DB32-T 4093-2021增材制造 金屬制件孔隙缺陷檢測工業(yè)計算機(jī)層析成像(CT)法-（高清現(xiàn)行）

1、ICS 77.01032CCS H 05江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 32/T 4093-2021增材制造 金屬制件孔隙缺陷檢測工業(yè)計算機(jī)層析成像(CT)法Additive manufacturingPore defects testing for metal partsIndustrial computed tomography（CT）method2021 - 09 - 03 發(fā)布2021 - 10 - 03 實施江蘇省市場監(jiān)督管理局發(fā) 布DB 32/T 4093-2021 PAGE * ROMAN II目次 HYPERLINK l _bookmark0 前言II HYPERLINK l _bookm

2、ark1 范圍1 HYPERLINK l _bookmark2 規(guī)范性引用文件1 HYPERLINK l _bookmark3 術(shù)語和定義1 HYPERLINK l _bookmark4 一般要求2 HYPERLINK l _bookmark5 檢測人員要求2 HYPERLINK l _bookmark6 系統(tǒng)要求2 HYPERLINK l _bookmark7 功能要求2 HYPERLINK l _bookmark8 探測器要求2 HYPERLINK l _bookmark9 計算機(jī)系統(tǒng)要求2 HYPERLINK l _bookmark10 性能要求3 HYPERLINK l _bookma

3、rk11 檢測步驟3 HYPERLINK l _bookmark12 檢測準(zhǔn)備3 HYPERLINK l _bookmark13 對比試樣3 HYPERLINK l _bookmark14 制件裝夾3 HYPERLINK l _bookmark15 參數(shù)設(shè)置3 HYPERLINK l _bookmark16 掃描檢測4 HYPERLINK l _bookmark17 圖像重建4 HYPERLINK l _bookmark18 圖像顯示4 HYPERLINK l _bookmark19 圖像處理4 HYPERLINK l _bookmark20 圖像分析4 HYPERLINK l _bookma

4、rk21 基于三維空間的孔隙缺陷測定5 HYPERLINK l _bookmark22 基于二維平面的孔隙缺陷測定6 HYPERLINK l _bookmark23 孔隙缺陷的表示6 HYPERLINK l _bookmark24 圖像保存7 HYPERLINK l _bookmark25 檢測記錄與報告7 HYPERLINK l _bookmark26 附錄 A （資料性） 工業(yè) CT 檢測工藝卡8 HYPERLINK l _bookmark27 附錄 B （資料性） 對比試樣制作9 HYPERLINK l _bookmark28 附錄 C （規(guī)范性） 三維空間中局部孔隙率的測定方法10 H

5、YPERLINK l _bookmark29 附錄 D （規(guī)范性） 二維平面中局部孔隙率的測定方法12前言本文件按照GB/T 1.12020標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。 本文件由無錫市市場監(jiān)督管理局提出。本文件由江蘇省市場監(jiān)督管理局歸口。本文件起草單位：無錫市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院、江蘇科技大學(xué)、南京尚吉增材制造研究院有限公司、 江蘇銘亞科技有限公司、飛而康快速制造科技有限責(zé)任公司。本文件主要起草人：朱應(yīng)陳、冒浴沂、尹衍軍、唐明亮、戴寧、陳強(qiáng)、劉一勝、劉慧淵、李玉成。DB 32/T 409

6、3-2021 PAGE 8增材制造 金屬制件孔隙缺陷檢測工業(yè)計算機(jī)層析成像(CT)法范圍本文件規(guī)定了用工業(yè)計算機(jī)層析成像（CT）法，檢測增材制造金屬制件中孔隙缺陷的一般要求、檢 測步驟、檢測記錄與報告。本文件適用于使用能量范圍為200 keV10 MeV的工業(yè)CT系統(tǒng)對增材制造金屬制件中孔隙缺陷的檢測。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件， 僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T 9445 無損檢測 人員資格鑒定與認(rèn)證GB/T 12604.2 無損檢測 術(shù)語 射線照

7、相檢測GB/T 12604.11 無損檢測 術(shù)語 X 射線數(shù)字成像檢測GB/T 29068 無損檢測 工業(yè)計算機(jī)層析成像（CT）系統(tǒng)選型指南GB/T 29069 無損檢測 工業(yè)計算機(jī)層析成像（CT）系統(tǒng)性能測試方法GB/T 29070 無損檢測 工業(yè)計算機(jī)層析成像（CT）檢測 通用要求GB/T 34365 無損檢測 術(shù)語 工業(yè)計算機(jī)層析成像（CT）檢測GB/T 35351 增材制造 術(shù)語術(shù)語和定義GB/T 12604.2、GB/T 12604.11、GB/T 34365和GB/T 35351界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1金屬制件 metal part采用增材制造工藝成形的金屬零件

8、或?qū)嵨铩?.2基準(zhǔn)空間 reference space在三維空間中同局部孔隙的規(guī)格參數(shù)相關(guān)的具有特定形狀的參考立體。3.3基準(zhǔn)面 reference plane在二維平面中同局部孔隙的規(guī)格參數(shù)相關(guān)的具有特定形狀的參考區(qū)域。3.4總體孔隙率 global porosity金屬制件中孔隙體積占總體積的百分?jǐn)?shù)，表示金屬制件的多孔性或致密程度。3.5局部孔隙率 localized porosity在某個選定的基準(zhǔn)空間（或基準(zhǔn)面）內(nèi)，孔隙占制件體積（或面積）的百分比。3.6可忽略孔 disregarded pores由供需雙方約定或儀器掃描質(zhì)量所限，可以忽略不計的微小孔隙。一般要求檢測人員要求檢測人員上

9、崗前應(yīng)進(jìn)行輻射安全知識培訓(xùn)，并取得放射人員工作證。檢測人員應(yīng)按 GB/T 9445 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求取得相應(yīng)資格證書或同等資格。檢測人員應(yīng)了解工業(yè) CT 技術(shù)相關(guān)計算機(jī)知識，掌握工業(yè) CT 偽像來源和偽像分辨能力及相應(yīng)的處理方法。系統(tǒng)要求工業(yè) CT 系統(tǒng)各子系統(tǒng)按 GB/T 29068 的要求進(jìn)行配置。工業(yè) CT 系統(tǒng)的選擇應(yīng)根據(jù)所檢金屬制件的特征（如幾何尺寸、密度、孔隙狀況、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性及供需方檢測需求等），選擇合適的工業(yè) CT 系統(tǒng)。注：檢測孔隙缺陷的關(guān)鍵步驟之一是選擇正確的射線源。選擇既能提供高能級又能使用小焦點的射線源可有效提高空間分辨力。高能量系統(tǒng)對較大或高密度的零件具有更強(qiáng)的穿透能力，但

10、通常會導(dǎo)致圖像分辨力降低。功能要求工業(yè) CT 系統(tǒng)應(yīng)具備二代或三代運動掃描方式。工業(yè) CT 系統(tǒng)應(yīng)具備扇形束或錐形束掃描功能。探測器要求工業(yè) CT 系統(tǒng)應(yīng)包含面陣探測器或線陣探測器及配件。探測器 A/D 轉(zhuǎn)換范圍不低于 16 bit。探測器應(yīng)有壞像素校正功能。探測器像素點不宜大于可忽略孔隙尺寸。計算機(jī)系統(tǒng)要求計算機(jī)系統(tǒng)用來完成數(shù)據(jù)采集和控制掃描過程，應(yīng)具備圖像重建、顯示、處理、分析、測量、數(shù)據(jù)存檔等功能。計算機(jī)宜配備不低于 128 GB 容量內(nèi)存，存儲硬盤不低于 1 TB，高亮度和高分辨率顯示器。圖像重建按掃描方式能夠重構(gòu)切片圖或體數(shù)據(jù)，應(yīng)有抑制噪聲和消除偽像等功能。應(yīng)有孔隙分析統(tǒng)計功能。性能

11、要求射線能量應(yīng)保證射線能量穿透被檢樣品，探測器灰階顯示宜控制在總灰階的 20%80%之間?？臻g分辨力和密度分辨力檢測系統(tǒng)的空間分辨力、密度分辨力等主要性能指標(biāo)要進(jìn)行定期檢定，每年不應(yīng)少于一次，推薦采 用 GB/T 29069 進(jìn)行空間分辨力和密度分辨力的測試。在設(shè)備安裝調(diào)試、維修或更換部件后,應(yīng)對主要性能指標(biāo)進(jìn)行測試，并記錄測試結(jié)果。檢測步驟檢測準(zhǔn)備制件的 CT 檢測應(yīng)明確檢測需求，確認(rèn)工業(yè) CT 系統(tǒng)空間分辨力、密度分辨力是否滿足要求。檢測需求包含但不限于下列內(nèi)容：檢測位置；可忽略孔尺寸；需檢測的孔隙缺陷項目；基準(zhǔn)類型和大?。ɑ鶞?zhǔn)空間或基準(zhǔn)面）；切片厚度（適用于扇形射線束）。應(yīng)了解被檢制件的

12、物理參數(shù)（包括材料、結(jié)構(gòu)、尺寸、最大厚度、質(zhì)量、可檢測最大回轉(zhuǎn)直徑及轉(zhuǎn)臺最大承重等指標(biāo)）是否能滿足檢測需求，以確保任何局部穿透和衍射偏差盡可能一致地掃描。檢測前應(yīng)制定檢測工藝卡，其工藝參數(shù)選擇應(yīng)滿足 GB/T 29070 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。檢測工藝卡示例見附錄 A，或根據(jù)被檢制件特點自行設(shè)計。對比試樣根據(jù)檢測需要，設(shè)計制作孔隙缺陷對比試樣，測試系統(tǒng)的實際檢測能力。對比試樣的具體制作可在 實際產(chǎn)品上加工，也可參照附錄B制作。制件裝夾選擇合適的夾具擺放被檢制件，被檢制件或檢測區(qū)域中心盡量擺放靠近轉(zhuǎn)臺中心；夾具不宜進(jìn)入掃描界面。通過位置標(biāo)定儀確定金屬件所需掃描的斷層位置，或通過 DR 成像確定掃描斷層

13、位置。必要時選用低密度材料（如泡沫、碳纖維材料、木材、塑料等）輔助被檢制件裝夾，并保證樣品在掃描過程中不出現(xiàn)晃動。參數(shù)設(shè)置參照附錄 A 的檢測工藝卡對射線源參數(shù)、探測器參數(shù)、掃描方式、視場直徑、像素矩陣、檢測位置等進(jìn)行設(shè)置。應(yīng)根據(jù)被檢制件的尺寸、材料組成、檢測需求等特性，選擇射線源能量、射線強(qiáng)度、焦點尺寸等射線源參數(shù)。在設(shè)備條件允許的情況下，宜選用較小焦點射線源，提高空間分辨力。在設(shè)備條件允許的情況下，被檢測制件應(yīng)處于最佳放大倍數(shù) M 的位置，計算方法見式（1）。 = 1 + (/)2 (1)式中：M最佳放大倍數(shù)；d探測器像素點尺寸，單位為毫米（）； a射線源焦點尺寸，單位為毫米（）。當(dāng)射線源

14、焦點尺寸足夠小，且掃描視場能包容整個制件時，宜選擇較大的放大比，以提高空間分辨力。在條件允許的情況下，宜選用高的管電流或射線出束頻率，以提高射線強(qiáng)度，增加信噪比。結(jié)合工業(yè) CT 的系統(tǒng)配置，根據(jù)制件尺寸、檢測精度和檢測效率，選擇適宜的掃描方式。根據(jù)被檢制件尺寸，選擇適宜的視場使制件圖像與整幅 CT 圖像占比約為 2/3 左右。根據(jù)制件檢測空間分辨力和密度分辨力的要求，選擇準(zhǔn)直器尺寸及切片厚度和像素合并模式。在保證射線穿透的情況下，根據(jù)檢測需求，改變管電壓或管電流，達(dá)到最佳檢測效果。5.4.11 根據(jù)檢測效率、檢測精度等要求選擇重建矩陣（如：512512、10241024、20482048 等）

15、。5.4.12 根據(jù)制件大小、材料、空間分辨力、密度分辨力的要求決定掃描采樣時間。密度分辨力要求高時宜增加采樣時間，空間分辨力高時宜增加掃描矩陣，相應(yīng)延長掃描時間。掃描檢測確認(rèn)掃描區(qū)域內(nèi)無人，開啟射線源，開始掃描。切片厚度不應(yīng)大于驗收允許的最小孔隙尺寸,切片數(shù)量應(yīng)根據(jù)被測制件需要檢測部位的實際情況確定。圖像重建選用合適的數(shù)據(jù)濾波和圖像重建方法。重建范圍應(yīng)大于被檢制件最大尺寸。重建 CT 圖像的像素尺寸應(yīng)小于要求檢出最小缺陷尺寸的二分之一。部分 CT 系統(tǒng)重構(gòu)軟件帶有消除偽影和噪聲等功能，必要時可以使用這些功能。應(yīng)注意在使用此類功能時，防止過濾掉有用信息。圖像顯示根據(jù)需要，選取黑白、彩色、放大或

16、二維、三維圖像顯示。通過調(diào)整窗寬/窗位，使圖像便于觀察。圖像處理在不丟失圖像缺陷信息條件下，可采用合適的灰度調(diào)節(jié)改善對比度和清晰度。細(xì)節(jié)特征測量時選擇合適的樣品邊緣提取方法后再進(jìn)行測量。圖像分析根據(jù)圖像上的細(xì)節(jié)特征的像素值、形狀、尺寸、灰度等情況，采用具有尺寸測量、灰度測量、孔隙分析軟件，對圖像進(jìn)行分析。采用半波閾值法對圖像邊界確認(rèn)。通過對體數(shù)據(jù)賦予一定的灰度值，使目標(biāo)檢測區(qū)域的孔隙能被分析軟件識別到。基于三維空間的孔隙缺陷測定孔隙長度和孔隙間距對于單個孔隙，在基準(zhǔn)空間中量取該孔邊界的最長直線距離作為該孔的孔隙長度。對于某兩個相鄰 孔隙，在基準(zhǔn)空間中量取兩孔邊界之間的最短直線距離作為該組孔的孔

17、隙間距。孔隙長度和孔隙間距如 圖 1 所示。在一組孔隙中，選取最大孔的孔隙長度作為金屬制件的最大孔隙長度，選取最近兩孔的孔隙間距作 為最小孔隙間距。孔隙群當(dāng)相鄰孔隙間距小于其中較小孔隙的長度時（見圖 1，即 AL2L1 時），將該組孔隙識別為孔隙群。此時，以孔隙群邊界的最長直線距離作為該孔隙群的長度（見圖 1 中 L0）。存在孔隙群時，把該孔隙群視作單個孔隙處理，且最小孔隙間距的計算不再包含孔隙群內(nèi)的孔隙間距。說明：L1第一個孔的孔隙長度； L2第二個孔的孔隙長度； A 兩孔的孔隙間距； L0孔隙群的長度。圖 1 孔隙長度、孔隙間距和孔隙群示意圖總體孔隙率和局部孔隙率總體孔隙率當(dāng)需要對制件總體

18、缺陷情況進(jìn)行評估時，通常以整個被測件為基準(zhǔn)空間來計算總體孔隙率。局部孔隙率當(dāng)供需雙方對制件局部區(qū)域的孔隙缺陷程度有特殊要求時，按附錄 C 選定基準(zhǔn)空間進(jìn)行局部孔隙率的測定。注：局部孔隙率是一種相對的孔隙率，因基準(zhǔn)空間的選取而有所不同。檢測局部孔隙率時，應(yīng)同時說明基準(zhǔn)空間的選取情況，必要時附圖說明。孔隙數(shù)在選定的基準(zhǔn)空間中，統(tǒng)計所有孔隙（含孔隙群）的個數(shù)?？珊雎钥桩?dāng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或供需雙方約定可以對某一規(guī)格以下的微小孔隙不參與統(tǒng)計計算時，或受工業(yè) CT 掃描成像精度的限制，某些微小孔隙可能會由于尺寸低于儀器的分辨能力而無法進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的測定時，需 要將可忽略孔的尺寸報出。基于二維平面的孔隙缺陷測定基準(zhǔn)

19、面的選擇工業(yè) CT 掃描成像后，在孔隙嚴(yán)重部位建立基準(zhǔn)面。基準(zhǔn)面的選取按附錄 D 規(guī)定的方法或供需雙方約定。平面中的孔隙缺陷在選定基準(zhǔn)面上，測定金屬制件的最大孔隙長度、最小孔隙間距、孔隙群、局部孔隙率、孔隙數(shù)和 可忽略孔等參數(shù)，具體方法同 5.10.15.10.5?？紫度毕莸谋硎究紫度毕莸谋硎疽税韵滦畔ⅲ嚎臻g類型（三維空間以 S 表示，二維平面以 P 表示）；孔隙數(shù) Z；孔隙率 P；最大孔隙長度 L；最小孔隙間距 A；孔隙群 H；可忽略孔 U。示例 1：基于三維空間的孔隙缺陷表示S1 Z10 / P0.1% / L0.2 /A0.3 / H0 / U0.05表示忽略不計0.05 mm以內(nèi)孔

20、隙表示不存在孔隙群表示最小孔隙間距為0.3 mm 表示最大孔隙長度0.2 mm 表示孔隙率為0.1%表示孔隙數(shù)量為10個表示基于第一個基準(zhǔn)空間測量示例 2：基于二維平面的孔隙缺陷表示P1 Z4 / P0.1% / L0.2 /A0.3 / H1 / U0.05表示忽略不計0.05 mm以內(nèi)孔隙表示孔隙群數(shù)量為1個表示最小孔隙間距為0.3 mm 表示最大孔隙長度0.2 mm 表示孔隙率為0.1%表示孔隙數(shù)量為4個表示基于第一個基準(zhǔn)面測量圖像保存對圖像按標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行輸出和保存，宜用 DICOM、TIFF 等格式，且原始數(shù)據(jù)不應(yīng)被修改。圖像數(shù)據(jù)應(yīng)妥善保管在光盤或硬盤上面，至少保存五年以上。檢測記錄與

21、報告檢測記錄與報告應(yīng)至少包括以下內(nèi)容：委托單位信息；被檢樣品信息：成形材料；制造工藝的說明，包括后處理；樣品名稱、圖號、批次、序號、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、檢測要求、檢測時機(jī)等；樣品的數(shù)字化模型信息（如適用）。檢測設(shè)備參數(shù)：名稱、型號、設(shè)備制造商、設(shè)備校準(zhǔn)時間、尺寸測量精度等主要性能參數(shù)；檢測工藝參數(shù)：檢測時射線源參數(shù)、類型、能量、強(qiáng)度、焦點尺寸；檢測時探測器參數(shù)、類型、像素尺寸或后準(zhǔn)直器尺寸、采樣時間或積分時間；樣品檢測部位或斷層位置、掃描方式、 射線源至探測器距離、射線源至樣品距離、像素矩陣、視場直徑、圖像重建方法及參數(shù)、圖像測量部位及測量方法等；檢測結(jié)果：根據(jù)檢測需求報告檢測結(jié)果，必要時附圖說明檢測

22、部位在整個金屬制件中的位置。附 錄A（資料性）工業(yè) CT 檢測工藝卡A.1 工業(yè) CT 檢測工藝卡工業(yè)CT檢測工藝卡見表A.1。表 A.1 工業(yè) CT 檢測工藝卡樣品信息名稱成形方式圖號批次序號材質(zhì)檢測系統(tǒng)射線源類型設(shè)備型號設(shè)備編號焦點模式焦點尺寸探測器類型探測器型號檢 測 工 藝 參 數(shù) 及 注 意 事 項管電壓kV管電流 mAFDDFOD掃描方式檢測視場直徑像素矩陣積分時間積分張數(shù)濾波方式圖像重建方法前/后準(zhǔn)直器圖像處理方法檢測時機(jī)檢測方法標(biāo)準(zhǔn)切片厚度文件儲存方式切片位置檢測部位示意圖：檢測要求及注意事項：編制人員/日期：復(fù)核人員/日期：DB 32/T 4093-2021 PAGE 13附

23、 錄B（資料性） 對比試樣制作對比試樣制作對比試樣見圖 B.1。對比試樣制作方法如下：加工人工缺陷時應(yīng)按圖 B.1 的形狀制作對比試塊，對比試樣應(yīng)采用與被檢樣品的材料射線吸收特性相同或相近的均勻材料制作。對比試樣直徑 D 應(yīng)與被檢測制件檢測部位的截面最大尺寸一致。人工通孔的直徑 d 宜包含 0.10 mm、0.20 mm、0.30 mm、0.40 mm、0.50 mm 幾類尺寸，尺寸加工完成后需標(biāo)定。試樣厚度 H 應(yīng)不低于最小切片厚度。說明：D試樣直徑； H試樣厚度； d人工通孔直徑。圖 B.1 對比試樣圖附 錄C（規(guī)范性）三維空間中局部孔隙率的測定方法方法一：平面截取法在規(guī)定的截面間距內(nèi)所截取的金屬制件孔隙體積與制件體積之比為該部位的局部孔隙率。平面截取 方法如圖 C.1 所示。截面間距H根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或供需雙方的技術(shù)要求確定；截面的方向一般與制件側(cè)面輪廓垂直相交； 截面位置的選擇應(yīng)最大程度包圍孔隙嚴(yán)重區(qū)域。說明：1截面 1；2截面 2；3金屬制件； H截面間距。圖 C.1 以平面為邊界的基準(zhǔn)空間示意圖方法二：立方體截取法當(dāng)孔隙所在制件局部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時，可采用規(guī)定邊長的立方體作