《涂层缺陷检测 超声显微C扫描法》编制说明

中国材料与试验团体标准

涂层缺陷检测超声显微C扫描法编制说明

一、标准编制说明内容

1、工作简要过程，来源、主要参加单位和工作组成员等

○1工作简要过程、来源

在现代社会的发展中，涂层涉及造船和深海采油、采气等领域，而且使用范围、需求量不断增大。

涂层质量直接影响海洋装备的运行水平、可靠性和安全性。因此，各行业领域对涂层的质量要求日益严

格。如何精确表征涂层质量是一个亟待解决的热点问题。针对涂层内部质量的检测，主要依赖划叉、拉

拔等破坏性试验手段来实现，目前国内缺乏涂层超声C扫描检测相关方法和标准。

2022年8月，标准起草工作组根据标准验证试验方案，在北京科技大学、南京迪威尔高端制造股

份有限公司、上海加翔涂装有限公司、钢研纳克检测技术股份有限公司、山东瑞祥模具有限公司等单位

开展标准验证试验，并于2022年9月形成了标准征求意见稿初稿。由于疫情原因，工作组成员通过线

上视频会议方式，对标准征求意见稿初稿进行了讨论及审查，经过反复讨论、多次协商，完成了标准征

求意见稿和编制说明，报全国综合标准领域委员会秘书处。

○2主要参加单位和工作组成员

主要参加单位和工作组成员有：北京科技大学，黎敏、潘福帅、李雪、阳建宏、徐科、周东东；南

京迪威尔高端制造股份有限公司，陈昌华、时飞扬、赵祥勇；上海加翔涂装有限公司，陈新其、陈秀；

钢研纳克检测技术股份有限公司，张建卫；山东瑞祥模具有限公司，王冰、李晴。

所做的工作：黎敏负责全面策划和文字编辑；潘福帅、李雪负责资料汇总、实验及检测程序；陈新

其、陈秀、张建卫、王冰、李晴负责涂层试样制作；张建卫、阳建宏、徐科、周东东、陈昌华负责方案

设计及标准审核。

2、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

涂层是指通过对工业器件表面进行喷涂而得到的保护性薄层。涂层的使用寿命直接决定了海洋器件

的使用寿命，在涂层的制造和使用过程中极易产生大量缺陷，如孔隙、脱粘等。这些缺陷的存在，有的

会影响后续工序处理质量或加工质量，造成产品报废损失；有的则严重影响整个设备的服役性能，甚至

极大地降低所制成品件的使用寿命，危及安全。

目前，国内外对涂层的检测大多都采用有损检测方式,如划叉法、拉拔法等。传统的有损检测方式

会对涂层造成破坏性的损伤，因此无法直接应用于工业产品的检测。现有的针对涂层的超声无损检测方

法大多基于A扫信号进行质量表征，其检测面积小、过程复杂，因此不适用于大规模的涂层检测。

这时便需要运用超声显微镜对其进行内部无损检测。超声显微C扫描检测可以对涂层内部进行成像，

检测结果具有直观性、真实性和可靠性。因此，在我国涂层制造生产领域，超声显微C扫描检测涂层的

内部质量具有极大的应用需求。

本文件规定了涂层超声显微C扫描检测的方法和验收标准，以及涂层超声显微C扫描检测的一般

原则，包括人员资质、一般性要求、检测方法、图像处理、质量评定、记录和报告。

本文件不适用于使用其他任何破坏性检测或无损检测方法进行的检测活动。

（2）制修订标准的原则

○1制修订标准的依据或理由

超声显微C扫描法是一种新兴的无损检测方法，具有扫描速度快、检测区域大、检测精度高、结果

直观可靠等优势。因此，。

本标准统一了涂层超声显微C扫描检测的条件和要求，规范了检测方法、操作步骤和验收准则，为

确保检测结果的科学、准确有效提供了指导。本标准填补了涂层超声显微C扫描检测的技术空白。

○2制修订标准的原则

遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、不断完善”的标准编制原则，并与

技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合，统筹推进。

在确定本标准主要内容时，综合考虑生产企业的使用习惯和用户的利益，寻求最大的经济、社会效

益，充分体现了标准在技术上的先进性和技术上的合理性。

本标准的起草宗旨：在符合适用性的前提下，尽量降低标准的各项要求、简化方法过程，从而达到

1

降低生产成本的目的。

本标准在结构编写和内容编排等方面依据GB/T1.1《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编

写》进行编写。

在本标准起草过程中，主要参考了GBT34018《无损检测超声显微检测方法》。

3、请说明制修订标准与相关现有标准的主要区别，并填写下方主要

参数对比表。若采用了国际标准和国外先进标准，应当详细地说明

采用该标准的目的、意义，采用标准程度及理由，或与测试的国外

样品的有关数据对比情况等。

（1）主要参数对比表

2

方法标准与相关国际＼国外＼国家＼行业＼地方＼团体标准

主要参数对比表

ISO4624ISO2409:2006GB∕T

标准号本标准ASTME2109-2000ISO14923-2003

/GBT31586.1-2015/GBT31586.2-201538898-2020

防护涂料体系对钢结构的防腐防护涂料体系对钢结构的防腐蚀

涂层缺陷检测无损检测涂层

蚀保护涂层附着力／内聚力保护涂层附着力／内聚力（破热喷涂涂层面积孔热喷涂涂层的特性和

名称超声显微C扫结合强度超声

（破坏强度）的评定和验收准坏强度）的评定和验收准则第1隙率的试验方法测试

描法检测方法

则第1部分：拉开法试验部分：划格试验和划叉试验

厚度不低于金属和非金属

厚度不低于10mm的钢底材上厚度不低于10mm的钢底材上任意

范围100的海洋材料构成的涂金属热喷涂涂层一般热喷涂涂层

任意厚度的防护漆涂层厚度的防护漆涂层

专用涂层层结构

𝜇

用锐利的刀具切割并穿透涂层形

将试柱用合适的胶粘剂固定在

成“×”形切口。在胶带上施加

超声显微成像涂层上，施加一定的力将涂层超声波反射原

原理一定的力以出去粘结力差的涂金相显微镜成像目视检测试样表面

技术拉开。可用设备测量所施加的理

层，并根据观察到的破坏程度进

力

行试验结果的评级

试样形状平板试样平板试样平板试样平板试样平板试样平板试样

拉伸/拉开试验装置、试柱、胶模板、单刃切割工具、透明压敏

仪器设备超声显微镜超声检测仪金相显微镜无

粘剂胶带

涂层试样划叉\划格、压敏胶带紧

试验方法超声C扫图像涂层拉拔超声A扫信号金相图片目视检测

贴后撕下

判定规则孔隙率涂层脱落面积涂层脱落面积涂层结合强度孔隙率表面缺陷面积、个数

3

（2）若采用了国际标准和国外先进标准，请详细说明：

本标准为自主起草。国内外尚未有类似的标准，故本标准无法采用国际标准或国外先进标准。本标

准水平为国际先进水平。

4、标准主要内容（包括牌号、成分、性能指标、型号、各种参数、公式、试

验方法、检验规则等）确定的论据（包括试验、验证、统计数据等），修订

标准时，应列有新旧标准的对比分析。

○1范围

涂层制造加工过程中常常会产生各种缺陷，而本标准首次提出用涂层超声显微C扫描检测方法对涂

层内部及结合面处缺陷做出定量评价，例如涂层内部孔隙、气泡、结合面脱粘等，并规范了涂层超声显

微C扫描检测方法、操作步骤和验收准则等。

○2涂层超声显微C扫描检测灵敏度调试方法

使用校准试块进行校正，调节探头高度，使探头聚焦在与被检测位置相同或相近的深度的平底孔上。

调节超声显微镜，使要求检出的最小缺陷反射波高度达到检测仪荧光屏满刻度的75~90%，以此时的分贝

值作为检测灵敏度。

可采取TCG修正方法进行校准，也可采取DAC曲线方法进行校准。

○3涂层超声显微C扫描检测方法

(1)探头应选择10MHz~230MHz的高频探头，且超声波作用在材料表面所产生的表面波与涂层内部所

产生的界面波之间能够分离。

(2)利用单一涂层校准试块对材料声速进行测量，在测量声速时，应至少选择5个不同的位置，分别

计算出声速，取计算结果的平均值作为该涂层的声速值。

(3)调节检测试件位置，使试件保持水平。

(4)调节探头高度，使聚焦位置处于待检测深度。

(5)扫描的范围尽量覆盖工件的大部分区域。

(6)为保证检测区域能完全覆盖，扫描步进应小于焦柱直径。

(7)调节设备增益及灵敏度。

(8)成像方式选择灰度成像或RGB伪彩图成像，成像范围应确保在有效聚焦区域内。

(9)完成试件的全尺寸扫描后，应选择至少5个10×10mm的质量较差区域，缩小步进精度进行精细

化C扫描检测，得到待分析图像。精扫步进应小于9.7中扫描步进，增益与灵敏度无需改变。

○4孔隙率\结合率计算

(1)C扫描后得到待处理图像，图像中亮度较高部分为缺陷部分，亮度较暗的部分为正常无缺陷部分。

(2)计算过程分为孔隙率计算和结合率计算。孔隙率代表某层涂层内部孔隙在该涂层的占比，脱粘

率代表某结合层中结合质量较差的部分在该结合层的占比。

(2)图像的阈值选择与二值化处理依赖于计算机处理。具体过程为：在远离典型孔隙边界的背景区

域选择一小部分区域，记录所选择区域内的像素灰度值。然后，在孔隙内部选择同样数目的像素灰度值。

重复此操作，取这所有灰度值的平均值作为阈值k，进行二值化处理。二值化参见公式（1）。

…………………(1)

1,�(�,�)≥�

式中：��,�=

——二值化图像在坐标为处的像素值；0,�(�,�)<�

——原灰度图像的像素值；

k�—�—,�二值化阈值。�,�

�(�,�)

孔隙率\脱粘率按公式（2）计算

…………(2)

�

式中：�

�=�+�×100%

——孔隙率\脱粘率；

a——二值化图像中像素值为1的像素点个数；

�b——二值化图像中像素值为0的像素点个数。

利用公式（3）得到五个区域的平均孔隙率\平均脱粘率，最大孔隙率\最大脱粘率，涂层内

部孔隙率验收方法如表1所示，结合层脱粘率验收方法如表2所示。

�𝜇��

………………（3）

154

�=5�=0��

式中：

——平均孔隙率\脱粘率；

——第个区域的孔隙率\脱粘率。

�

���

○5质量评定

表1涂层内部质量验收方法

等级平均孔隙率（%）最大孔隙率（%）说明

3良好

���

�≤1�≤2

2一般

2<𝜇��≤3

11<�≤2较差

�>2表2结合层质量验收𝜇方��法>3

等级平均脱粘率（%）最大脱粘率（%）说明

3良好

���

�≤0.5�≤1.5

2一般

���

0.5<�≤1.01.5<�≤2

1较差

（1）对多层涂层产品的涂层内�部>1及.0结合面均进行检𝜇测��并>评2级，但面涂若在探头盲区内可不进行检

测。

（2）将（1）中的最低评级作为该产品的评级。

○6试验验证

按照要求制作1号和2号复合涂层试样，结构如图1所示，其组成如表3所示，将1号和2号试样经过4500

小时盐雾试验，在不同盐雾时长下检测其孔隙率或脱粘率，结果如表4-7所示。

图1复合涂层对比试样

表31号和2号试样化学成分

位置1号2号

面涂SUBSEA780Interthane990

中间涂层Phenguard935酚醛环氧Interzone954

底涂Phenguard930酚醛环氧Interzone954

5

6

孔隙率位置

表41号试样的检测结果

（脱粘率）/%

结合面1结合面2结合面3中间涂层底涂

平均最大平均最大平均最大平均最大平均最大

盐雾时间/h

00.0310.1140.0310.113000.0420.15500

10000.0800.2050.0380.124000.0880.2760.0370.124

20000.0860.2480.0410.133000.0900.3270.0430.175

3级

25000.1000.3060.0490.156000.0940.5270.0460.197

30000.1890.6070.0870.265000.2201.1980.0940.376

2级35000.3541.4770.1860.499000.3322.0650.1720.637

37500.4742.0980.2560.964000.4102.3650.2431.076

1级40000.6002.7900.3571.458000.5962.7680.4131.786

45001.3354.2540.5762.267000.8623.2480.6192.563

7

位置

表52号试样的检测结果

孔隙率结合面1结合面2结合面3中间涂层底涂

（脱粘率）/%

平均最大平均最大平均最大平均最大平均最大

盐雾时间/h

0000.0180.057000.0120.0860.0090.027

1000000.0260.094000.0240.1170.0110.049

20000.0110.0240.0310.117000.0340.1380.0310.129

3级

25000.0200.0680.0500.198000.0480.1890.0430.153

30000.0350.1280.1290.386000.1750.5290.1120.383

35000.0660.2110.2090.755000.2751.0270.1870.652

37500.1080.3870.2650.954000.4662.0270.2551.028

40000.1460.4740.3381.354001.0743.5460.5501.953

1级

45000.2541.0560.4582.055001.6865.0341.0103.523

8

C.2每次进行超声检测时，对平行试样进行划叉实验，本标准提出的方法评价结果与划叉法结果对比如

图C.2所示。

（a）1号试样结果（b）2号试样结果

图1超声显微C扫描法与划叉法的对比

5、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。

本项目采用团体标准，能够使涂层缺陷的超声显微C扫描方法更为合理地应用。为了验证本标准在

国内实施的适用性，标准起草小组进行相关试验验证。

根据1号和2号平行试样的划叉试验结果和超声显微C扫描法结果，两种方法的趋势相同，均随着盐

雾试验的进行，质量等级在不断降低。但是，超声可以实现全涂层内部质量的检测，所以可以更早发现

涂层的失效

本项目编写符合GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》和GB/T

20001.4《标准编写规则第4部分：试验方法标准》中有关规定。本项目制订后有助于国内各个行业从事

无损检测领域的工作者规范合理使用涂层缺陷的超声显微C扫描方法。并为造船、机械行业器件表面涂

层质量超声显微C扫描检测的科学、准确提供了有效指导。本标准填补了国内涂层超声显微C扫描检测的

技术空白。

本标准的实施主体为厂家、用户及有关的检测机构等

本标准发布后，有利于把握产品质量，将会给全球带来良好的社会效益和一定的经济效益。

6、与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准的关系。

本标准与我国的现行法律、法规和强制性国家标准没有冲突。

7、对征求意见及重大分歧意见的处理经过和依据。

本标准制定过程中，尚无出现未采纳的重大分歧意见。

8、标准水平建议，预期的社会经济效果。

利用超声显微C扫描检测是一种无损高精度检测方法，能够获得涂层内部的超声扫描图片，可准确

表征涂层内部质量以及涂层结合面质量，从而保证检测结果的说服力。相对于破坏性检测而言，超声显

微C扫描检测技术能够无损地对产品进行快速检测，避免了因检测产生地浪费。此外超声显微C扫描检测

精度高，并且检测范围大，可以对工件进行全面检查，能够避免检测中因为位置选择而产生的偶然性误

差，使检测结果更加准确。在检查完成后，还可以迅速得出检测结果。可以针对涂层不同位置的劣化趋

势进行建模，回溯改进制造工艺，提升涂层质量，大大延长设备使用时间，真正做到降本增效的作用。

9、贯彻标准的要求和措施建议（包括组织措施、技术措施、过渡办法等内容），

根据国家经济、技术政策需要和该标准涉及的产品的技术改造难度等因素提

出标准的实施日期的建议。

项目总的研究期限为6个月

9

2022年9-10月：完成标准的征求意见工作，并形成送审稿。

2022年11-12月：召开标准审定会。

2023年1-2月：形成标准报批稿。

10、废止有关标准的建议。

无

11、标准涉及专利情况说明，包括：

无

12、重要内容的解释和其它应予说明的事项。

无

10

11

中国材料与试验团体标准

涂层缺陷检测超声显微C扫描法编制说明

一、标准编制说明内容

1、工作简要过程，来源、主要参加单位和工作组成员等

○1工作简要过程、来源

在现代社会的发展中，涂层涉及造船和深海采油、采气等领域，而且使用范围、需求量不断增大。

涂层质量直接影响海洋装备的运行水平、可靠性和安全性。因此，各行业领域对涂层的质量要求日益严

格。如何精确表征涂层质量是一个亟待解决的热点问题。针对涂层内部质量的检测，主要依赖划叉、拉

拔等破坏性试验手段来实现，目前国内缺乏涂层超声C扫描检测相关方法和标准。

2022年8月，标准起草工作组根据标准验证试验方案，在北京科技大学、南京迪威尔高端制造股

份有限公司、上海加翔涂装有限公司、钢研纳克检测技术股份有限公司、山东瑞祥模具有限公司等单位

开展标准验证试验，并于2022年9月形成了标准征求意见稿初稿。由于疫情原因，工作组成员通过线

上视频会议方式，对标准征求意见稿初稿进行了讨论及审查，经过反复讨论、多次协商，完成了标准征

求意见稿和编制说明，报全国综合标准领域委员会秘书处。

○2主要参加单位和工作组成员

主要参加单位和工作组成员有：北京科技大学，黎敏、潘福帅、李雪、阳建宏、徐科、周东东；南

京迪威尔高端制造股份有限公司，陈昌华、时飞扬、赵祥勇；上海加翔涂装有限公司，陈新其、陈秀；

钢研纳克检测技术股份有限公司，张建卫；山东瑞祥模具有限公司，王冰、李晴。

所做的工作：黎敏负责全面策划和文字编辑；潘福帅、李雪负责资料汇总、实验及检测程序；陈新

其、陈秀、张建卫、王冰、李晴负责涂层试样制作；张建卫、阳建宏、徐科、周东东、陈昌华负责方案

设计及标准审核。

2、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

涂层是指通过对工业器件表面进行喷涂而得到的保护性薄层。涂层的使用寿命直接决定了海洋器件

的使用寿命，在涂层的制造和使用过程中极易产生大量缺陷，如孔隙、脱粘等。这些缺陷的存在，有的

会影响后续工序处理质量或加工质量，造成产品报废损失；有的则严重影响整个设备的服役性能，甚至

极大地降低所制成品件的使用寿命，危及安全。

目前，国内外对涂层的检测大多都采用有损检测方式,如划叉法、拉拔法等。传统的有损检测方式

会对涂层造成破坏性的损伤，因此无法直接应用于工业产品的检测。现有的针对涂层的超声无损检测方

法大多基于A扫信号进行质量表征，其检测面积小、过程复杂，因此不适用于大规模的涂层检测。

这时便需要运用超声显微镜对其进行内部无损检测。超声显微C扫描检测可以对涂层内部进行成像，

检测结果具有直观性、真实性和可靠性。因此，在我国涂层制造生产领域，超声显微C扫描检测涂层的

内部质量具有极大的应用需求。

本文件规定了涂层超声显微C扫描检测的方法和验收标准，以及涂层超声显微C扫描检测的一般

原则，包括人员资质、一般性要求、检测方法、图像处理、质量评定、记录和报告。

本文件不适用于使用其他任何破坏性检测或无损检测方法进行的检测活动。

（2）制修订标准的原则

○1制修订标准的依据或理由

超声显微C扫描法是一种新兴的无损检测方法，具有扫描速度快、检测区域大、检测精度高、结果

直观可靠等优势。因此，。

本标准统一了涂层超声显微C扫描检测的条件和要求，规范了检测方法、操作步骤和验收准则，为

确保检测结果的科学、准确有效提供了指导。本标准填补了涂层超声显微C扫描检测的技术空白。

○2制修订标准的原则

遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、不断完善”的标准编制原则，并与

技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合，统筹推进。

在确定本标准主要内容时，综合考虑生产企业的使用习惯和用户的利益，寻求最大的经济、社会效

益，充分体现了标准在技术上的先进性和技术上的合理性。

本标准的起草宗旨：在符合适用性的前提下，尽量降低标准的各项要求、简化方法过程，从而达到

1

降低生产成本的目的。

本标准在结构编写和内容编排等方面依据GB/T1.1《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编

写》进行编写。

在本标准起草过程中，主要参考了GBT34018《无损检测超声显微检测方法》。

3、请说明制修订标准与相关现有标准的主要区别，并填写下方主要

参数对比表。若采用了国际标准和国外先进标准，应当详细地说明

采用该标准的目的、意义，采用标准程度及理由，或与测试的国外

样品的有关数据对比情况等。

（1）主要参数对比表

2

方法标准与相关国际＼国外＼国家＼行业＼地方＼团体标准

主要参数对比表

ISO4624ISO2409:2006GB∕T

标准号本标准ASTME2109-2000ISO14923-2003

/GBT31586.1-2015/GBT31586.2-201538898-2020

防护涂料体系对钢结构的防腐防护涂料体系对钢结构的防腐蚀

涂层缺陷检测无损检测涂层

蚀保护涂层附着力／内聚力保护涂层附着力／内聚力（破热喷涂涂层面积孔热喷涂涂层的特性和

名称超声显微C扫结合强度超声

（破坏强度）的评定和验收准坏强度）的评定和验收准则第1隙率的试验方法测试

描法检测方法

则第1