工業(yè)CT(簡稱ICT),,即工業(yè)計算機斷層掃描成像,,具有直觀、準確,、無損傷等特點,,主要用于工業(yè)構件的無損檢測。其原理主要是:通過掃描工件得到斷層投影值,,然后通過圖像重建算法重建出斷層圖像,。
將CT技術應用于工業(yè)無損檢測大致始于上世紀70年代中后期,zui初的研究工作是在醫(yī)用CT所用的,,射線源能量較低,,穿透能力有限,而機械掃描系統(tǒng)又是專門為人體設計,,因此,,在檢測高密度及大體積物體方面存在著明顯局限性。從70年代末到80年代初,,美軍針對飛機渦輪葉片及火箭發(fā)動機的檢測,,提出并實施了幾個重要研究計劃,對工業(yè)CT技術的發(fā)展起了推動作用,。進入90年,,隨著計算機科學的進步和新材料研究的進展,工業(yè)CT裝置的性能逐漸提高,,成本逐漸下降,。目前,工業(yè)CT已成為一種實用化的無損檢測手段,,廣泛應用于航天,、航空、軍事,、核能,、石油、電子,、機械,、新材料研究,、海關及考古等多種領域,檢測對象種類繁多,,例如火箭發(fā)動機,、核燃料、石油巖芯,、精密鑄件和鑄件,、汽車輪胎、陶瓷及復合材料,、化石等,。
從本質講,工業(yè)CT是一種射線檢測技術,,與射線照相,、實時成像有一些共同之處,如檢測時需要足夠高的射線能量以穿透工件,,同時,,它不受被檢工件的材料種類、外形,、表面狀況的限制,,檢測現(xiàn)場有防護設施等。與常規(guī)射線檢測技術相比,,主要優(yōu)點有:
表1為工業(yè)CT技術,、超聲檢測技術(UT)和射線照相檢測技術(RT)的性能比較,。
性能特征 | UT | RT | 工業(yè)CT |
受工件表面狀況影響 | 大 | 一般 | 無影響 |
受工件復雜結構影響 | 大 | 較大 | 無影響 |
檢測氣孔能力 | 一般 | 強 | 強 |
檢測針孔能力 | 差 | 一般 | 強 |
檢測夾雜能力 | 一般 | 一般 | 強 |
密度變化能力 | 一般 | 一般 | 較強 |
裂紋能力 | 較強 | 一般 |
工業(yè)CT*的有點是的它在無損檢測中的應用日益廣泛,由于工業(yè)CT圖像直觀,,圖像灰度與工件材料、幾何結構,、組分及密度特性相對應,,不僅能得到缺陷的形狀、位置及尺度等信息,,結合密度分析技術,,還可以確定缺陷的性質,使長期以來困擾無損檢測人員的缺陷空間定位,,深度定量及綜合定性問題有了更直接的解決途徑,。工業(yè)CT圖像充分再現(xiàn)了工件材料的組成特性,所以,,三維工業(yè)CT圖像對復雜結構件檢測及關鍵部件裝配質量分析有實際意義,,可驗證產品尺寸和裝配情況是否符合設計要求。
2,、工業(yè)CT應用實例
2.1工件內部氣孔 裂紋等缺陷檢測
對產品的檢測結果表明,,工業(yè)CT設備對氣孔、夾雜,、針孔,、縮孔、分層,、裂紋等各種常見的缺陷具有很高的探測靈敏度,,一定范圍內能夠的測定缺陷的幾何尺寸。
由于復雜零件的結構限制,,某些部位的缺陷用傳統(tǒng)的射線照相或超聲檢測方法無法進行探傷,。圖1a為某鑄件的工件CT檢測圖像,在鑄件內部發(fā)現(xiàn)了大量直徑0.3mm以下的氣孔,,圖1b是另一鑄件關鍵部位的CT檢測圖像,,圖中發(fā)現(xiàn)了直徑0.2mm以下的高密度夾雜,而采用所有常規(guī)無損檢測方法均無法對該部位的缺陷進行有效的探傷,。
圖1 鑄件CT檢測圖像
2.2焊縫質量診斷
工業(yè)CT裝置用于焊接質量檢測,,能夠為技術人員提供準確的焊縫質量數(shù)據(jù),為焊接工藝的改進提供依據(jù),。圖4是鈹焊接件垂直焊縫和平行焊縫掃描獲得的CT圖像,,左圖上可測量熔池深度、有效焊深,、表面焊寬等數(shù)據(jù),,右圖揭示了焊縫根部縮孔的分布及尺寸,。
圖4 垂直焊縫掃描(左)和平行焊縫掃描(右)CT圖像
本文摘自:核電子學與探測技術
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