通過網(wǎng)絡形式召開了標準起草工作會

議，會上經過充分討論和商議，確定組建標準起草工作組單

位，標準編寫原則和分工，對標準工作組討論稿的內容進行

了細致的討論，并形成修改意見。會后，工作組全體成員之

間通過郵件、微信、騰訊會議等方式進行多次溝通協(xié)商、反

復修改，于2020年12月形成標準征求意見稿及編制說明，

提交秘書處。

（2）征求意見階段：

2021年4月16日至17日在山東省濟南市召開2021

年度第一次標準審議會，審查標準征求意見稿。會后，工作

組全體成員之間通過郵件、微信、騰訊會議等方式進行多次

溝通協(xié)商、反復修改，于2021年5月形成標準征求意見稿

及編制說明，提交秘書處公開征求意見。

4.主要參加單位及工作組成員

本標準起草單位：愛德森（廈門）電子有限公司、航天

材料及工藝研究所、清華大學電機系、中國科學院金屬研究

所、國電研究院、南昌航空大學。

本標準主要起草人：林俊明、伍頌、黃松嶺、蔡桂喜、

胡先龍、宋凱。

二、標準化對象簡要情況及制修訂標準的原則

1.標準化對象簡要情況

本標準為旨在規(guī)范雙金屬復合管內襯不銹鋼渦流視頻

集成檢測方法。

2.制修訂標準的原則

（1）制修訂標準的依據(jù)或理由

依據(jù)中國材料與試驗團體標準制修訂管理細則、中關村

材料試驗聯(lián)盟團體標準管理辦法（試行）制定本標準，規(guī)范

雙金屬復合管內襯不銹鋼渦流視頻集成檢測方法。

（2）制修訂標準的原則

本標準編制遵循經濟社會發(fā)展需求原則、技術先進和經

濟合理原則、適應貿易全球化需求原則、維護公眾利益原則、

協(xié)商一致原則、廣泛參與和公開透明原則。

本標準在結構編寫和內容編排等方面依據(jù)GB/T

1.1—2009《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫》

進行編寫。

三、采用國際標準和國外先進標準的情況

在標準的制定過程中，查閱了大量的國內外有關標準及

相關文獻，發(fā)現(xiàn)并無可直接借鑒的國外和國內標準，因此，

需要制定雙金屬復合管內襯不銹鋼渦流視頻集成檢測方法

標準。

四、標準主要內容

本標準主要包括：

1范圍

2規(guī)范性引用文件

3術語和定義

4檢測目的

5檢測方法

6人員資格

7檢測設備

8探傷結果的評定

9探傷報告

五、主要試驗（或驗證）結果的分析、綜述報告、技術經濟

論證，預期的經濟效果等

1)主要試驗（或驗證）結果的分析、綜述報告

金屬復合材料是利用復合技術或多種、化學、力學性能

不同的金屬在界面上實現(xiàn)冶金結合而形成的復合材料，其極

大地改善單一金屬材料的熱膨脹性、強度、斷裂韌性、沖擊

韌性、耐磨損性、電性能、磁性能等諸多性能，因而被廣泛

應用于石油、化工、船舶、冶金、礦山、機械制造、電力、

水利、交通、環(huán)保、壓力容器制造、食品、釀造、制藥等工

業(yè)領域。

每一種無損檢測方法都具有各自的優(yōu)缺點，為了更好地

保證被檢測對象的安全性和可靠性，金屬復合材料采用單一

的無損檢測方法顯然是不夠的，應該多種無損檢測方法并用，

相互補充。如2007年，美國波音公司和空軍研究所的科研

人員采用微波和渦流，對飛機鉚接多層結構中的腐蝕缺陷進

行了檢測，并以圖像顯示的方式給出了檢測結果。

在國內，愛德森（廈門）電子有限公司等進行了超聲／

渦流一體化無損檢測成像系統(tǒng)的研究。檢測系統(tǒng)把超聲和渦

流兩種檢測方法結合起來，每種檢測方法又都采用先進的缺

陷成像方式，實現(xiàn)了實時檢測成像和后處理分析的各項功能。

愛德森公司研制的新型無損檢測儀SMART-2005，具有渦流、

磁記憶和超聲檢測等功能。

將視頻和渦流檢測集成為一體，使這兩種方法的優(yōu)勢互

補，從而對金屬復合材料表面和近表面的微細缺陷進行原位

檢測，使得檢測系統(tǒng)具有體積小、重量輕、便于攜帶、操作

方便等優(yōu)點。渦流視頻集成傳感器連接到檢測儀器，標定用

金屬復合材料對比試樣上帶有人工缺陷（見圖1）。

圖1焊縫人工缺陷

首先將渦流視頻集成傳感器放置于金屬復合材料焊縫

對比試樣上掃查；通過采集對比試樣的標準缺陷信號，設置

渦流檢測參數(shù)；視頻探頭同步采集金屬復合材料焊縫對比試

樣的視頻圖像，設置視頻檢測參數(shù)，使得視頻圖像中的標準

缺陷清晰可見。然后將渦流視頻集成傳感器放置于待檢測金

屬復合材料焊縫上掃查；通過集成傳感器中的渦流探頭采集

渦流信號，視頻探頭同步采集視頻圖像；集成檢測儀器將渦

流檢測圖像與視頻圖像同屏顯示。將兩種手段獲取的缺陷信

號進行圖像特征分析及裂紋深度比較驗證，實現(xiàn)金屬復合材

料焊縫渦流視頻快速自動綜合檢測評估。

圖2便攜式視頻渦流檢測儀器與傳感器

對鐵磁性材料與非鐵磁性材料組成的金屬復合材料檢

測時，視頻渦流傳感器應放在非鐵磁性材料一側。若均為非

鐵磁性材料，則不受此限；若均為鐵磁性材料，應增加磁化

裝置，以便渦流場能夠滲透到鐵磁性材料表面以下，以提高

對鐵磁性材料的檢測效果。圖2對渦流掃查圖像與視頻圖像

進行檢測。

（2）設備要求

單一傳感器獲得的僅是環(huán)境特征的局部、片面的信息，

信息量是非常有限的。而且每個傳感器還受到自身品質、性

能及噪聲的影響，采集到的信息往往是不完善的，帶有較大

的不確定性。因此，對不同檢測方法的信息進行融合是十分

必要的。

針對金屬復合材料焊縫的渦流視頻集成檢測方法，檢測

人員應根據(jù)檢測目的選擇合適的渦流視頻集成檢測儀，儀器

可調節(jié)的參數(shù)、參數(shù)調節(jié)范圍以及信號顯示方式等應滿足檢

測需求。同時，與檢測相關的儀器參數(shù)應在應用文件中表述。

檢測儀器的要求可以分為以下兩個部分進行描述。

1）渦流檢測模塊

集成檢測儀中渦流檢測模塊宜為多通道，通道數(shù)宜四通

道以上。應具有復平面相位和幅度顯示與分析的功能，且至

少滿足以下要求：

——檢測頻率：宜連續(xù)可調?？晒ぷ髟?kHz～lMHz

范圍內某個選定的頻率點。頻率的選定可由用戶設定或由儀

器內置參數(shù)設定。

——靈敏度：對于選定的檢測探頭，在平衡和提離效應

補償后，(帶涂層厚度試片)校準試塊上1mm深人工刻槽的

信號幅度應達到滿屏，0.5mm深人工刻槽的信號幅度至少為

1mm深人工刻槽的50％。

——信號顯示：應能夠顯示缺陷信號的阻抗平面(復平

面)圖，并具有信號示蹤凍結功能，信號示蹤在檢測場地日

光、燈光照明或無照明條件下應清晰可見。

——相位控制：信號能以不大于1°的步距進行全角

(360°)手動或自動調整。

——數(shù)據(jù)分析：能對信號阻抗平面圖上的任一矢量進行

相位和幅度分析。

——歸一化處理：應具有歸一化的功能，以消除各通道

之間的信號響應差異。

——方向性補償：檢測信號應不受探頭運動方向與缺陷

方向相對位置的影響。

——通道間性能補償與互擾抑制：各通道的檢測性能應

具有一致性，應能避免或抑制通道間互擾。

2）視頻檢測模塊

集成檢測儀中視頻檢測模塊應可以實時視頻的方式觀

察檢測表面，具有對缺陷長度進行估算以及對提離高度進行

分析計算的能力

集成檢測儀宜即時給出合格品和不合格品的數(shù)量，對不

合格品進行標記，并在顯示屏上顯示。宜能記錄、存儲和輸

出打印檢測參數(shù)、檢測結果和檢測時基曲線，并編制和輸出

檢測報告。

渦流檢測法采用多組線圈排成菱形陣列覆蓋內襯管內

表面。多組陣列線圈覆蓋圓弧大小，主要根據(jù)檢測儀器的通

道數(shù)、復合管內徑大小和探傷標準三者而定。采用16通道

渦流檢測儀器，在保證檢測靈敏度的前提下，根據(jù)管徑的變

化，改變陣列線圈的通道數(shù)。根據(jù)管徑的不同，可能1次掃

查也可能分幾次掃查，完成對內表面的全部檢測。并通過視

頻對機械復合管的局部內表面（主要是焊縫）進行目視檢查。

在掃查前，檢測系統(tǒng)對內襯管焊縫（直焊縫）位置或可疑部

位進行定位，然后在檢測過程中，分別對內襯管焊縫、內襯

管管體進行渦流檢測和視頻表面檢查。

內襯管焊縫部位是重點檢測區(qū)域，在渦流檢測探頭頭部

裝有視頻傳感器，焊縫追蹤控制系統(tǒng)結合焊縫人工標記和渦

流信號，配合專用的焊縫追蹤控制驅動操作軟件，在檢測開

始前，操作人員操控探頭旋轉，并觀察渦流信號和視頻上觀

察鋼管內表面狀態(tài)，尋找焊縫位置，當找到焊縫位置，即停

止探頭旋轉，通過視頻的辦法，定位焊縫位置，在檢測過程

中還可實時跟蹤焊縫，防止焊縫在檢測掃查過程中發(fā)生偏離，

導致焊縫檢測線圈偏離焊縫部位而產生漏檢。

航空航天、壓力容器、石油石化、特種金屬、核電、軍

工等行業(yè)已經有廣泛地應用渦流視頻集成檢測技術。

本技術的使用單位有裝甲兵工程學院、核工業(yè)無損檢測

中心、航空材料研究院、上海海隆防腐技術工程有限公司、

江蘇眾信綠色管業(yè)科技有限公司等。

2)技術經濟論證

金屬復合材料焊縫渦流視頻集成檢測操作簡單，可以對

裂紋深度檔量進行標定，這樣在檢測過程中可以顯示評估裂

紋的大致深度。本方法的方便性、直觀性和快捷性是其他檢

測方法不具備的。視頻渦流檢測技術在金屬復合材料檢測中

有廣泛的應用前景，例如鐵路檢測工作。它不需要對工件表

面進行預處理，能在未除漆的條件下對漆層厚度進行測量，

以便在標準試塊上進行靈敏度設定和信號補償。視頻渦流檢

測儀還具有裂紋深度的定量評估功能，視頻探頭可以更好對

缺陷做定性分析，進一步兩者的結合，還可以引入人工智能，

以提高其檢測的精度及可靠性。本標準的研究對于提高我國

金屬復合材料焊縫的維護水平，確保我國金屬復合材料焊縫

無損檢測技術的先進性、高效性具有十分重要的意義，有利

于推進我國金屬復合材料焊縫無損檢測自動化和智能化的

進程。

3)預期的經濟效果

渦流視頻集成檢測方法是目前金屬復合材料焊縫檢測

的有效無損檢測方法之一，可對金屬復合材料焊縫實施準確

定位、快速檢測。視頻檢測、目視檢測主要用來檢測常見缺

陷，渦流檢測主要用來檢測裂紋等不連續(xù)性缺陷，從而提高

檢測效率，提高信息的可靠性、完整性和準確性。將不同檢

測方法的優(yōu)點體現(xiàn)出來，達到全面直觀的檢測目的，形成設

備制造、使用、維護、再制造的綠色