DB32／T 4093-2021  增材制造 金屬制件孔隙缺陷檢測 工業(yè)計(jì)算機(jī)層析成像(CT)法

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 GB/T29069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(duì)主 指標(biāo)進(jìn)行測試，并記錄測試結(jié)果

1.1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 需求包含但不限于下列內(nèi)容：

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(xiàng)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）。 5.1.2應(yīng)了解被檢制件的物理參數(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(tái)最大承重等指標(biāo)）是否能滿足檢測需求設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，以確保任何局部穿透和衍射偏差盡可能一致地掃描。 5.1.3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/T29070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(diǎn)自行設(shè)計(jì)。

根據(jù)檢測需要，設(shè)計(jì)制作孔隙缺陷對(duì)比試樣，測試系統(tǒng)的實(shí)際檢測能力。對(duì)比試樣的具體制作 際產(chǎn)品上加工，也可參照附錄B制作。

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(tái)中心；夾具不宜進(jìn) 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成像確定掃描斷層位置

入掃描界面。 5.3.2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成像確定掃描斷層位置。 5.3.3必要時(shí)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(dòng)。

4.1參照附錄A的檢測工藝卡對(duì)射線源參數(shù)、探測器參數(shù)、掃描方式、視場直徑、像素矩陣、

位置等進(jìn)行設(shè)置。 5.4.2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(diǎn)尺寸 等射線源參數(shù)。

5.4.3在設(shè)備條件允許的情況下，宜選用較小焦點(diǎn)射線源，提高空間分辨力。 5.4.4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(jì)算方法見式（1）。

= (d/ .

M一一最佳放大倍數(shù)； d一一探測器像素點(diǎn)尺寸，單位為毫米（mm）； Q一一射線源焦點(diǎn)尺寸，單位為毫米（mm）。 5.4.5當(dāng)射線源焦點(diǎn)尺寸足夠小，且掃描視場能包容整個(gè)制件時(shí)，宜選擇較大的放大比，以提高空間 分辨力。 5.4.6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。 5.4.7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。 5.4.8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。 5.4.9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。 5.4.10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：512×512、1024×1024、2048×2048等）。 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(shí)間。密度分辨力要求高 時(shí)宜增加采樣時(shí)間，空間分辨力高時(shí)宜增加掃描矩陣，相應(yīng)延長掃描時(shí)間。

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(yàn)收充許的最小孔隙尺寸，切月 數(shù)量應(yīng)根據(jù)被測制件需要檢測部位的實(shí)際情況確定

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(shí)可以使用這些功能。應(yīng)注意在使用此類功能時(shí)，防止過濾掉有用信息。

需要，選取黑白、彩色、放大或二維、三維圖像顯示。通過調(diào)整窗寬/窗位，使圖像便于觀察。

5.8.1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(duì)比度和清晰度。 5.8.2細(xì)節(jié)特征測量時(shí)選擇合適的樣品邊緣提取方法后再進(jìn)行測量

5.8.1在不丟失圖像缺陷信息條件下，

5.9.1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(duì)圖像進(jìn)行分析。 5.9.2采用半波閱值法對(duì)圖像邊界確認(rèn)。 5.9.3通過對(duì)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(shí)別到

5.10基于三維空間的孔隙缺陷測定

5.10.1孔隙長度和孔隙間距

對(duì)于單個(gè)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(duì)于某兩個(gè)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隙間距�？紫堕L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。

5. 10. 2 孔隙群

當(dāng)相鄰孔隙間距小于其中較小孔隙的長度時(shí)（見圖1，即A

5.10.3.1總體孔隙率

圖1孔隙長度、孔隙間距和孔隙群示意圖

當(dāng)需要對(duì)制件總體缺陷情況進(jìn)行評(píng)估時(shí)，通常以整個(gè)被測件為基準(zhǔn)空間來計(jì)算總體孔隙率。 032易部俏率

5.10.3.2局部孔隙率

當(dāng)供需雙方對(duì)制件局部區(qū)域的孔隙缺陷程度有特殊要求時(shí)，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(duì)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(shí)，應(yīng)同時(shí)說明基準(zhǔn)空間的 選取情況，必要時(shí)附圖說明。

5. 10. 4 孔隙數(shù)

基準(zhǔn)空間中，統(tǒng)計(jì)所有孔隙（含孔隙群）的個(gè)數(shù)

當(dāng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或供需雙方約定可以對(duì)某一規(guī)格以下的微小孔隙不參與統(tǒng)計(jì)計(jì)算時(shí)，或受工業(yè)CT掃描 成像精度的限制，某些微小孔隙可能會(huì)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(shí)，需 要將可忽略孔的尺寸報(bào)出，

5.11基于二維平面的孔隙缺陷測定

5. 11. 1基準(zhǔn)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�；鶞�(zhǔn)面的選取按附錄D規(guī)定的方法或供需 定。

5.11.2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 忽略孔等參數(shù)，具體方法同5.10.1~5.10.5。

5. 12孔隙缺陷的表示

孔隙缺陷的表示宜包含以 空間類型（三維空間 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

表示忽略不計(jì)0.05mm以內(nèi)孔隙 表示孔隙群數(shù)量為1個(gè) 表示最小孔隙間距為0.3mm 表示最大孔隙長度0.2mm 表示孔隙率為0.1% 表示孔隙數(shù)量為4個(gè) 表示基于第一個(gè)基準(zhǔn)面測量

對(duì)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。

檢測記錄與報(bào)告應(yīng)至少包括以下內(nèi)容： 委托單位信息； b 被檢樣品信息： 1）成形材料； 2 制造工藝的說明，包括后處理； 3 樣品名稱、圖號(hào)、批次、序號(hào)、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、檢測要求、檢測時(shí)機(jī)等； 4 樣品的數(shù)字化模型信息（如適用） C 檢測設(shè)備參數(shù)：名稱、型號(hào)、設(shè)備制造商、設(shè)備校準(zhǔn)時(shí)間、尺寸測量精度等主要性能參數(shù)； d 檢測工藝參數(shù)：檢測時(shí)射線源參數(shù)、類型、能量、強(qiáng)度、焦點(diǎn)尺寸；檢測時(shí)探測器參數(shù)、類 型、像素尺寸或后準(zhǔn)直器尺寸、采樣時(shí)間或積分時(shí)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；

A.1工業(yè)CT檢測工藝卡

工業(yè)CT檢測工藝卡見表A.1。

工業(yè)CT檢測工藝卡見表A.1。

A.1工業(yè)CT檢測工藝

B. 1 對(duì)比試樣制作

對(duì)比試樣見圖B.1。 對(duì)比試樣制作方法如下： a 加工人工缺陷時(shí)應(yīng)按圖B.1的形狀制作對(duì)比試塊，對(duì)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。 b 對(duì)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。 C 人工通孔的直徑d宜包含0.10mm、0.20mm、0.30mm、0.40mm、0.50mm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。

C.1 方法一:平面截取法

附 錄 C （規(guī)范性） 三維空間中局部孔隙率的測定方法

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

C.2方法二：立方體截取法

圖C.1以平面為邊界的基準(zhǔn)空間示意圖

當(dāng)孔隙所在制件局部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時(shí)，可采用規(guī)定邊長的立方體作為參考基準(zhǔn)與制件相交取樣，該 取樣部位的孔隙體積與制件體積之比為局部孔隙率。立方體截取方法如圖C.2所示。 基準(zhǔn)體的邊長α根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或供需雙方的技術(shù)要求確定。若未規(guī)定，則按局部壁厚選取基準(zhǔn)體邊 長�；鶞�(zhǔn)體位置的選擇應(yīng)最大程度包圍孔隙嚴(yán)重區(qū)域。 制件的局部空間特征跟基準(zhǔn)體存在一定的尺寸偏差是允許的，此時(shí)基準(zhǔn)體凸緣（基準(zhǔn)體超出被測件 部分，見圖C.2）應(yīng)控制在基準(zhǔn)體體積的5%范圍內(nèi)，計(jì)算局部孔隙率時(shí)應(yīng)將這部分扣除，取基準(zhǔn)體內(nèi)有 效的被測件體積

C.3方法三：其他形狀截取法

圖C.2以立方體為邊界的基準(zhǔn)空間示意圖

根據(jù)供需雙方協(xié)商，也可以選定其他立體形狀和尺寸的基準(zhǔn)空間（比如球體、圓柱體等）作為局部 孔隙率的取樣依據(jù)。具體可參考C.2方法

D. 1 基準(zhǔn)面的形狀

附錄D （規(guī)范性） 二維平面中局部孔隙率的測定方法

基準(zhǔn)面形狀示意圖見圖D.1。 在選擇基準(zhǔn)面時(shí)污水處理廠標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范范本，根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或供需雙方約定，允許采用以下三種幾何形狀 一正方形 一圓形 一三角形 當(dāng)未有具體規(guī)定時(shí)，宜選擇與被測件的局部剖面特 征相接近的形狀作為基準(zhǔn)面的形狀

圖D.1基準(zhǔn)面形狀示意E

基準(zhǔn)面的尺寸一般由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或供需雙方約定。當(dāng)未有具體規(guī)定時(shí)，基準(zhǔn)面尺寸應(yīng)接近制件的局部 壁厚，覆蓋住該局部最大可能的面積。 制件的局部剖面特征跟基準(zhǔn)面存在一定的尺寸偏差是允許的，此時(shí)基準(zhǔn)面凸緣（基準(zhǔn)面超出被測件 部分，見圖D.2）應(yīng)控制在基準(zhǔn)面面積的5%范圍內(nèi)，計(jì)算局部孔隙率時(shí)應(yīng)將這部分扣除，取基準(zhǔn)面內(nèi)有 效的被測件面積

圖D.2基準(zhǔn)面凸緣示意圖

基準(zhǔn)面的位置一般選擇孔隙嚴(yán)重并能在該處計(jì)算出局部孔隙率最大值的部位。 當(dāng)孔隙出現(xiàn)在厚壁和薄壁過渡的位置時(shí)，基準(zhǔn)面的位置根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或供需雙方的技術(shù)要求 未規(guī)定，基準(zhǔn)面應(yīng)靠近薄壁側(cè)給排水圖紙，薄壁側(cè)的基準(zhǔn)面面積應(yīng)占50%以上（即A/B≤1），見圖D.3。

圖D.3薄壁側(cè)與厚壁側(cè)的基準(zhǔn)面位置示意圖