無損檢測新技術能力實驗室認可現(xiàn)狀與展望

實驗室認可是由經(jīng)過授權的認可機構對實驗室的管理能力和技術能力按照約定的標準進行評價，并將評價結果向社會公告以正式承認其能力的活動。經(jīng)過認可的實驗室，其認可領域范圍內的檢測能力不僅被政府承認，其檢測結果還廣泛地被社會和貿(mào)易雙方所使用。無損檢測作為一項保證產(chǎn)品質量與設備運行安全必不可少的重要技術，在各國航空、航天、軍工、鐵路、核電、冶金、特種設備、汽車制造、石油化工等領域得到了廣泛應用。由于無損檢測技術能力與檢測人員的知識和經(jīng)驗、設備水平、檢測方法和工藝、環(huán)境條件等緊密相關，而很多情況下檢測結果往往決定了構件及產(chǎn)品能否使用，所以無損檢測一直是國內外實驗室認可的重要領域，受到了普遍重視。自2002年我國實行統(tǒng)一的實驗室國家認可制度以來，中國合格評定國家認可委員會(CNAS)在無損檢測領域實驗室認可方面開展了卓有成效的工作，累計對超過530家有無損檢測技術能力的檢驗檢測機構進行了認可，提升了顧客對無損檢測機構的信任度，也提高了無損檢測機構的技術能力和管理水平。過去無損檢測領域的認可主要側重于常規(guī)無損檢測方法，包括射線檢測(RT)、超聲檢測(UT)、磁粉檢測(MT)、滲透檢測(PT)、渦流檢測(ET)等。近年來，隨著探測技術、計算機技術、信息科學等技術的發(fā)展，計算機層析成像(CT)、數(shù)字射線成像(DR)、計算機射線照相(CR)，超聲波衍射時差法(TOFD)、相控陣超聲檢測(PAUT)等數(shù)字化、圖像化、智能化的無損檢測新技術發(fā)展迅猛，并得到了廣泛應用，一些非常規(guī)的無損檢測方法如目視檢測(VT)、聲發(fā)射檢測(AT)、漏磁檢測(MFL)、泄漏檢測(LT)、導波檢測(GW)、紅外檢測(IT)、激光散斑檢測(H/S)、應力檢測(ST)等也得到了新的發(fā)展和應用，這也對無損檢測技術能力的認可工作提出了新的需求，而現(xiàn)有的實驗室認可制度體系漸漸不能滿足其要求，需要適時開展無損檢測新技術能力認可研究，完善無損檢測技術能力認可評價體系，促進無損檢測領域的高質量發(fā)展。1無損檢測新技術能力認可需求我國是無損檢測大國，全國共有無損檢測人員30余萬，無損檢測專業(yè)機構約2000家，有無損檢測隊伍的制造及安裝企業(yè)超20000家，現(xiàn)有無損檢測國家標準200余項，每年和無損檢測相關的儀器銷售和技術服務總額超過100億元。我國無損檢測行業(yè)近年來的發(fā)展有以下幾個顯著特點：(1)應用領域越來越廣泛，幾乎涵蓋了各主要工業(yè)部門。除了航空、航天、船舶、兵器、鐵路、核電、冶金、石油化工、特種設備、汽車制造、礦山機械等領域外，在海底石油勘探和海洋石油平臺、高速鐵路、高速公路、特高壓輸電線路和變壓器、核反應堆部件等諸多新領域也有良好的發(fā)展勢頭。(2)檢測方法更加多樣化，以適應不同材料、不同結構、不同部件的檢測需求。除了RT、UT、MT、PT、ET等五大常規(guī)檢測方法外，近年來CT、DR、CR、TOFD、PAUT等技術發(fā)展迅速并走向成熟，得到了廣泛應用。AT、VT、MFL、LT、GW、IT、H/S、ST等非常規(guī)的檢測方法也得到了大量應用，并逐步成為新的常規(guī)方法。(3)技術創(chuàng)新能力不斷增強，無損檢測技術取得顯著進步。近年來，各種無損檢測技術研究工作十分活躍，一批具有自主知識產(chǎn)權的新技術、新方法、新儀器不斷問世，部分檢測領域已經(jīng)由“跟跑”狀態(tài)上升為“并跑”甚至“領跑”狀態(tài)。我國目前已經(jīng)能自主開發(fā)從微焦點射線源到普通射線源再到15MeV直線加速器的各類工業(yè)CT/DR系統(tǒng)；TOFD、PAUT等技術基本能實現(xiàn)自主保障，已經(jīng)形成具有很強競爭力的生產(chǎn)基地。為了提高市場競爭力，提升自身的技術能力和管理水平，大量的無損檢測機構及有無損檢測能力的實驗室紛紛按照標準ISO/IEC17025:2017《檢測和校準實驗室能力認可準則》建立管理體系，申請CNAS認可。截止到2020年6月23日，國內已獲CNAS認可的具備UT檢測能力的實驗室有530家，RT檢測實驗室有410家，MT檢測實驗室有398家，PT檢測實驗室有329家，ET檢測實驗室有82家。近年來，隨著我國經(jīng)濟和制造業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)字化、圖像化、智能化的無損檢測新技術在工程領域的應用越來越多，工業(yè)CT、DR、CR、TOFD、PAUT等無損檢測新技術實驗室認可需求日益增長。一些非常規(guī)無損檢測方法也在不斷提出新的認可需求。據(jù)統(tǒng)計，目前已獲CNAS認可的具備TOFD檢測能力的實驗室有51家，PAUT檢測實驗室有16家，工業(yè)CT檢測實驗室有11家，DR檢測實驗室有8家，CR檢測實驗室有3家，AT檢測實驗室有30家，MFL檢測實驗室有20家，IT檢測實驗室有2家。與現(xiàn)有2000多家專業(yè)無損檢測機構相比，我國無損檢測領域實驗室認可總數(shù)不到1/3，與有無損檢測能力的20000多家制造企業(yè)相比，認可的數(shù)量不足1/30，無損檢測領域認可需求潛力巨大。目前我國無損檢測領域認可的主要技術能力還是常規(guī)檢測能力，RT、UT、MT、PT占了主導地位，ET、TOFD、AT、MFL也有一定數(shù)量，PAUT、CT、DR、CR等技術才剛剛起步。隨著無損檢測新技術的研究和廣泛應用，一些檢測機構不斷提出無損檢測新技術的認可需求，無損檢測新技術及非常規(guī)無損檢測技術在無損檢測認可領域中所占份額會越來越大。

無損檢測新技術的研究和應用，也推動了無損檢測人員資格鑒定與認證、設備校準核查、檢測標準制定等工作的開展。2003年，我國在國際上率先開展了工業(yè)CT專業(yè)I、II、Ⅲ級人員資格鑒定工作，已累計頒發(fā)工業(yè)CT檢測人員資格證書900余張。近幾年，在DR、CR、TOFD、PAUT等領域相繼開展了Ⅱ級人員資格鑒定工作。目前我國已經(jīng)累計制定了50余項涉及工業(yè)CT、DR、CR、TOFD、PAUT等無損檢測新技術的國家及行業(yè)標準，如標準GB/T36232-2018《焊縫無損檢測電子束焊接接頭工業(yè)計算機層析成像(CT)檢測方法》、GB/T35388-2017《無損檢測X射線數(shù)字成像檢測檢測方法》、GB/T26642-2011《無損檢測金屬材料計算機射線照相檢測方法》、GB/T23902-2009《無損檢測超聲檢測超聲衍射聲時技術檢測和評價方法》、GB/T32563-2016《無損檢測超聲檢測相控陣超聲檢測方法》等。這些工作為無損檢測領域新技術能力認可工作的開展奠定了基礎。2國內外無損檢測新技術能力認可現(xiàn)狀國外情況從1947年世界上最早的從事實驗室認可的專業(yè)綜合機構澳大利亞國家認可機構(NATA)成立至今，實驗室認可已經(jīng)歷了74年的發(fā)展歷程。目前國際上已有120多個國家建立了實驗室認可體系，其中簽署多邊互認協(xié)議(MAR)的國家有102個。認可的實驗室接近60000家，認可的檢驗機構超過10000家。國外從事實驗室認可的典型機構包括澳大利亞國家認可機構(NATA)、新西蘭認可委員會(IANZ)、新加坡認可委員會(SAC)、英國皇家認可委員會(UKAS)等。這些認可組織在ISO/IEC17205:2017認可準則的基礎上都有無損檢測領域能力認可的相關要求，在檢測方法種類、能力范圍的表述、技術要求等方面的做法各有特色，如NATA按照無損檢測方法的細分或應用對象的分類進行能力認可，共有17種細分的方法，包括RT(含DR、CR)、UT(含TOFD、PAUT)、MT、PT、ET、AT、LT等。NATA主要從服務、產(chǎn)品、決定因素、技術、程序、限制/范圍等方面對認可能力范圍進行表述，如表1所示。表1NATA認可的某無損檢測機構部分能力范圍服務產(chǎn)品決定因素技術無損檢測材料性能和內部完整性包層金屬板；鑄件-鑄鐵、鋼和合金鋼；復合材料；軋制或鍛造鋁制品；軋制或鍛鋼產(chǎn)品；焊接接頭-鐵素體材料；焊接接頭-鈦和鈦合金等不連續(xù)的射線檢測和表征膠片射線照像鑄件-鑄鐵、鋼和合金鋼；鑄件-有色金屬和合金；復合材料；金屬管件-鐵磁性材料；管道-非鐵磁性材料；軋制或鍛制鋁制品不連續(xù)的超聲檢測和表征A掃描能力;自動衍射時差法(TOFD)；手動衍射時差法(TOFD)NATA認可能力范圍注重對產(chǎn)品特征的描述，產(chǎn)品劃分明確給出材料種類、制造工藝等，如“軋制或鍛造鋁制品；焊接接頭-鈦和鈦合金”；在檢測技術中，盡可能給出了細化的描述，如“膠片射線照像、手動衍射時差法超聲檢測”。但這些描述未涉及具體檢測方法標準。IANZ按照無損檢測技術的種類及檢測產(chǎn)品材料、制造工藝特點給出認可范圍，在無損檢測領域分類中包含了RT、UT、TOFD、MT、PT、ET、AE、VT和其他特殊檢測等19項無損檢測技術。認可的能力范圍中包含材料和產(chǎn)品、檢測方法類型和范圍、檢測方法標準等描述。SAC按照無損檢測技術、檢測的材料/產(chǎn)品、標準方法/技術等幾個方面對無損檢測能力進行描述，給出了認可的具體檢測方法標準，專業(yè)范圍包括UT、TOFD、PAUT、MT、PT、ET、VT、PMI(材料鑒別)、IT(紅外)、其他方法等，如表2所示。表2SAC認可的某無損檢測機構部分能力范圍無損檢測技術檢測的材料/產(chǎn)品標準方法/技術相控陣超聲檢測(PAUT)通用標準所包含的所有材料、產(chǎn)品及焊接件通用標準ASMEBPVCV-2017ISO10893:2011衍射時差法(TOFD)通用標準所包含的所有材料、產(chǎn)品及焊接件通用標準ASMEBPVCV-2017ISO10893:2011UKAS按照機構從事的檢測活動提供實驗室和檢驗機構認可服務。認可的實驗室分為固定場所和非固定場所，認可的無損檢測方法包括RT、UT、MT、PT、ET、LT等。認可的能力范圍中包含材料和產(chǎn)品、檢測方法類型和范圍、檢測方法標準等描述。除了NATA的能力范圍描述沒有給出具體檢測方法標準外，其他機構給出的能力范圍描述很接近，認可的能力范圍中有材料和產(chǎn)品、檢測方法類型和范圍、檢測方法標準等描述。但NATA給出的檢測對象描述很具體，包括材料、形狀、制造工藝等詳細信息。各認可機構針對無損檢測領域的能力認可都制定了認可的評審規(guī)范，對人員資質、設備校準、方法驗證、環(huán)境控制、不確定評定等都提出了相應要求。國外認可機構對無損檢測技術能力認可評審涉及到的專業(yè)包括RT(含DR、CR)、UT(含TOFD、PAUT)、MT、PT、ET、AE、VT、IT、綜合無損檢測技術等，目前還未見針對工業(yè)CT檢測能力的認可規(guī)定和認可范例。國內情況我國的實驗室認可活動可以追溯到1980年，當時原國家標準局和原國家進出口商品檢驗局共同派員組團參加了當年在法國巴黎召開的國際實驗室認可合作會議(ILAC)。20世紀80、90年代，我國多個行業(yè)及部門開展了實驗室能力認可及評定工作。2002年，我國在原中國實驗室國家認可委員會(CNACL)和中國國家進出口商品檢驗實驗室認可委員(CCIBLAC)的基礎上成立了新的中國實驗室國家認可委員會(CNAL)，標志著我國統(tǒng)一的實驗室國家認可制度的建立，2006年CNAL改為中國合格評定國家認可委員會(CNAS)。截止到2020年6月，我國通過CNAS認可的檢測實驗室有8887家，校準實驗室有1355家，檢驗機構有630家，認可數(shù)量全球第一。我國的實驗室能力認可準則也經(jīng)歷了ISO/IEC導則25:1990、ISO/IEC17025:1999、ISO/IEC17025:2005、ISO/IEC17025:2017等多次轉換。最新的CNAS認可準則為CNAS-CL01:2018(ISO/IEC17025:2017)。針對無損檢測能力認可，CNAS在基本認可準則的基礎上，先后發(fā)布了CNAS-CL14:2003《實驗室能力認可準則在無損檢測領域的應用說明》、CNAS-CL14:2006、CNAS-CL14:2010、CNAS-CL01-A006:2018《檢測和校準實驗室能力認可準則在無損檢測領域的應用說明》等文件，對人員、設備、檢測方法和工藝、環(huán)境等提出了具體要求，對推動我國實驗室認可制度在無損檢測領域中的應用發(fā)揮了重要作用。目前在CNAS-CL01-A006:2018準則中，涉及到的檢測方法包括射線、超聲、磁粉、滲透、渦流、聲發(fā)射等。根據(jù)標準CNAS-AL06:2015《實驗室認可領域分類》，無損檢測屬于14個檢測領域中第11個領域，按照產(chǎn)品的種類和應用行業(yè)下設10個子領域，包括金屬材料、金屬制品、特種設備、鋼結構船舶、民航器、民用核安全設施、海上石油鉆井裝置、電力工業(yè)設備、兵器航空航天等，包含的檢測方法有射線、超聲、磁粉、滲透、渦流、聲發(fā)射、漏磁、目視、泄漏、紅外、涂層檢測等11種檢測方法。檢測能力描述按照檢測對象、項目/參數(shù)、領域代碼、檢測標準、說明及備注等展開。我國無損檢測認可實驗室技術能力的典型描述如表3所示。表3無損檢測認可實驗室技術能力的典型描述檢測對象項目/參數(shù)領域代碼檢測標準(方法)名稱及編號(含年號)說明金屬材料1射線檢測110101GB/T5677-2018《鑄件射線照相檢測》-2超聲波檢測110102GB/T6402-2008《鋼鍛件超聲檢測方法》-壓力容器1磁粉檢測110303NB/T47013.4-2015《承壓設備無損檢測第4部分:磁粉檢測》只做磁軛法2滲透檢測110304NB/T47013.5-2015《承壓設備無損檢測第5部分:滲透檢測》不做熒光滲透國內外認可機構能力表述及認可要求對比表4各認可機構對無損檢測能力認可表述對比由表4可以看出，除了NATA沒有給出具體檢測方法標準外，其他機構在能力范圍表述方面很接近，從認可的能力范圍中可以看到具體的檢測對象、檢測項目、檢測技術及檢測標準。但國外幾家機構對檢測對象的描述更加細化，包括材料種類(鋼、鋁等)、制造工藝(鑄造、鍛造、焊接等)等信息，NATA甚至對檢測對象的形狀結構(板、管等)也有描述。CNAS對認可檢測對象描述相對宏觀，如金屬材料、壓力容器等。在認可要求方面，國內外認可機構都是在ISO/IEC17025:2017認可準則基礎上，針對無損檢測領域的特殊性，制定了細化的補充文件，對結構、資源(人員、設施和環(huán)境條件、設備等)、過程(檢測方法)等給出了具體規(guī)定。但從現(xiàn)有的資料看，國內外機構的相關要求主要是針對常規(guī)無損檢測方法的，沒有對工業(yè)CT、DR、CR等無損檢測新技術提出具體要求。國內外機構在結構方面，強調了崗位設置、技術監(jiān)督、在非固定場所檢測等要求；在人員方面，強調了人員持證資格、發(fā)證機構等要求；在設施和環(huán)境條件方面，細化了安全防護等要求；在設備方面，強調了校準和核查的要求(含標準試塊、對比試件等)；在過程方面主要強調了檢測工藝規(guī)程等。NATA、SAC等機構也給出了無損檢測領域測量不確定度評定的具體指導文件，目前CNAS還沒有這方面的文件。3無損檢測新技術認可面臨的主要問題及措施建議01主要問題隨著無損檢測新技術的應用和發(fā)展，無損檢測新技術能力認可需求越來越多，給認可評審工作提出了新的要求。過去基本上參照常規(guī)無損檢測應用說明開展了相應的認可工作，有部分認可范例，積累了一定的實踐經(jīng)驗。但是與常規(guī)無損檢測技術相比，無損檢測新技術的重要特征是數(shù)字化、圖像化、智能化，在人員要求、設備配置、檢測方法等方面有自身的顯著特點，參照常規(guī)無損檢測方法的認可要求評審無損檢測新技術，存在明顯局限性。主要問題可以歸結為以下幾點：(1)認可準則應用說明對無損檢測專業(yè)類別覆蓋不全面。CNAS-CL01-A006:2018認可準則只涉及RT、UT、MT、PT、ET、AE等專業(yè)類別，內容沒有覆蓋工業(yè)CT、DR、CR、TOFD、PAUT等無損檢測新技術，MFL、IT、LT、H/S、GW等一些非常規(guī)的無損檢測技術在應用說明中也未涉及。隨著無損檢測新技術認可需求的快速增長，現(xiàn)行CNAS-CL01-A006:2018無損檢測應用說明認可文件亟需修訂，為評審工作提供依據(jù)。(2)需要對無損檢測新技術認可關鍵環(huán)節(jié)識別和表征進行研究。一是人員方面，目前CNAS要求UT、RT無損檢測授權簽字人具有Ⅲ級資格，要求其他方法的授權簽字人具有Ⅱ級資格，而工業(yè)CT、DR、CR、TOFD、PAUT等新技術通常比常規(guī)超聲檢測和膠片照相檢測技術更復雜，對檢測人員要求更高，如何確定授權簽字人的技術資格等級值得探討。對人員資格要求過高，將導致很多機構達不到要求，影響無損檢測新技術領域認可工作的開展；要求過低也會導致CNAS認可工作出現(xiàn)風險。解決這個問題一方面要考慮資格證書的可獲得性情況，另一方面也要考慮不同人員資格鑒定機構認可資格的等效性、不同等級資格人員的知識結構要求等方面的情況。二是設備方面，目前工業(yè)CT、DR、CR等無損檢測新技術涉及到的儀器設備校準方法尚未建立，也缺少專門的校準機構，設備性能指標測試的標準試塊(標準器件)也不統(tǒng)一，如何對設備進行校準、如何確認設備滿足檢測方法要求等仍需要研究。另外，新版認可準則對儀器設備的期間核查也提出了新的要求，強調了對設備性能的核查，并要求根據(jù)設備的穩(wěn)定性和使用情況等識別哪些設備需要進行期間核查。三是檢測方法方面，無損檢測新技術與常規(guī)無損檢測技術相比應用還不夠普及，雖然也制定了不少檢測標準，但國內外針對無損檢測新技術領域的能力驗證活動開展得較少，如何確定實驗室能力驗證和方法確認的有效性需要進行研究。測量不確定度評定過去一直是無損檢測機構的薄弱環(huán)節(jié)，是否有必要對其進行評定也存在一定爭議。但從新技術認可角度來看，既要解決評定的必要性問題，也要關注評定結果的有效性問題。如有些機構采用工業(yè)CT檢測零件尺寸，顯然，在這種應用場景下，給出測量結果不確定度應該是認可技術能力的基本要求。(3)評審員對無損檢測新技術的評審尺度把握不一致，存在認可風險。由于缺少科學、合理、統(tǒng)一的無損檢測新技術認可評審指導文件，在無損檢測新技術能力評審方面，不同評審員之間的認識會有差異，和實驗室專業(yè)人員之間的認識也經(jīng)常出現(xiàn)偏差，評審尺度掌握不一致。另外實驗室認可的領域代碼中對各類無損檢測新技術的體現(xiàn)不夠充分，很難從領域代碼中識別出技術評審員擅長的專業(yè)，熟悉常規(guī)檢測的技術評審員不一定熟悉非常規(guī)的檢測技術及無損檢測新技術。02措施建議針對這些問題，可以考慮采取以下措施：(1)大力開展無損檢測新技術認可關鍵技術研究工作，對無損檢測新技術能力特點及關鍵環(huán)節(jié)進行分析研究。分別對