《无损检测 双金属复合管内衬不锈钢涡流视频集成检测方法-编制说明》

一、工作简况

1.任务来源

本标准经中国材料与试验团体标准委员会（以下简称：

CSTM标准委员会）无损检测技术及设备领域委员会审查，

CSTM标准委员会批准《无损检测双金属复合管内衬不锈钢

涡流视频集成检测方法》立项，标准项目归口管理委员会为

CSTM/FC94无损检测技术及设备领域委员会，标准计划编号

为CSTMLX940000420-2020，由爱德森（厦门）电子有限

公司牵头承担《无损检测双金属复合管内衬不锈钢涡流视

频集成检测方法》团体标准的制定工作。

2.标准制定的背景和目的

双金属复合钢管是一种典型的金属复合材料，是在碳钢

管内衬一层耐腐蚀合金管通过正旋压嵌合式复合工艺而成

的一种新型复合管材。外基管按照设计压力的要求，选择相

应壁厚、钢级的钢管。内衬管依据介质的腐蚀状况、流速、

温度、压力等要求，选择相应的耐蚀合金。双金属复合管由

外基管壁厚承担管道系统的工作压力，内衬管壁厚承担管道

系统的耐腐蚀要求，从而极大地降低了原材料成本，其平均

造价仅为耐蚀合金（CRA）管材的1/6至1/3；同时，长期运

营成本更是远远低于缓蚀剂方案。双金属复合管可根据腐蚀

介质的不同，选择相应的耐蚀合金材料作为内衬，能够完全

达到耐蚀合金管材的耐腐蚀性能标准，并且具有更高的耐压

指标；同时，采用双金属复合管还可以避免缓蚀剂方案复杂

的管理过程而带来的风险，确保生产运营的安全性。

复合管内衬管无损检测系统采用视频涡流同屏检测法，

实现对机械复合管内衬管缺陷及内衬管与外基管未粘合的

综合无损检测，可广泛应用于气门的生产与使用过程中的质

量安全检测工作。

3.工作主要过程

按照中国材料与试验团体标准委员会标准制修订程序

的要求，《无损检测双金属复合管内衬不锈钢涡流视频集成

检测方法》团体标准的编制完成了以下工作：

（1）起草阶段：

CSTM/FC94无损检测技术及设备领域委员会针对《无损

检测双金属复合管内衬不锈钢涡流视频集成检测方法》组

建成立了标准起草工作组，确定了标准编写原则和分工，提

出标准编制进度安排。计划下达后，成立了以爱德森（厦门）

电子有限公司为主要起草单位的编制小组，编制了标准工作

组讨论稿。2020年8月通过网络形式召开了标准起草工作会

议，会上经过充分讨论和商议，确定组建标准起草工作组单

位，标准编写原则和分工，对标准工作组讨论稿的内容进行

了细致的讨论，并形成修改意见。会后，工作组全体成员之

间通过邮件、微信、腾讯会议等方式进行多次沟通协商、反

复修改，于2020年12月形成标准征求意见稿及编制说明，

提交秘书处。

（2）征求意见阶段：

2021年4月16日至17日在山东省济南市召开2021

年度第一次标准审议会，审查标准征求意见稿。会后，工作

组全体成员之间通过邮件、微信、腾讯会议等方式进行多次

沟通协商、反复修改，于2021年5月形成标准征求意见稿

及编制说明，提交秘书处公开征求意见。

4.主要参加单位及工作组成员

本标准起草单位：爱德森（厦门）电子有限公司、航天

材料及工艺研究所、清华大学电机系、中国科学院金属研究

所、国电研究院、南昌航空大学。

本标准主要起草人：林俊明、伍颂、黄松岭、蔡桂喜、

胡先龙、宋凯。

二、标准化对象简要情况及制修订标准的原则

1.标准化对象简要情况

本标准为旨在规范双金属复合管内衬不锈钢涡流视频

集成检测方法。

2.制修订标准的原则

（1）制修订标准的依据或理由

依据中国材料与试验团体标准制修订管理细则、中关村

材料试验联盟团体标准管理办法（试行）制定本标准，规范

双金属复合管内衬不锈钢涡流视频集成检测方法。

（2）制修订标准的原则

本标准编制遵循经济社会发展需求原则、技术先进和经

济合理原则、适应贸易全球化需求原则、维护公众利益原则、

协商一致原则、广泛参与和公开透明原则。

本标准在结构编写和内容编排等方面依据GB/T

1.1—2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》

进行编写。

三、采用国际标准和国外先进标准的情况

在标准的制定过程中，查阅了大量的国内外有关标准及

相关文献，发现并无可直接借鉴的国外和国内标准，因此，

需要制定双金属复合管内衬不锈钢涡流视频集成检测方法

标准。

四、标准主要内容

本标准主要包括：

1范围

2规范性引用文件

3术语和定义

4检测目的

5检测方法

6人员资格

7检测设备

8探伤结果的评定

9探伤报告

五、主要试验（或验证）结果的分析、综述报告、技术经济

论证，预期的经济效果等

1)主要试验（或验证）结果的分析、综述报告

金属复合材料是利用复合技术或多种、化学、力学性能

不同的金属在界面上实现冶金结合而形成的复合材料，其极

大地改善单一金属材料的热膨胀性、强度、断裂韧性、冲击

韧性、耐磨损性、电性能、磁性能等诸多性能，因而被广泛

应用于石油、化工、船舶、冶金、矿山、机械制造、电力、

水利、交通、环保、压力容器制造、食品、酿造、制药等工

业领域。

每一种无损检测方法都具有各自的优缺点，为了更好地

保证被检测对象的安全性和可靠性，金属复合材料采用单一

的无损检测方法显然是不够的，应该多种无损检测方法并用，

相互补充。如2007年，美国波音公司和空军研究所的科研

人员采用微波和涡流，对飞机铆接多层结构中的腐蚀缺陷进

行了检测，并以图像显示的方式给出了检测结果。

在国内，爱德森（厦门）电子有限公司等进行了超声／

涡流一体化无损检测成像系统的研究。检测系统把超声和涡

流两种检测方法结合起来，每种检测方法又都采用先进的缺

陷成像方式，实现了实时检测成像和后处理分析的各项功能。

爱德森公司研制的新型无损检测仪SMART-2005，具有涡流、

磁记忆和超声检测等功能。

将视频和涡流检测集成为一体，使这两种方法的优势互

补，从而对金属复合材料表面和近表面的微细缺陷进行原位

检测，使得检测系统具有体积小、重量轻、便于携带、操作

方便等优点。涡流视频集成传感器连接到检测仪器，标定用

金属复合材料对比试样上带有人工缺陷（见图1）。

图1焊缝人工缺陷

首先将涡流视频集成传感器放置于金属复合材料焊缝

对比试样上扫查；通过采集对比试样的标准缺陷信号，设置

涡流检测参数；视频探头同步采集金属复合材料焊缝对比试

样的视频图像，设置视频检测参数，使得视频图像中的标准

缺陷清晰可见。然后将涡流视频集成传感器放置于待检测金

属复合材料焊缝上扫查；通过集成传感器中的涡流探头采集

涡流信号，视频探头同步采集视频图像；集成检测仪器将涡

流检测图像与视频图像同屏显示。将两种手段获取的缺陷信

号进行图像特征分析及裂纹深度比较验证，实现金属复合材

料焊缝涡流视频快速自动综合检测评估。

图2便携式视频涡流检测仪器与传感器

对铁磁性材料与非铁磁性材料组成的金属复合材料检

测时，视频涡流传感器应放在非铁磁性材料一侧。若均为非

铁磁性材料，则不受此限；若均为铁磁性材料，应增加磁化

装置，以便涡流场能够渗透到铁磁性材料表面以下，以提高

对铁磁性材料的检测效果。图2对涡流扫查图像与视频图像

进行检测。

（2）设备要求

单一传感器获得的仅是环境特征的局部、片面的信息，

信息量是非常有限的。而且每个传感器还受到自身品质、性

能及噪声的影响，采集到的信息往往是不完善的，带有较大

的不确定性。因此，对不同检测方法的信息进行融合是十分

必要的。

针对金属复合材料焊缝的涡流视频集成检测方法，检测

人员应根据检测目的选择合适的涡流视频集成检测仪，仪器

可调节的参数、参数调节范围以及信号显示方式等应满足检

测需求。同时，与检测相关的仪器参数应在应用文件中表述。

检测仪器的要求可以分为以下两个部分进行描述。

1）涡流检测模块

集成检测仪中涡流检测模块宜为多通道，通道数宜四通

道以上。应具有复平面相位和幅度显示与分析的功能，且至

少满足以下要求：

——检测频率：宜连续可调。可工作在1kHz～lMHz

范围内某个选定的频率点。频率的选定可由用户设定或由仪

器内置参数设定。

——灵敏度：对于选定的检测探头，在平衡和提离效应

补偿后，(带涂层厚度试片)校准试块上1mm深人工刻槽的

信号幅度应达到满屏，0.5mm深人工刻槽的信号幅度至少为

1mm深人工刻槽的50％。

——信号显示：应能够显示缺陷信号的阻抗平面(复平

面)图，并具有信号示踪冻结功能，信号示踪在检测场地日

光、灯光照明或无照明条件下应清晰可见。

——相位控制：信号能以不大于1°的步距进行全角

(360°)手动或自动调整。

——数据分析：能对信号阻抗平面图上的任一矢量进行

相位和幅度分析。

——归一化处理：应具有归一化的功能，以消除各通道

之间的信号响应差异。

——方向性补偿：检测信号应不受探头运动方向与缺陷

方向相对位置的影响。

——通道间性能补偿与互扰抑制：各通道的检测性能应

具有一致性，应能避免或抑制通道间互扰。

2）视频检测模块

集成检测仪中视频检测模块应可以实时视频的方式观

察检测表面，具有对缺陷长度进行估算以及对提离高度进行

分析计算的能力

集成检测仪宜即时给出合格品和不合格品的数量，对不

合格品进行标记，并在显示屏上显示。宜能记录、存储和输

出打印检测参数、检测结果和检测时基曲线，并编制和输出

检测报告。

涡流检测法采用多组线圈排成菱形阵列覆盖内衬管内

表面。多组阵列线圈覆盖圆弧大小，主要根据检测仪器的通

道数、复合管内径大小和探伤标准三者而定。采用16通道

涡流检测仪器，在保证检测灵敏度的前提下，根据管径的变

化，改变阵列线圈的通道数。根据管径的不同，可能1次扫

查也可能分几次扫查，完成对内表面的全部检测。并通过视

频对机械复合管的局部内表面（主要是焊缝）进行目视检查。

在扫查前，检测系统对内衬管焊缝（直焊缝）位置或可疑部

位进行定位，然后在检测过程中，分别对内衬管焊缝、内衬

管管体进行涡流检测和视频表面检查。

内衬管焊缝部位是重点检测区域，在涡流检测探头头部

装有视频传感器，焊缝追踪控制系统结合焊缝人工标记和涡

流信号，配合专用的焊缝追踪控制驱动操作软件，在检测开

始前，操作人员操控探头旋转，并观察涡流信号和视频上观

察钢管内表面状态，寻找焊缝位置，当找到焊缝位置，即停

止探头旋转，通过视频的办法，定位焊缝位置，在检测过程

中还可实时跟踪焊缝，防止焊缝在检测扫查过程中发生偏离，

导致焊缝检测线圈偏离焊缝部位而产生漏检。

航空航天、压力容器、石油石化、特种金属、核电、军

工等行业已经有广泛地应用涡流视频集成检测技术。

本技术的使用单位有装甲兵工程学院、核工业无损检测

中心、航空材料研究院、上海海隆防腐技术工程有限公司、

江苏众信绿色管业科技有限公司等。

2)技术经济论证

金属复合材料焊缝涡流视频集成检测操作简单，可以对

裂纹深度档量进行标定，这样在检测过程中可以显示评估裂

纹的大致深度。本方法的方便性、直观性和快捷性是其他检

测方法不具备的。视频涡流检测技术在金属复合材料检测中

有广泛的应用前景，例如铁路检测工作。它不需要对工件表

面进行预处理，能在未除漆的条件下对漆层厚度进行测量，

以便在标准试块上进行灵敏度设定和信号补偿。视频涡流检

测仪还具有裂纹深度的定量评估功能，视频探头可以更好对

缺陷做定性分析，进一步两者的结合，还可以引入人工智能，

以提高其检测的精度及可靠性。本标准的研究对于提高我国

金属复合材料焊缝的维护水平，确保我国金属复合材料焊缝

无损检测技术的先进性、高效性具有十分重要的意义，有利

于推进我国金属复合材料焊缝无损检测自动化和智能化的

进程。

3)预期的经济效果

涡流视频集成检测方法是目前金属复合材料焊缝检测

的有效无损检测方法之一，可对金属复合材料焊缝实施准确

定位、快速检测。视频检测、目视检测主要用来检测常见缺

陷，涡流检测主要用来检测裂纹等不连续性缺陷，从而提高

检测效率，提高信息的可靠性、完整性和准确性。将不同检

测方法的优点体现出来，达到全面直观的检测目的，形成设

备制造、使用、维护、再制造的绿色