纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料工業(yè)計(jì)算機(jī)層析成像(CT)檢測方法國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會IGB/T38535—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國建筑材料聯(lián)合會提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國纖維增強(qiáng)塑料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC39)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所、常州天馬集團(tuán)有限公司、北京玻璃鋼研究設(shè)計(jì)院有限公司、山東祥瑞模具有限公司、中國兵器科學(xué)院寧波分院、矩陣科工檢測技術(shù)(北京)有限公司、中國航發(fā)北京航空材料研究院、航天材料與工藝研究所、西安航天復(fù)合材料研究所、天津三英精密儀器1GB/T38535—2020纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料工業(yè)計(jì)算機(jī)層析成像(CT)檢測方法本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料工業(yè)計(jì)算機(jī)層析成像(CT)檢測的檢測原理、一般要求、檢本標(biāo)準(zhǔn)適用于纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料分層、裂紋、氣孔、夾雜等內(nèi)部缺陷的工業(yè)計(jì)算機(jī)層析成像(以下簡稱工業(yè)CT)檢測。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是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GB18871電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)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GBZ98放射工作人員健康要求GBZ117工業(yè)X射線探傷放射防護(hù)要求3檢測原理X射線透照被檢件的某一截面，能量發(fā)生衰減，通過探測器采集射線衰減信息，將衰減信息輸入計(jì)算機(jī)，利用圖像重建算法得到被檢件截面透射后的二維或三維圖像。4一般要求4.1檢測人員4.1.1從事纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料工業(yè)CT檢測的人員應(yīng)取得相應(yīng)的技術(shù)資格證書。4.1.2檢測人員的健康狀況應(yīng)符合GBZ98的規(guī)定，并經(jīng)過輻射防護(hù)知識培訓(xùn)，取得資格證書。4.1.3檢測人員在工作時(shí)，應(yīng)佩戴個(gè)人劑量計(jì)，個(gè)人劑量計(jì)應(yīng)定期送有關(guān)部門進(jìn)行檢測，檢測人員的吸收劑量限值應(yīng)符合GB18871的規(guī)定。4.2檢測環(huán)境4.2.1檢測室輻射防護(hù)安全要求應(yīng)符合GBZ117、GB18871中的規(guī)定。4.2.2檢測室溫度10℃~35℃、相對濕度小于85%。4.2.3通風(fēng)、照明等其他環(huán)境條件應(yīng)符合GB/T29070中的規(guī)定。2GB/T38535—2020工業(yè)CT檢測系統(tǒng)的空間分辨率應(yīng)優(yōu)于2.0lp/mm(10%調(diào)制度下),密度分辨率應(yīng)優(yōu)于0.5%。實(shí)5.2.2.2工業(yè)CT檢測系統(tǒng)的探測器為線陣探測器時(shí)，切片厚度應(yīng)在使用范圍內(nèi)可調(diào)，以滿足不同的檢測需要。動控制性能應(yīng)進(jìn)行定期核查。密度分辨率和空間分辨率，宜采用GB/T29069進(jìn)行測試。6對比試樣參見附錄A。探測器的本底校正和增益校正等。7.3工藝參數(shù)的選擇證穿透被檢件的最大穿透厚度。被檢測部位最大穿透厚度可通過圖1的箭頭所示方向進(jìn)行測量或計(jì)算。射線穿透率為10%~3GB/T38535—202020%時(shí)的射線能量。附錄B給出了玻璃纖維/環(huán)氧樹脂和碳纖維/環(huán)氧樹脂在X射線穿透率為10%~20%時(shí)對應(yīng)的透照電壓。材料種類有變化時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用。a)圓環(huán)形b)圓形c)正方形d)長方形圖1最大穿透厚度的確定7.3.1.3在檢測條件允許的情況下，宜選用較高的管電流。注：選用較高的管電流，可以提高射線源強(qiáng)度，提高投影圖像的信噪比，從而縮短掃描時(shí)間，提高掃描效率。7.3.1.4在射線能量和射線強(qiáng)度允許情況下，宜選擇較小的射線源焦點(diǎn)尺寸。7.3.1.5將濾波片放置在射線源一測，可減少X射線能譜中的低能成分，降低射束硬化的影響。7.3.2掃描位置的確定掃描時(shí)，被檢件掃描成像位置的計(jì)算公式見式(1)?！街校篠OD——射線源焦點(diǎn)至被檢件中心的距離，單位為毫米(mm);SDD——射線源焦點(diǎn)至探測器之間的距離，單位為毫米(mm);M幾何放大倍數(shù)。幾何放大倍數(shù)宜選擇工業(yè)CT檢測系統(tǒng)的最佳放大倍數(shù)，其計(jì)算見式(2)。式中：Mopt——最佳放大倍數(shù)；…………a——射線源焦點(diǎn)尺寸，單位為毫米(mm)。當(dāng)檢測系統(tǒng)無法使用最佳放大倍數(shù)時(shí)，M應(yīng)選擇在保證機(jī)械安全及其他工藝參數(shù)允許條件下Mo的最接近值。7.3.3掃描方式的選擇層析CT宜采用線陣探測器二代(TR)或三代(OR)掃描方式；三維CT掃描宜采用面陣探測器。TR掃描方式適合于被檢件幾何尺寸較大，射線扇形束不應(yīng)包含整個(gè)被檢件的情形；OR掃描方式適合于射線扇形束包含整個(gè)被檢件的情形。7.3.4掃描參數(shù)的確定7.3.4.1線陣探測器每圈采集投影數(shù)應(yīng)不小于1800,面陣探測器每圈采集投影數(shù)應(yīng)不小于360。7.3.4.2在檢測條件允許情況下，宜選擇較長的積分時(shí)間；較大的采集圖像合并數(shù)和較高的圖像采集幀頻。4GB/T38535—20207.3.5切片的選擇7.3.5.1切片位置應(yīng)根據(jù)被檢件圖紙或者檢測要求，采用DR圖像定位或直接測量確定。切片數(shù)量應(yīng)滿足檢測要求。7.3.5.2根據(jù)檢測要求，選擇合適的切片厚度。對于線陣探測器系統(tǒng)，切片厚度通過調(diào)節(jié)后準(zhǔn)直器來設(shè)置；對于面陣探測器系統(tǒng)，切片厚度由探測器探元縱向排列密度和軟件設(shè)置確定。7.4工藝卡的編制檢測前，應(yīng)編制工業(yè)CT檢測工藝卡，工藝卡中一般應(yīng)包括以下內(nèi)容：工藝卡編號、被檢件名稱、纖7.5掃描檢測7.5.1按選擇的檢測工藝參數(shù)對對比試樣進(jìn)行檢測，確認(rèn)檢測工藝參數(shù)。7.5.2將被檢件放置在CT掃描系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺中心，保證被檢件的待檢部位處于射線束中心區(qū)域且始終在探測器的有效成像區(qū)域。7.5.3進(jìn)行被檢件掃描，獲取滿足要求的CT圖像。7.6圖像重建和處理7.6.1圖像重建7.6.1.1圖像重建范圍應(yīng)大于被檢件成像部位的最大斷面，被檢件圖像應(yīng)占整幅CT圖像的2/3左右，CT圖像不應(yīng)具有影響結(jié)果評判的偽影。7.6.1.2重建矩陣大小應(yīng)滿足缺陷檢測要求，最小缺陷特征至少由2×2個(gè)像素顯示。7.6.2圖像處理7.6.2.1根據(jù)需要，選取灰度、放大、二維或三維等圖像顯示方式。7.6.2.2通過對比度、亮度調(diào)整方式等得到便于觀察分析的圖像。8結(jié)果評定8.1缺陷類型8.1.1根據(jù)圖像的形狀、像素值、灰度值、尺寸等對缺陷進(jìn)行分析判斷，采用缺陷CT密度比值進(jìn)行缺陷類型的識別。8.1.2缺陷CT密度比值的計(jì)算見式(3)。式中：X——缺陷CT密度比值；A——非缺陷區(qū)域CT密度5次測量的平均值；B———缺陷區(qū)域CT密度5次測量的平均值。8.1.3部分纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料缺陷類型和缺陷CT密度比值范圍參見附錄C。部分纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料內(nèi)部缺陷工業(yè)CT圖參見附錄D。5GB/T38535—20209記錄與報(bào)告記錄至少應(yīng)包括如下內(nèi)容：a)記錄編號；b)委托單位；f)本標(biāo)準(zhǔn)編號及檢測方法；g)檢測示意圖；h)檢測數(shù)據(jù)及結(jié)果；i)檢測人員；j)檢測日期等。a)報(bào)告編號；b)委托單位；d)檢測日期；e)本標(biāo)準(zhǔn)編號及檢測方法；g)檢測結(jié)果；6GB/T38535—2020(資料性附錄)對比試樣的制作A.1氣孔對比試樣A.1.1氣孔對比試樣的材料應(yīng)與被檢件射線吸收特性相同或相近，基本結(jié)構(gòu)見圖A.1。A.1.2氣孔對比試樣直徑D與被檢件最大穿透厚度尺寸應(yīng)一致，對比試樣高度H為10mm。A.1.3氣孔缺陷直徑d分別為0.20mm、0.40mm、0.60mm、0.80mm、1.0mm。單位為毫米說明：D—-氣孔對比試樣直徑；d——?dú)饪兹毕葜睆?。圖A.1氣孔對比試樣結(jié)構(gòu)圖A.2夾雜對比試樣A.2.1夾雜對比試樣材料應(yīng)與被檢件射線吸收特性相同或相近，基本結(jié)構(gòu)見圖A.2。A.2.2夾雜對比試樣直徑D與被檢件最大穿透厚度尺寸應(yīng)一致，對比試樣高度H為10mm。A.2.3夾雜直徑d分別為0.20mm、0.40mm、0.60mm、0.80mm、1.0mm。A.2.4夾雜缺陷材質(zhì)應(yīng)根據(jù)檢測需求確定。7GB/T38535—2020d——夾雜缺陷直徑。圖A.2夾雜對比試樣結(jié)構(gòu)圖A.3分層對比試樣A.3.1分層對比試樣的材料應(yīng)與被檢件射線吸收特性相同或相近，基本結(jié)構(gòu)見圖A.3。A.3.2分層對比試樣外徑為D?、內(nèi)徑為D?,高度為H,具體尺寸可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。D?——分層對比試樣外徑；W——分層缺陷寬度。圖A.3分層對比試樣結(jié)構(gòu)圖8δ為0.10mm～0.40mm,高度H?根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖A.4裂紋對比試樣結(jié)構(gòu)圖9(資料性附錄)B.1穿透率定義射線穿透率為射線穿透過物體后，探測器接收到的射線光子數(shù)與射線源發(fā)射出的光子數(shù)之比。B.2穿透曲線定義被檢件(材料、厚度等)與工藝參數(shù)(電壓、電流等)之間關(guān)系的曲線。B.3制作步驟B.3.1確定被檢件合適的射線穿透率。B.3.2固定階梯試樣的掃描位置、射線源焦點(diǎn)等參數(shù)，改變電壓、電流，在探測器相應(yīng)范圍內(nèi)，對其進(jìn)行X射線透照，得到相同穿透率下不同厚度的透照電壓。B.3.3根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制透照電壓和穿透厚度的關(guān)系曲線。B.4穿透曲線碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料穿透率為10%～20%時(shí)的X射線穿透曲線見圖B.1,玻璃纖維/環(huán)氧復(fù)合材說明：序度/mm1——穿透率10%;2———穿透率15%;3——穿透率20%。探測器為NTB640線陣探測器；碳纖維/環(huán)氧樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)35%。圖B.1碳纖維/環(huán)氧X射線穿透曲線電壓/kV電壓/kV厚度/mm1——穿透率10%;3——穿透率20%。圖B.2玻璃纖維/環(huán)氧X射線穿透曲線GB/T38535—2020(資料性附錄)缺陷類型與缺陷CT密度比值范圍型的缺陷CT密度比值范圍見表C.1。缺陷類型缺陷CT密度比值分層氣孔高密度夾雜注：上述纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～50%。GB/T38535—2020(資料性附錄)典型缺陷工業(yè)CT圖像及缺陷CT值比值D.1圖D.1給出了纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料部分缺陷工業(yè)CT圖像。a)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料氣孔缺陷圖b)玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料夾雜缺陷圖c)玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料分層缺陷圖d)高硅氧增強(qiáng)復(fù)合材料夾