工業CT技術特點及應用實例

    工業CT(簡稱ICT)，即工業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動機的檢測，提出并實施了幾個重要研究計劃，對工業CT技術的發展起了推動作用。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CT裝置的性能逐漸提高，成本逐漸下降。目前，工業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。

1. 工業CT技術特點

   從本質講，工業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，檢測現場有防護設施等。與常規射線檢測技術相比，主要優點有：

1. 工業CT能給出檢測工件的二維或三維圖像，目標不受周圍細節特征的遮擋，圖像容易識別，從圖像上可以直接獲得目標特征的空間位置、形狀及尺寸信息，常規射線檢測技術是將三維物體投影到二維平面上，造成圖像信息疊加，評定圖像需要有一定的經驗，難以對目標進行準確定位和定量測量。
2. 工業CT具有突出的密度分辨能力，高質量的CT圖像密度分辨率甚至可達到0.3%比常規的無損檢測技術高一個數量級。
3. 采用高性能探測器的工業CT，探測器的動態響應范圍可達106以上，遠高于膠片和圖像增強器。
4. 工業CT圖像是數字化的結果，圖像便于存儲、傳輸、分析和處理。

      表1為工業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。

    工業CT*的有點是的它在無損檢測中的應用日益廣泛，由于工業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CT圖像充分再現了工件材料的組成特性，所以，三維工業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，在鑄件內部發現了大量直徑0.3mm以下的氣孔，圖1b是另一鑄件關鍵部位的CT檢測圖像，圖中發現了直徑0.2mm以下的高密度夾雜，而采用所有常規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據，為焊接工藝的改進提供依據。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、表面焊寬等數據，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