《DB32T 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》

ICS77.010

CCSH05

32

江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)

DB32/T4093-2021

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

Additivemanufacturing—Poredefectstestingformetalparts—Industrialcomputed

tomography（CT）method

2021-09-03發(fā)布2021-10-03實(shí)施

江蘇省市場監(jiān)督管理局??發(fā)布

DB32/T4093-2021

II

DB32/T4093-2021

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

1范圍

本文件規(guī)定了用工業(yè)計(jì)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(bào)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(rèn)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(jì)算機(jī)層析成像（CT）系統(tǒng)選型指南

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

GB/T29070無損檢測工業(yè)計(jì)算機(jī)層析成像（CT）檢測通用要求

GB/T34365無損檢測術(shù)語工業(yè)計(jì)算機(jī)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(zhǔn)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(zhǔn)面referenceplane

1

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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?jǐn)?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(gè)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disregardedpores

由供需雙方約定或儀器掃描質(zhì)量所限，可以忽略不計(jì)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)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。

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(jìn)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(diǎn)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(yùn)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(diǎn)不宜大于可忽略孔隙尺寸。

4.5計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要求

4.5.1計(jì)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、

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數(shù)據(jù)存檔等功能。

4.5.2計(jì)算機(jī)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(jì)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(biāo)要進(jìn)行定期檢定，每年不應(yīng)少于一次，推薦采

用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)對主要性

能指標(biāo)進(jìn)行測試，并記錄測試結(jié)果。

5檢測步驟

5.1檢測準(zhǔn)備

5.1.1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。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(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。

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)。

5.2對比試樣

根據(jù)檢測需要，設(shè)計(jì)制作孔隙缺陷對比試樣，測試系統(tǒng)的實(shí)際檢測能力。對比試樣的具體制作可在

實(shí)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(jìn)

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。

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(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）。

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

2

式中：?=1+(?/?)

M——最佳放大倍數(shù)；

d——探測器像素點(diǎn)尺寸，單位為毫米（㎜）；

a——射線源焦點(diǎn)尺寸，單位為毫米（㎜）。

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。

5.5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(yàn)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(shí)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(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。

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(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。

5.9圖像分析

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，對圖像進(jìn)行分析。

5.9.2采用半波閾值法對圖像邊界確認(rèn)。

5.9.3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。

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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(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。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。

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＜L2≤L1時(shí)），將該組孔隙識別為孔隙群。

此時(shí)，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(shí)，把該孔隙群視作單個(gè)孔隙處理，且最小孔隙間距的計(jì)算不再包含孔隙群內(nèi)的孔隙間

距。

說明：

L1——第一個(gè)孔的孔隙長度；

L2——第二個(gè)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(dāng)需要對制件總體缺陷情況進(jìn)行評估時(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。

5.10.3.2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(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

5

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選取情況，必要時(shí)附圖說明。

5.10.4孔隙數(shù)

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

5.10.5可忽略孔

當(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(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。基準(zhǔn)面的選取按附錄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(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5.10.1～5.10.5。

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(jì)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(gè)

表示基于第一個(gè)基準(zhǔn)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(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

5.13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。

6檢測記錄與報(bào)告

檢測記錄與報(bào)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(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、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；

e)檢測結(jié)果：根據(jù)檢測需求報(bào)告檢測結(jié)果，必要時(shí)附圖說明檢測部位在整個(gè)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(diǎn)模式焦點(diǎn)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(shí)間

測積分張數(shù)濾波方式

工圖像重建方法前/后準(zhǔn)直器

藝

圖像處理方法檢測時(shí)機(jī)

參

檢測方法標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)

檢測要求及注意事項(xiàng)：

編制人員/日期：

復(fù)核人員/日期：

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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(shí)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(biāo)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(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

C.2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(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a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。