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工業(yè)CT實驗室認(rèn)可的基本情況

據(jù)粗略估計，目前國內(nèi)擁有工業(yè)CT檢測設(shè)備的單位超過400家，在役的各類工業(yè)CT檢測設(shè)備總數(shù)在600臺以上。

目前與工業(yè)CT檢測相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有40多項，包括國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)4項，美國材料試驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)(ASTM)8項，國家標(biāo)準(zhǔn)(GB)20項，國家標(biāo)準(zhǔn)(GJB)3項，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(HB、QJ、WJ等)12項。標(biāo)準(zhǔn)的類型有技術(shù)導(dǎo)則、檢測方法、設(shè)備性能測試方法等。

目前國內(nèi)只有11家實驗室通過了CNAS工業(yè)CT技術(shù)能力認(rèn)可。申請依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GJB 5312-2004《工業(yè)射線層析成像(CT)檢測》進(jìn)行認(rèn)可的實驗室最多，共有9家；其次是GB/T 29070-2012《無損檢測 工業(yè)計算機層析成像(CT)檢測 通用要求》，共有3家。其他如ASTM E1570-19《扇形束計算機層析成像(CT)檢查的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程》、GJB 5311-2004《工業(yè)CT系統(tǒng)性能測試方法》、HB 20118-2012《航空發(fā)動機用電子束焊接接頭工業(yè)射線層析成像(CT)檢測方法》等標(biāo)準(zhǔn)也有個別實驗室通過了認(rèn)可。

目前在用標(biāo)準(zhǔn)CNAS-AL06:2015《實驗室認(rèn)可領(lǐng)域分類》的第11大類為無損檢測，對工業(yè)CT技術(shù)沒有專門分類。雖然CNAS在無損檢測領(lǐng)域有不少專業(yè)的技術(shù)評審員，但熟悉工業(yè)CT技術(shù)的評審員所占比例較少，在評審員領(lǐng)域代碼中也難以識別。

工業(yè)CT檢測人員能力要求

按照標(biāo)準(zhǔn)CNAS-CL01:2018《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》6.2.2節(jié)的要求，實驗室應(yīng)將影響實驗室活動結(jié)果的各職能要求制定成文件，包括對教育、資格、培訓(xùn)、技術(shù)知識、技能和經(jīng)驗的要求。通常要求無損檢測人員在經(jīng)過資格認(rèn)證后，才能從事與取得的資格級別相應(yīng)的檢測工作。

標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9445-2015(ISO 9712:2012) 《無損檢測人員資格鑒定與認(rèn)證》沒有覆蓋工業(yè)CT技術(shù)。近年來，隨著工業(yè)CT技術(shù)的應(yīng)用，國際的工業(yè)CT檢測標(biāo)準(zhǔn)對人員資格提出了要求，如標(biāo)準(zhǔn)ISO 15708-3:2017《無損檢測 工業(yè)射線計算機層析成像檢測 第3部分: 操作和解釋》4.5.2節(jié)規(guī)定了CT圖像分析應(yīng)由有資格的人員來完成。

目前，ISO 9712-2012人員資格認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)正在修訂之中，據(jù)了解，標(biāo)準(zhǔn)ISO/CD 9712-2012草案已將射線檢測分為膠片照相、計算機層析成像(CT)、數(shù)字射線成像(DR)及計算機X射線攝影(CR)等4個專業(yè)，標(biāo)志著CT檢測專業(yè)在不久的將來也將納入人員資格認(rèn)證范圍。

我國工業(yè)CT檢測國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了工業(yè)CT檢測人員需取得相關(guān)資格證書的要求，如標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36232-2018《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》、GJB 5312-2004等。

2002年11月，國防科工委發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)GJB 9712-2002《無損檢測人員資格鑒定與認(rèn)證》，把計算機層析成像檢測納入人員資格認(rèn)證范圍，并在寧波建立了培訓(xùn)基地。

標(biāo)準(zhǔn)GJB 9712A-2008《無損檢測人員資格鑒定與認(rèn)證》進(jìn)一步完善了工業(yè)CT檢測人員資格認(rèn)證要求。

2003-2015年，國防無損檢測鑒認(rèn)委面向國防工業(yè)領(lǐng)域累計舉辦了13期工業(yè)CT培訓(xùn)班，頒發(fā)CT專業(yè)Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ級證書超過400張。

2016年，政府機構(gòu)改革和職能轉(zhuǎn)變，國防無損檢測鑒認(rèn)委不再開展無損檢測人員資格認(rèn)證工作，為了滿足工業(yè)CT無損檢測人員培訓(xùn)和資格認(rèn)證需要，2017年以來，航空、航天等行業(yè)以及無損檢測學(xué)會按照“統(tǒng)一培訓(xùn)，分別認(rèn)證”的模式，在寧波聯(lián)合舉辦了5期工業(yè)CT無損檢測人員培訓(xùn)班，累計頒發(fā)Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ級證書超過350張。

此外，重慶真測公司2008年以來也開展了工業(yè)CT專業(yè)Ⅰ，Ⅱ級人員培訓(xùn)工作，累計頒發(fā)中國機械工程學(xué)會無損檢測分會證書170張左右。

在具體培訓(xùn)和認(rèn)證時，各行業(yè)又有各自的特點，如航空、航天、中國機械工程學(xué)會無損檢測分會將工業(yè)CT專業(yè)歸為射線檢測類，按照射線檢測RT(CT)進(jìn)行培訓(xùn)和認(rèn)證；**行業(yè)目前還是執(zhí)行GJB 9712A-2008標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)CT單獨認(rèn)證；無損檢測分會將工業(yè)CT技術(shù)門類分為鑄件和焊縫等，航空、航天等行業(yè)則無技術(shù)門類之分。

工業(yè)CT檢測設(shè)備要求

工業(yè)CT檢測設(shè)備主要由射線源、探測器系統(tǒng)、機械掃描系統(tǒng)、重建及可視化系統(tǒng)等組成。與醫(yī)用CT不同，大多數(shù)工業(yè)CT都是根據(jù)用戶需求進(jìn)行定制化設(shè)計，設(shè)備之間的結(jié)構(gòu)、配置、功能特性、技術(shù)指標(biāo)、軟件等都同。不同射線源和探測器可組成不同的檢測系統(tǒng)，如單源單探(如微焦點射線源+線陣探測器)、雙源單探(如常規(guī)射線源和加速器射線源+線陣探測器)、雙源雙探(微焦點射線源和常規(guī)射線源+線陣和面陣探測器)等。射線源-機械掃描系統(tǒng)-探測器系統(tǒng)的組合對工業(yè)CT系統(tǒng)性能起決定作用，它決定了工業(yè)CT檢測試件范圍及可能獲得的信息質(zhì)量；重建及可視化系統(tǒng)是工業(yè)CT系統(tǒng)重要組成部分，它決定了如何在短時間內(nèi)重建出高質(zhì)量的CT圖像。

工業(yè)CT設(shè)備總體性能指標(biāo)主要包括檢測試件范圍、檢測時間、圖像質(zhì)量、缺陷檢測能力等。檢測試件范圍指標(biāo)包括試件材料、尺寸、重量等；檢測時間指標(biāo)包括掃描及重建時間；圖像質(zhì)量指標(biāo)包括空間分辨率、密度分辨率、偽像等；缺陷檢測能力是指發(fā)現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷的能力。

工業(yè)CT設(shè)備總體性能指標(biāo)是由各子系統(tǒng)的配置和性能指標(biāo)所決定的，配置不同，功能特性及性能指標(biāo)也不同。射線源的指標(biāo)包括射線能量、射線強度、焦點尺寸、劑量穩(wěn)定性等；探測器指標(biāo)包括探元尺寸、通道數(shù)量、串?dāng)_等；數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的指標(biāo)包括信噪比、穩(wěn)定性、動態(tài)范圍、采集速度、一致性等；機械系統(tǒng)指標(biāo)包括試件范圍(重量、尺寸等)、掃描方式(二代、三代或錐束)、掃描軸的定位精度、重復(fù)精度等；重建及可視化系統(tǒng)指標(biāo)包括重建算法、CPU(中央處理器)運行速度、內(nèi)存大小、圖像處理功能等。另外，工業(yè)CT成像質(zhì)量受射束硬化、散射、掃描及重建參數(shù)等多種因素影響，標(biāo)定、校正和工藝參數(shù)選擇等對最終的圖像質(zhì)量也有很大影響。

工業(yè)CT設(shè)備總體性能指標(biāo)之間通常相互制約，如采用高能直線加速器CT，具有高的射線穿透能力，可以檢測高密度及大尺寸試件，但由于其焦點尺寸通常較大，最終空間分辨率和缺陷檢測能力相對較差。微納焦點CT系統(tǒng)通常有很高的空間分辨率，可以發(fā)現(xiàn)小缺陷，但只能檢測幾毫米的小試樣。

CNAS-CL01:2018認(rèn)可準(zhǔn)則對設(shè)備校準(zhǔn)及核查提出了一系列要求，如設(shè)備投入使用或重新投入使用前，實驗室應(yīng)驗證其符合規(guī)定要求；用于測量的設(shè)備應(yīng)能達(dá)到所需的測量準(zhǔn)確度和(或)測量不確定度，以提供有效結(jié)果。

標(biāo)準(zhǔn)ASTM E1570-19和ISO 15708-4:2017 《無損檢測-工業(yè)射線計算機層析成像檢測 第四部分：驗證》規(guī)定了用于工業(yè)CT檢測的設(shè)備應(yīng)經(jīng)過驗證，在國內(nèi)外相關(guān)檢測方法標(biāo)準(zhǔn)中，對工業(yè)CT設(shè)備的性能核查也提出了具體要求。

不同工業(yè)CT檢測方法標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備性能核查的要求如表1所示：

由表1可以看出，空間分辨率、密度分辨率、缺陷檢測能力等都是核查的重點指標(biāo)。相比之下，現(xiàn)有國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備總體性能、組件性能、偽像、切片厚度及尺寸測量等方面的核查要求缺少細(xì)化規(guī)定。

由于目前國內(nèi)外還沒有統(tǒng)一的工業(yè)CT設(shè)備校準(zhǔn)規(guī)范，實際工作中，基本上采用核查的方法對系統(tǒng)性能進(jìn)行驗證。

不同標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的CT設(shè)備性能核查方法如表2所示：

國內(nèi)外對空間分辨率、密度(對比度)分辨率的核查方法大體相同，空間分辨率核查方法有圓盤法、絲型線對卡法、圓孔(方孔)線對卡法等，密度(對比度)分辨率核查方法有圓盤法、密度差法等，但不同測試方法測量結(jié)果之間有所差異，其等效性問題還有待深入研究。

缺陷的檢測能力、尺寸測量能力通常要求采用標(biāo)準(zhǔn)(對比)試件、參考標(biāo)準(zhǔn)(物體)比對的方法進(jìn)行驗證，ISO 15708-4:2017、ASTM E1570-19標(biāo)準(zhǔn)特別規(guī)定在用標(biāo)準(zhǔn)試件(或參考標(biāo)準(zhǔn))用于尺寸測量精度驗證時，應(yīng)對標(biāo)準(zhǔn)試件(或參考標(biāo)準(zhǔn))進(jìn)行計量溯源。

標(biāo)準(zhǔn)ISO 15708-4:2017對CT設(shè)備組件性能給出了一系列推薦性核查方法，GB/T 25758.1~5-2010給出了X射線焦點尺寸的測量方法。通過定期核查CT系統(tǒng)組件性能的變化，來監(jiān)控CT系統(tǒng)的穩(wěn)定性及檢測結(jié)果的一致性。

綜上所述，國內(nèi)外對工業(yè)CT的空間分辨率、密度分辨率、缺陷檢測能力、尺寸測量精度等關(guān)鍵指標(biāo)核查方面都有相關(guān)測試方法標(biāo)準(zhǔn)，核查的原理大體相同，采用的標(biāo)準(zhǔn)樣件各有特色；新的ISO 15708-4:2017標(biāo)準(zhǔn)對組件性能核查也提供了一些參考方法，國內(nèi)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)對這些內(nèi)容規(guī)定相對較少。

工業(yè)CT設(shè)備組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性能參數(shù)多，總體性能受組件性能影響，隨時間的推移，性能指標(biāo)會發(fā)生變化。為此，需要對設(shè)備性能進(jìn)行校準(zhǔn)和核查，以滿足檢測方法要求。

工業(yè)CT設(shè)備在驗收時，廠家一般要進(jìn)行性能的全面測試，提供設(shè)備性能滿足要求的合格證明文件。作為用戶，主要關(guān)注和應(yīng)用相關(guān)的性能指標(biāo)，如檢測等效鋼厚度、空間分辨率、密度分辨率、缺陷檢測能力等。

筆者建議以檢測目標(biāo)特征為導(dǎo)向，對設(shè)備性能進(jìn)行科學(xué)合理的校準(zhǔn)和核查。對于直接影響定量檢測結(jié)果或進(jìn)行精度驗證的標(biāo)準(zhǔn)試件(參考標(biāo)準(zhǔn))應(yīng)進(jìn)行定期校準(zhǔn)，如空間分辨率測試卡、密度分辨率測試卡、圖像尺寸參考標(biāo)準(zhǔn)件(如啞鈴球)等，校準(zhǔn)周期可為1年；對于總體性能、組件性能等應(yīng)進(jìn)行核查，核查的項目參數(shù)由實驗室根據(jù)各自設(shè)備的特點及設(shè)備使用情況等自行確定，至少應(yīng)包括以下內(nèi)容：

① 最大可檢產(chǎn)品等效鋼厚度; 

② 最佳空間分辨率;

③ 最佳密度分辨率;

④ 可檢測出的最小缺陷;

⑤ 尺寸測量精度。

檢測過程控制要點

 1. 檢測準(zhǔn)備

檢測前需要了解被檢測對象材料的種類、結(jié)構(gòu)、尺寸及檢測詳細(xì)要求，編寫工藝規(guī)程或工藝卡，并驗證是否可以滿足檢測需求，如能否滿足最小缺陷檢出、能否達(dá)到尺寸測量精度等。工藝規(guī)程或工藝卡的驗證可以使用標(biāo)準(zhǔn)(對比)試件來進(jìn)行，其材料、形狀尺寸、缺陷特征等應(yīng)盡量與被檢樣品相近。

 NO.2 設(shè)備校正

檢測前，需要對設(shè)備進(jìn)行校正(標(biāo)定)，通常包括探測器暗場及亮場、中心線、像素尺寸的校正。這些校正可以有效減少最終CT圖像中的噪聲、環(huán)形偽像等，提高缺陷檢出能力和尺寸測量精度。

 NO.3掃描工藝參數(shù)選擇

選擇合適的掃描工藝參數(shù)，包括射線能量、焦點尺寸、切片位置、切片厚度、掃描視場直徑、濾波方法、散射線校正、掃描時間等。

 NO.4 圖像重建及處理

選擇合適的重建參數(shù)及圖像處理方法，獲得高質(zhì)量的CT圖像。選取灰度、偽彩色、放大或二維、三維等圖像顯示方式，并通過全局或局部的對比度、亮度的調(diào)整，使圖像便于觀察。

 NO.4  結(jié)果的解釋、評價

對圖像進(jìn)行觀察和分析，識別結(jié)構(gòu)影像、缺陷影像及偽像等。根據(jù)圖像上細(xì)節(jié)特征的像素值、形狀及尺寸等信息，采用相關(guān)分析軟件，對圖像目標(biāo)細(xì)節(jié)特征進(jìn)行分析和解釋；根據(jù)檢測要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對CT圖像目標(biāo)特征作出定位、定性、定量及符合性等評價。

測量不確定度評定

工業(yè)CT被廣泛應(yīng)用于缺陷檢測、尺寸測量、密度表征、逆向重構(gòu)和孔隙率分析中，在這些應(yīng)用中，有時需要給出缺陷尺寸、樣品特征尺寸、區(qū)域面積、密度、孔隙率等定量檢測結(jié)果。按認(rèn)可準(zhǔn)則要求，這些需要給出定量檢測數(shù)據(jù)的實驗室應(yīng)有能力評定測量結(jié)果的不確定度，在一定的置信概率下保證測量結(jié)果的可靠性。

測量不確定度評定方法主要有GUM法、蒙特卡羅法、Globe法等。目前在無損檢測領(lǐng)域應(yīng)用最多的還是GUM法。GUM法又分為直接評定法和綜合評定法兩類。

工業(yè)CT實際應(yīng)用中可行的方法是綜合評定法，基本思路是將CT成像過程當(dāng)作一個“黑匣子”， 評定時只關(guān)注最終圖像，在正常的檢測條件下，對被檢件進(jìn)行多次重復(fù)性檢測，綜合考慮重復(fù)性因素引入的不確定度分量(包括人員、光子統(tǒng)計噪聲、機械系統(tǒng)精度、數(shù)據(jù)采集、重建算法、圖像顯示等)，在此基礎(chǔ)上再考慮標(biāo)準(zhǔn)試件的不確定度分量和測量標(biāo)尺等不確定分量等，最后進(jìn)行合理評定。有關(guān)工業(yè)CT在尺寸測量不確定評定方面的內(nèi)容，國內(nèi)已開展了相關(guān)研究工作。

值得注意的是，工業(yè)CT設(shè)備測量結(jié)果會存在系統(tǒng)誤差，為此，檢測前需采用與被檢測試件材料相同或相近的標(biāo)準(zhǔn)試件對設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，檢測后要對系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正；此外，隨著設(shè)備運行時間的增加，工業(yè)CT設(shè)備的性能也會變化，測量結(jié)果的不確定度也在變化，實驗室應(yīng)有能力識別穩(wěn)定性因素帶來的測量結(jié)果不確定度。

確保結(jié)果有效性及其他

為了確保檢測結(jié)果的有效性，CNAS-CL01:2018認(rèn)可準(zhǔn)則第7.7條規(guī)定了各種質(zhì)量控制方法，這些方法大多都可以應(yīng)用于工業(yè)CT檢測中。在外部質(zhì)控方面，國內(nèi)外還沒有通過標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 17043:2010《能力驗證提供者認(rèn)可準(zhǔn)則》認(rèn)可的工業(yè)CT檢測項目能力驗證計劃提供者(PTP)，外部質(zhì)量控制主要是通過實驗室之間的比對實施。

由于工業(yè)CT設(shè)備配置及性能差異較大，不同實驗室間比對時需要做好策劃工作，例如比對設(shè)備型號、樣品及方法選擇、結(jié)果評價方法確定等，通常是找能量相近、性能接近的工業(yè)CT設(shè)備進(jìn)行比對。在內(nèi)部質(zhì)量控制方面，可使用空間分辨率測試卡、密度分辨率測試卡等對性能指標(biāo)進(jìn)行測試、期間核查、留樣再測、報告結(jié)果審查、實驗室內(nèi)比對及盲樣測試等。

其他方面，還需要關(guān)注CNAS-CL01:2018認(rèn)可準(zhǔn)則對設(shè)施及環(huán)境條件控制的要求，如從事工業(yè)CT檢測的機構(gòu)應(yīng)取得政府環(huán)保部門頒發(fā)的《輻射安全許可證》，射線防護(hù)應(yīng)滿足GBZ 117-2015《工業(yè)X射線探傷放射防護(hù)要求》、GB 18871-2002《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)的要求，工業(yè)CT掃描室配備安全聯(lián)鎖、監(jiān)控及報警裝置等。隨著移動式工業(yè)CT的應(yīng)用，在非固定場所實施的工業(yè)CT檢測也應(yīng)滿足法律、法規(guī)及檢測方法的要求。