(高清版)GB∕T 38535-2020 纤维增强树脂基复合材料工业计算机层析成像（CT）检测方法

纤维增强树脂基复合材料工业计算机层析成像(CT)检测方法国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会IGB/T38535—2020本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由中国建筑材料联合会提出。本标准由全国纤维增强塑料标准化技术委员会(SAC/TC39)归口。本标准起草单位：中国兵器工业集团第五三研究所、常州天马集团有限公司、北京玻璃钢研究设计院有限公司、山东祥瑞模具有限公司、中国兵器科学院宁波分院、矩阵科工检测技术(北京)有限公司、中国航发北京航空材料研究院、航天材料与工艺研究所、西安航天复合材料研究所、天津三英精密仪器1GB/T38535—2020纤维增强树脂基复合材料工业计算机层析成像(CT)检测方法本标准规定了纤维增强树脂基复合材料工业计算机层析成像(CT)检测的检测原理、一般要求、检本标准适用于纤维增强树脂基复合材料分层、裂纹、气孔、夹杂等内部缺陷的工业计算机层析成像(以下简称工业CT)检测。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件GB18871电离辐射防护与辐射源安全基本标准GB/T29069无损检测工业计算机层析成像(CT)系统性能测试方法GB/T29070无损检测工业计算机层析成像(CT)检测通用要求GBZ98放射工作人员健康要求GBZ117工业X射线探伤放射防护要求3检测原理X射线透照被检件的某一截面，能量发生衰减，通过探测器采集射线衰减信息，将衰减信息输入计算机，利用图像重建算法得到被检件截面透射后的二维或三维图像。4一般要求4.1检测人员4.1.1从事纤维增强树脂基复合材料工业CT检测的人员应取得相应的技术资格证书。4.1.2检测人员的健康状况应符合GBZ98的规定，并经过辐射防护知识培训，取得资格证书。4.1.3检测人员在工作时，应佩戴个人剂量计，个人剂量计应定期送有关部门进行检测，检测人员的吸收剂量限值应符合GB18871的规定。4.2检测环境4.2.1检测室辐射防护安全要求应符合GBZ117、GB18871中的规定。4.2.2检测室温度10℃~35℃、相对湿度小于85%。4.2.3通风、照明等其他环境条件应符合GB/T29070中的规定。2GB/T38535—2020工业CT检测系统的空间分辨率应优于2.0lp/mm(10%调制度下),密度分辨率应优于0.5%。实5.2.2.2工业CT检测系统的探测器为线阵探测器时，切片厚度应在使用范围内可调，以满足不同的检测需要。动控制性能应进行定期核查。密度分辨率和空间分辨率，宜采用GB/T29069进行测试。6对比试样参见附录A。探测器的本底校正和增益校正等。7.3工艺参数的选择证穿透被检件的最大穿透厚度。被检测部位最大穿透厚度可通过图1的箭头所示方向进行测量或计算。射线穿透率为10%~3GB/T38535—202020%时的射线能量。附录B给出了玻璃纤维/环氧树脂和碳纤维/环氧树脂在X射线穿透率为10%~20%时对应的透照电压。材料种类有变化时，应根据实际情况选用。a)圆环形b)圆形c)正方形d)长方形图1最大穿透厚度的确定7.3.1.3在检测条件允许的情况下，宜选用较高的管电流。注：选用较高的管电流，可以提高射线源强度，提高投影图像的信噪比，从而缩短扫描时间，提高扫描效率。7.3.1.4在射线能量和射线强度允许情况下，宜选择较小的射线源焦点尺寸。7.3.1.5将滤波片放置在射线源一测，可减少X射线能谱中的低能成分，降低射束硬化的影响。7.3.2扫描位置的确定扫描时，被检件扫描成像位置的计算公式见式(1)。…………式中：SOD——射线源焦点至被检件中心的距离，单位为毫米(mm);SDD——射线源焦点至探测器之间的距离，单位为毫米(mm);M几何放大倍数。几何放大倍数宜选择工业CT检测系统的最佳放大倍数，其计算见式(2)。式中：Mopt——最佳放大倍数；…………a——射线源焦点尺寸，单位为毫米(mm)。当检测系统无法使用最佳放大倍数时，M应选择在保证机械安全及其他工艺参数允许条件下Mo的最接近值。7.3.3扫描方式的选择层析CT宜采用线阵探测器二代(TR)或三代(OR)扫描方式；三维CT扫描宜采用面阵探测器。TR扫描方式适合于被检件几何尺寸较大，射线扇形束不应包含整个被检件的情形；OR扫描方式适合于射线扇形束包含整个被检件的情形。7.3.4扫描参数的确定7.3.4.1线阵探测器每圈采集投影数应不小于1800,面阵探测器每圈采集投影数应不小于360。7.3.4.2在检测条件允许情况下，宜选择较长的积分时间；较大的采集图像合并数和较高的图像采集帧频。4GB/T38535—20207.3.5切片的选择7.3.5.1切片位置应根据被检件图纸或者检测要求，采用DR图像定位或直接测量确定。切片数量应满足检测要求。7.3.5.2根据检测要求，选择合适的切片厚度。对于线阵探测器系统，切片厚度通过调节后准直器来设置；对于面阵探测器系统，切片厚度由探测器探元纵向排列密度和软件设置确定。7.4工艺卡的编制检测前，应编制工业CT检测工艺卡，工艺卡中一般应包括以下内容：工艺卡编号、被检件名称、纤7.5扫描检测7.5.1按选择的检测工艺参数对对比试样进行检测，确认检测工艺参数。7.5.2将被检件放置在CT扫描系统转台中心，保证被检件的待检部位处于射线束中心区域且始终在探测器的有效成像区域。7.5.3进行被检件扫描，获取满足要求的CT图像。7.6图像重建和处理7.6.1图像重建7.6.1.1图像重建范围应大于被检件成像部位的最大断面，被检件图像应占整幅CT图像的2/3左右，CT图像不应具有影响结果评判的伪影。7.6.1.2重建矩阵大小应满足缺陷检测要求，最小缺陷特征至少由2×2个像素显示。7.6.2图像处理7.6.2.1根据需要，选取灰度、放大、二维或三维等图像显示方式。7.6.2.2通过对比度、亮度调整方式等得到便于观察分析的图像。8结果评定8.1缺陷类型8.1.1根据图像的形状、像素值、灰度值、尺寸等对缺陷进行分析判断，采用缺陷CT密度比值进行缺陷类型的识别。8.1.2缺陷CT密度比值的计算见式(3)。式中：X——缺陷CT密度比值；A——非缺陷区域CT密度5次测量的平均值；B———缺陷区域CT密度5次测量的平均值。8.1.3部分纤维增强树脂基复合材料缺陷类型和缺陷CT密度比值范围参见附录C。部分纤维增强树脂基复合材料内部缺陷工业CT图参见附录D。5GB/T38535—20209记录与报告记录至少应包括如下内容：a)记录编号；b)委托单位；f)本标准编号及检测方法；g)检测示意图；h)检测数据及结果；i)检测人员；j)检测日期等。a)报告编号；b)委托单位；d)检测日期；e)本标准编号及检测方法；g)检测结果；6GB/T38535—2020(资料性附录)对比试样的制作A.1气孔对比试样A.1.1气孔对比试样的材料应与被检件射线吸收特性相同或相近，基本结构见图A.1。A.1.2气孔对比试样直径D与被检件最大穿透厚度尺寸应一致，对比试样高度H为10mm。A.1.3气孔缺陷直径d分别为0.20mm、0.40mm、0.60mm、0.80mm、1.0mm。单位为毫米说明：D—-气孔对比试样直径；d——气孔缺陷直径。图A.1气孔对比试样结构图A.2夹杂对比试样A.2.1夹杂对比试样材料应与被检件射线吸收特性相同或相近，基本结构见图A.2。A.2.2夹杂对比试样直径D与被检件最大穿透厚度尺寸应一致，对比试样高度H为10mm。A.2.3夹杂直径d分别为0.20mm、0.40mm、0.60mm、0.80mm、1.0mm。A.2.4夹杂缺陷材质应根据检测需求确定。7GB/T38535—2020d——夹杂缺陷直径。图A.2夹杂对比试样结构图A.3分层对比试样A.3.1分层对比试样的材料应与被检件射线吸收特性相同或相近，基本结构见图A.3。A.3.2分层对比试样外径为D₁、内径为D₂,高度为H,具体尺寸可根据实际需要进行设计。D₁——分层对比试样外径；W——分层缺陷宽度。图A.3分层对比试样结构图8δ为0.10mm～0.40mm,高度H₁根据实际需要进行设计。图A.4裂纹对比试样结构图9(资料性附录)B.1穿透率定义射线穿透率为射线穿透过物体后，探测器接收到的射线光子数与射线源发射出的光子数之比。B.2穿透曲线定义被检件(材料、厚度等)与工艺参数(电压、电流等)之间关系的曲线。B.3制作步骤B.3.1确定被检件合适的射线穿透率。B.3.2固定阶梯试样的扫描位置、射线源焦点等参数，改变电压、电流，在探测器相应范围内，对其进行X射线透照，得到相同穿透率下不同厚度的透照电压。B.3.3根据试验数据绘制透照电压和穿透厚度的关系曲线。B.4穿透曲线碳纤维/环氧复合材料穿透率为10%～20%时的X射线穿透曲线见图B.1,玻璃纤维/环氧复合材说明：序度/mm1——穿透率10%;2———穿透率15%;3——穿透率20%。探测器为NTB640线阵探测器；碳纤维/环氧树脂质量分数35%。图B.1碳纤维/环氧X射线穿透曲线电压/kV电压/kV厚度/mm1——穿透率10%;3——穿透率20%。图B.2玻璃纤维/环氧X射线穿透曲线GB/T38535—2020(资料性附录)缺陷类型与缺陷CT密度比值范围型的缺陷CT密度比值范围见表C.1。缺陷类型缺陷CT密度比值分层气孔高密度夹杂注：上述纤维增强树脂基复合材料的树脂质量分数为20%～50%。GB/T38535—2020(资料性附录)典型缺陷工业CT图像及缺陷CT值比值D.1图D.1给出了纤维增强树脂基复合材料部分缺陷工业CT图像。a)碳纤维增强复合材料气孔缺陷图b)玻璃纤维增强复合材料夹杂缺陷图c)玻璃纤维增强复合材料分层缺陷图d)高硅氧增强复合材料夹