DB32T4093-2021增材制造 金屬制件孔隙缺陷檢測工業(yè)計算機層析成像(CT)法

ICS77.010

CCSH05

32

江蘇省地方標準

DB32/T4093-2021

增材制造金屬制件孔隙缺陷檢測

工業(yè)計算機層析成像(CT)法

Additivemanufacturing—Poredefectstestingformetalparts—Industrialcomputed

tomography（CT）method

2021-09-03發(fā)布2021-10-03實施

江蘇省市場監(jiān)督管理局??發(fā)布

DB32/T4093-2021

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(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)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。

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、劉一勝、劉慧淵、李玉成。

II

DB32/T4093-2021

增材制造金屬制件孔隙缺陷檢測

工業(yè)計算機層析成像(CT)法

1范圍

本文件規(guī)定了用工業(yè)計算機層析成像（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200keV～10MeV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。

2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/T9445無損檢測人員資格鑒定與認證

GB/T12604.2無損檢測術(shù)語射線照相檢測

GB/T12604.11無損檢測術(shù)語X射線數(shù)字成像檢測

GB/T29068無損檢測工業(yè)計算機層析成像（CT）系統(tǒng)選型指南

GB/T29069無損檢測工業(yè)計算機層析成像（CT）系統(tǒng)性能測試方法

GB/T29070無損檢測工業(yè)計算機層析成像（CT）檢測通用要求

GB/T34365無損檢測術(shù)語工業(yè)計算機層析成像（CT）檢測

GB/T35351增材制造術(shù)語

3術(shù)語和定義

GB/T12604.2、GB/T12604.11、GB/T34365和GB/T35351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metalpart

采用增材制造工藝成形的金屬零件或?qū)嵨铩?/p>

3.2

基準空間referencespace

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

基準面referenceplane

1

DB32/T4093-2021

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globalporosity

金屬制件中孔隙體積占總體積的百分數(shù)，表示金屬制件的多孔性或致密程度。

3.5

局部孔隙率localizedporosity

在某個選定的基準空間（或基準面）內(nèi)，孔隙占制件體積（或面積）的百分比。

3.6

可忽略孔disregardedpores

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。

4一般要求

4.1檢測人員要求

4.1.1檢測人員上崗前應(yīng)進行輻射安全知識培訓(xùn)，并取得放射人員工作證。

4.1.2檢測人員應(yīng)按GB/T9445標準規(guī)定要求取得相應(yīng)資格證書或同等資格。

4.1.3檢測人員應(yīng)了解工業(yè)CT技術(shù)相關(guān)計算機知識，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。

4.2系統(tǒng)要求

4.2.1工業(yè)CT系統(tǒng)各子系統(tǒng)按GB/T29068的要求進行配置。

4.2.2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的穿透能力，但通常會導(dǎo)致圖像分辨力降低。

4.3功能要求

4.3.1工業(yè)CT系統(tǒng)應(yīng)具備二代或三代運動掃描方式。

4.3.2工業(yè)CT系統(tǒng)應(yīng)具備扇形束或錐形束掃描功能。

4.4探測器要求

4.4.1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。

4.4.2探測器A/D轉(zhuǎn)換范圍不低于16bit。

4.4.3探測器應(yīng)有壞像素校正功能。

4.4.4探測器像素點不宜大于可忽略孔隙尺寸。

4.5計算機系統(tǒng)要求

4.5.1計算機系統(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、

2

DB32/T4093-2021

數(shù)據(jù)存檔等功能。

4.5.2計算機宜配備不低于128GB容量內(nèi)存，存儲硬盤不低于1TB，高亮度和高分辨率顯示器。

4.5.3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。

4.5.4應(yīng)有孔隙分析統(tǒng)計功能。

4.6性能要求

4.6.1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。

4.6.2空間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要進行定期檢定，每年不應(yīng)少于一次，推薦采

用GB/T29069進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

能指標進行測試，并記錄測試結(jié)果。

5檢測步驟

5.1檢測準備

5.1.1制件的CT檢測應(yīng)明確檢測需求，確認工業(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；

——基準類型和大小（基準空間或基準面）；

——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)臺最大承重等指標）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。

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標準規(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。

5.2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。

5.3制件裝夾

5.3.1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

入掃描界面。

5.3.2通過位置標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。

5.4參數(shù)設(shè)置

5.4.1參照附錄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

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位置等進行設(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、射線強度、焦點尺寸

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，計算方法見式（1）。

···················································(1)

2

式中：?=1+(?/?)

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（㎜）。

5.4.5當射線源焦點尺寸足夠小，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。

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。

5.5掃描檢測

確認掃描區(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。

5.6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。

5.7圖像顯示

根據(jù)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圖像處理

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)改善對比度和清晰度。

5.8.2細節(jié)特征測量時選擇合適的樣品邊緣提取方法后再進行測量。

5.9圖像分析

5.9.1根據(jù)圖像上的細節(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，對圖像進行分析。

5.9.2采用半波閾值法對圖像邊界確認。

5.9.3通過對體數(shù)據(jù)賦予一定的灰度值，使目標檢測區(qū)域的孔隙能被分析軟件識別到。

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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

對于單個孔隙，在基準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

當相鄰孔隙間距小于其中較小孔隙的長度時（見圖1，即A＜L2≤L1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

5.10.3總體孔隙率和局部孔隙率

5.10.3.1總體孔隙率

當需要對制件總體缺陷情況進行評估時，通常以整個被測件為基準空間來計算總體孔隙率。

5.10.3.2局部孔隙率

當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選定基準空間進行局部孔隙率

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)同時說明基準空間的

5

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選取情況，必要時附圖說明。

5.10.4孔隙數(shù)

在選定的基準空間中，統(tǒng)計所有孔隙（含孔隙群）的個數(shù)。

5.10.5可忽略孔

當產(chǎn)品標準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行相關(guān)參數(shù)的測定時，需

要將可忽略孔的尺寸報出。

5.11基于二維平面的孔隙缺陷測定

5.11.1基準面的選擇

工業(yè)CT掃描成像后，在孔隙嚴重部位建立基準面?；鶞拭娴倪x取按附錄D規(guī)定的方法或供需雙方

約定。

5.11.2平面中的孔隙缺陷

在選定基準面上，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5.10.1～5.10.5。

5.12孔隙缺陷的表示

孔隙缺陷的表示宜包含以下信息：

——空間類型（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0.05mm以內(nèi)孔隙

表示不存在孔隙群

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10個

表示基于第一個基準空間測量

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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0.05mm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0.3mm

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

表示基于第一個基準面測量

5.13圖像保存

對圖像按標準格式進行輸出和保存，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。

6檢測記錄與報告

檢測記錄與報告應(yīng)至少包括以下內(nèi)容：

a)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、批次、序號、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、檢測要求、檢測時機等；

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、設(shè)備制造商、設(shè)備校準時間、尺寸測量精度等主要性能參數(shù)；

d)檢測工藝參數(shù)：檢測時射線源參數(shù)、類型、能量、強度、焦點尺寸；檢測時探測器參數(shù)、類

型、像素尺寸或后準直器尺寸、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；

e)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部位在整個金屬制件中的位置。

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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

名稱成形方式

樣品

圖號批次

信息

序號材質(zhì)

射線源類型

檢測設(shè)備型號設(shè)備編號

系統(tǒng)焦點模式焦點尺寸

探測器類型探測器型號

管電壓kV管電流mA

FDDFOD

掃描方式檢測視場直徑

檢像素矩陣積分時間

測積分張數(shù)濾波方式

工圖像重建方法前/后準直器

藝

圖像處理方法檢測時機

參

檢測方法標準切片厚度

數(shù)

文件儲存方式切片位置

及

注檢測部位示意圖：

意

事

項

檢測要求及注意事項：

編制人員/日期：

復(fù)核人員/日期：

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DB32/T4093-2021

附錄B

（資料性）

對比試樣制作

B.1對比試樣制作

對比試樣見圖B.1。

對比試樣制作方法如下：

a)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。

b)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。

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

加工完成后需標定。

d)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

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附錄C

（規(guī)范性）

三維空間中局部孔隙率的測定方法

C.1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)品標準或供需雙方的技術(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空間示意圖

C.2方法二：立方體截取法

當孔隙所在制件局部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時，可采用規(guī)定邊長的立方體作為參考基準與制件相交取樣，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。

基準體的邊長a根據(jù)產(chǎn)品標準或供需雙方的技術(shù)要求確定。若未規(guī)定，則按局部壁厚選取基準體邊

長?；鶞鼠w位置的選擇應(yīng)最大程度包圍孔隙嚴重區(qū)域。

制件的局部空間特征跟基準體存在一定的尺寸偏差是允許的，此時基準體凸緣（基準體超出被測件

部分，見圖C.2）應(yīng)控制在基準體體積的5%范圍內(nèi)，計算局部孔隙率時應(yīng)將這部分扣除，取基準體內(nèi)有

效的被測件體積。

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圖C.2以立方體為邊界的基準空間示意圖

C.3方法三：其他形狀截取法

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方法二。

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附錄D

（規(guī)范性）

二維平面中局部孔隙率的測定方法

D.1基準面的形狀

基準面形狀示意圖見圖D.1。

在選擇基準面時，根據(jù)產(chǎn)品標準或供需雙方約定，允許采用以下三種幾何形狀：

——正方形

——圓形

——三角形

當未有具體規(guī)定時，宜選擇與被測件的局部剖面特征相接近的形狀作為基準面的形狀。

圖D.1基準面形狀示意圖

D.2基準面的尺寸

基準面的尺寸一般由產(chǎn)品標準或供需雙方約定。當未有具體規(guī)定時，基準面尺寸應(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面存在一定的尺寸偏差是允許的，此時基準面凸緣（基準面超出被測件

部分，見圖D.2）應(yīng)控制在基準面面積的5%范圍內(nèi)，計算局部孔隙率時應(yīng)將這部分扣除，取基準面內(nèi)有

效的被測件面積。

圖D.2基準面凸緣示意圖

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D.3基準面的位置

基準面的位置一般選擇孔隙嚴重并能在該處計算出局部孔隙率最大值的部位。

當孔隙出現(xiàn)在厚壁和薄壁過渡的位置時，基準面的位置根據(jù)產(chǎn)品標準或供需雙方的技術(shù)要求確定。

若未規(guī)定，基準面應(yīng)靠近薄壁側(cè)，薄壁側(cè)的基準面面積應(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)的基準面位置示意圖

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目次

前言...........................................................................................................................................................II

1范圍.....................................................................................................................................................................1

2規(guī)范性引用文件.................................................................................................................................................1

3術(shù)語和定義.........................................................................................................................................................1

4一般要求.............................................................................................................................................................2

4.1檢測人員要求.............................................................................................................................................2

4.2系統(tǒng)要求.....................................................................................................................................................2

4.3功能要求.....................................................................................................................................................2

4.4探測器要求.................................................................................................................................................2

4.5計算機系統(tǒng)要求.........................................................................................................................................2

4.6性能要求.....................................................................................................................................................3

5檢測步驟.............................................................................................................................................................3

5.1檢測準備.....................................................................................................................................................3

5.2對比試樣.....................................................................................................................................................3

5.3制件裝夾.....................................................................................................................................................3

5.4參數(shù)設(shè)置.....................................................................................................................................................3

5.5掃描檢測.....................................................................................................................................................4

5.6圖像重建.....................................................................................................................................................4

5.7圖像顯示.....................................................................................................................................................4

5.8圖像處理.....................................................................................................................................................4

5.9圖像分析.....................................................................................................................................................4

5.10基于三維空間的孔隙缺陷測定...............................................................................................................5

5.11基于二維平面的孔隙缺陷測定...............................................................................................................6

5.12孔隙缺陷的表示.......................................................................................................................................6

5.13圖像保存...................................................................................................................................................7

6檢測記錄與報告.................................................................................................................................................7

附錄A（資料性）工業(yè)CT檢測工藝卡............................................................................................................8

附錄B（資料性）對比試樣制作......................................................................................................................9

附錄C（規(guī)范性）三維空間中局部孔隙率的測定方法...............................................................................10

附錄D（規(guī)范性）二維平面中局部孔隙率的測定方法...............................................................................12

I

DB32/T4093-2021

增材制造金屬制件孔隙缺陷檢測

工業(yè)計算機層析成像(CT)法

1范圍

本文件規(guī)定了用工業(yè)計算機層析成像（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200keV～10MeV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。

2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/T9445無損檢測人員資格鑒定與認證

GB/T12604.2無損檢測術(shù)語射線照相檢測

GB/T12604.11無損檢測術(shù)語X射線數(shù)字成像檢測

GB/T29068無損檢測工業(yè)計算機層析成像（CT）系統(tǒng)選型指南

GB/T29069無損檢測工業(yè)計算機層析成像（CT）系統(tǒng)性能測試方法

GB/T29070無損檢測工業(yè)計算機層析成像（CT）檢測通用要求

GB/T34365無損檢測術(shù)語工業(yè)計算機層析成像（CT）檢測

GB/T35351增材制造術(shù)語

3術(shù)語和定義

GB/T12604.2、GB/T12604.11、GB/T34365和GB/T35351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metalpart

采用增材制造工藝成形的金屬零件或?qū)嵨铩?/p>

3.2

基準空間referencespace

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

基準面referenceplane

1

DB32/T4093-2021

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globalporosity

金屬制件中孔隙體積占總體積的百分數(shù)，表示金屬制件的多孔性或致密程度。

3.5

局部孔隙率localizedporosity

在某個選定的基準空間（或基準面）內(nèi)，孔隙占制件體積（或面積）的百分比。

3.6

可忽略孔disregardedpores

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。

4一般要求

4.1檢測人員要求

4.1.1檢測人員上崗前應(yīng)進行輻射安全知識培訓(xùn)，并取得放射人員工作證。

4.1.2檢測人員應(yīng)按GB/T9445標準規(guī)定要求取得相應(yīng)資格證書或同等資格。

4.1.3檢測人員應(yīng)了解工業(yè)CT技術(shù)相關(guān)計算機知識，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。

4.2系統(tǒng)要求

4.2.1工業(yè)CT系統(tǒng)各子系統(tǒng)按GB/T29068的要求進行配置。

4.2.2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的穿透能力，但通常會導(dǎo)致圖像分辨力降低。

4.3功能要求

4.3.1工業(yè)CT系統(tǒng)應(yīng)具備二代或三代運動掃描方式。

4.3.2工業(yè)CT系統(tǒng)應(yīng)具備扇形束或錐形束掃描功能。

4.4探測器要求

4.4.1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。

4.4.2探測器A/D轉(zhuǎn)換范圍不低于16bit。

4.4.3探測器應(yīng)有壞像素校正功能。

4.4.4探測器像素點不宜大于可忽略孔隙尺寸。

4.5計算機系統(tǒng)要求

4.5.1計算機系統(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、

2

DB32/T4093-2021

數(shù)據(jù)存檔等功能。

4.5.2計算機宜配備不低于128GB容量內(nèi)存，存儲硬盤不低于1TB，高亮度和高分辨率顯示器。

4.5.3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。

4.5.4應(yīng)有孔隙分析統(tǒng)計功能。

4.6性能要求

4.6.1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。

4.6.2空間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要進行定期檢定，每年不應(yīng)少于一次，推薦采

用GB/T29069進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

能指標進行測試，并記錄測試結(jié)果。

5檢測步驟

5.1檢測準備

5.1.1制件的CT檢測應(yīng)明確檢測需求，確認工業(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；

——基準類型和大?。ɑ鶞士臻g或基準面）；

——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)臺最大承重等指標）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。

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標準規(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。

5.2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。

5.3制件裝夾

5.3.1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

入掃描界面。

5.3.2通過位置標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。

5.4參數(shù)設(shè)置

5.4.1參照附錄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

3

DB32/T4093-2021

位置等進行設(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、射線強度、焦點尺寸

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，計算方法見式（1）。

···················································(1)

2

式中：?=1+(?/?)

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（㎜）。

5.4.5當射線源焦點尺寸足夠小，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。

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。

5.5掃描檢測

確認掃描區(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。

5.6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。

5.7圖像顯示

根據(jù)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圖像處理

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)改善對比度和清晰度。

5.8.2細節(jié)特征測量時選擇合適的樣品邊緣提取方法后再進行測量。

5.9圖像分析

5.9.1根據(jù)圖像上的細節(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，對圖像進行分析。

5.9.2采用半波閾值法對圖像邊界確認。

5.9.3通過對體數(shù)據(jù)賦予一定的灰度值，使目標檢測區(qū)域的孔隙能被分析軟件識別到。

4

DB32/T4093-2021

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

對于單個孔隙，在基準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

當相鄰孔隙間距小于其中較小孔隙的長度時（見圖1，即A＜L2≤L1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

5.10.3總體孔隙率和局部孔隙率

5.10.3.1總體孔隙率

當需