ICS19.100 J04 中华人民共和国国家标准 GB/T31768.2—2015 无损检测 闪光灯激励红外热像法 第2部分:检测规范 Non-destructivetesting—Infraredflashthermography—Part2:Practice 2015-06-02发布 2016-03-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 GB/T31768《无损检测 闪光灯激励红外热像法》分为以下几个部分: ———第1部分:导则; ———第2部分:检测规范; ———第3部分:参考试块; ———第4部分:检测系统。 本部分为GB/T31768的第2部分。 本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本部分由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC56)提出并归口。 本部分起草单位:北京维泰凯信新技术有限公司、首都师范大学、中国航空工业集团公司北京航空 材料研究院、航天材料及工艺研究所、中国特种设备检测研究院、中国民用航空总局航空安全技术中心。 本部分主要起草人:陶宁、李晓丽、刘颖韬、伍颂、金万平、俞跃、李春光、张存林、郭广平。 ⅠGB/T31768.2—2015 无损检测 闪光灯激励红外热像法 第2部分:检测规范 1 范围 GB/T31768的本部分规定了采用闪光灯激励红外热像法进行无损检测的一般要求、检测工艺规 程、数据处理、检测报告。 本部分适用于材料和结构表面及近表面缺陷的检测。 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。 GB/T9445 无损检测 人员资格鉴定与认证 GB/T12604.9 无损检测 术语 红外检测 GB/T20737 无损检测 通用术语和定义 GB/T26643 无损检测 闪光灯激励红外热像法 导则 GB/T31768.4 无损检测 闪光灯激励红外热像法 第4部分:检测系统 3 术语和定义 GB/T12604.9、GB/T20737和GB/T26643界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 离散缺陷 discretedefect 缺陷尺寸小于单次检测范围的缺陷。 3.2 连续缺陷 extendeddefect 缺陷尺寸等于或大于单次检测范围的缺陷。 3.3 蓄热系数 thermaleffusivity 表征材料与外界交换热量的能力,常用e表示。定义为: e=κρC 式中: κ———导热系数,单位为瓦每米开尔文(W·m-1·K-1); ρ———密度,单位为千克每立方米(kg·m-3); C———比热容,单位为焦耳每千克开尔文(J·kg-1·K-1)。 4 一般要求 4.1 人员 4.1.1 满足GB/T9445的相关规定。 1GB/T31768.2—2015 4.1.2 熟悉相关法规、标准、规范,通过相应的资格鉴定与认证,或符合合同或采购单中的规定。 4.1.3 掌握红外的基础知识及闪光灯激励热像法的相关知识,能够操作红外检测系统。 4.1.4 了解被检测物体的相关制作工艺和检测要求。 4.2 检测系统 4.2.1 基本要求 应满足GB/T31768.4的相关规定。 应具有激励、探测、控制和数据处理等功能。 应具有连续、稳定的工作能力;热像仪探测温度灵敏度、空间分辨力、采集频率、工作波段和环境适 应性等应满足检测要求,应能进行非均匀性校正;闪光灯激励能量满足检测需求。 4.2.2 校验和校准 应满足GB/T31768.4的相关规定。 可定期或在需要时使用检测能力试件对检测系统进行检测能力校验。 可按照检测要求的温度范围及使用说明要求对热像仪定期进行温度校准。 4.3 检测条件和环境 应考虑外场和实验室条件的不同,可增加必要的辅助装置等。 应考虑温度、湿度、气流、日照、降水、沙尘及其他干扰等对设备工作的影响。 4.4 安全性 4.4.1 人员安全 检测人员应在与闪光灯隔离的工作区操作仪器,应对闪光灯工作区域设置明显的安全警告标志,防 止检测现场的工作人员直接暴露在闪光中。 4.4.2 设备安全 确保检测系统的安全使用,特别是加热装置和电力装备的安全使用。 应严格按照设备生产商的说明书操作使用设备。 4.4.3 环境 不允许在易燃、易爆的环境中操作闪光灯。 5 检测工艺规程 5.1 检测目的和要求 5.1.1 应了解被测物体的材料、结构特征、缺陷类型和表面状况,明确检测目的和具体要求。 5.1.2 外场检测时应提前了解检测条件和环境,以确定检测方案。 5.2 检测方案 应在与客户充分沟通后制定检测方案。检测方案的制定人员应符合4.1.2的规定。检测方案参考 要素参见附录A。宜参考检测方案制定检测工艺或作业指导书。 2GB/T31768.2—2015 5.3 检测准备 5.3.1 参考试件 根据需要选择检测能力试件、热激励均匀性试件和对比试件。 5.3.2 检测系统 对系统进行正确连接,并做必要的调试,确定其工作正常。 根据现场检测条件,可增加辅助设施。例如便携电源、延长电缆等。 5.3.3 被检测物体 登记必要的信息,例如,被检测物体的名称、编号、材料、结构、检测部位等,必要时,应留存可见光 照片。 对被检测表面做必要的清洁工作,消除表面污渍的影响。明显肉眼可见的表面特征或无法清除的 污渍应该予以记录。表面污渍对检测结果的影响示例参见附录B。 对于红外发射率较低、可见光反射较大或热像仪工作波段透明的材料,做必要的表面处理以提高其 红外发射率。例如,对其表面喷涂可溶性黑漆;对表面不允许直接喷涂的检测物,可表面覆膜后喷涂。 漆层喷涂应均匀。示例参见附录C。 对于超出一次可检测视场范围的较大被检测物体,做分区标记。分区标记与拼接示例参见附录D。 5.3.4 检测环境 应采取措施减少环境热辐射及对流等因素的影响。 必要时,记录检测温度与湿度、风速等环境情况。 5.4 检测实施 5.4.1 确定视场 根据检测要求确定一次成像面积大小。 5.4.2 对焦 在检测工作距离位置放置对焦辅助参照物,如刻度尺,调节对焦直至刻度清晰为止。在允许条件 下,可以直接对准检测面对焦。 改变工作距离后,应重新对焦。 5.4.3 热像仪非均匀性校正 在使用前应对热像仪进行非均匀性校正,例如,可用红外发射率高且均匀的材料覆盖热像仪视场, 进行非均匀性校正。非均匀性校正对检测结果的影响示例参见附录E。 5.4.4 设置及调整系统参数 5.4.4.1 脉冲热像检测的参数设置应考虑被检物厚度、表面特性、组成成分以及缺陷的几何特性及热物 理性质。实际检测前,应使用对比试件来建立合适的检测参数。 5.4.4.2 对检测能力参考试件按照常用的设置及检测程序实施检测。 5.4.4.3 对检测结果中对应最深需要检测区域的部分做温度-时间对数曲线,见图1。 5.4.4.4 一般来说,如被检物为各向同性均质材料,则温度-时间对数曲线理论上是斜率为-0.5的单调 递减曲线。在某一时刻曲线上能看到一个明显的弯曲,发生弯曲的时间代表热量传导到了被检物背侧 3GB/T31768.2—2015 或者遇到了缺陷界面。弯曲后的曲线可能比-0.5直线高,也可能低,取决于界面下层相比基体材料的 蓄热系数的大小。 图1 温度-时间对数曲线 5.4.4.5 如果对数曲线上没有出现弯曲处,则应分析其原因,可增加数据采集的时间或增加激励能量再 进行尝试;如果还未出现弯曲,则可能是由于界面太深或者界面两侧材料的热差异过小造成。 5.4.4.6 弯曲处应与背景曲线有足够的分离幅度,如分离点附近的对数曲线幅度杂乱,则应增加闪光脉 冲的能量。 5.4.4.7 闪光发生后所采集到的初始几帧可能会出现饱和现象(见图2),如果闪光发生后多帧都出现 饱和现象,则应该降低闪光能量,或者减少持续时间,或者降低热像仪积分时间,或者调整闪光发生与采 集时间之间的相对时延,并采取措施降低可能的热背景对检测的影响;应注意积分时间调整会影响热像 仪动态范围和温度分辨力。 图2 典型的采集问题 4GB/T31768.2—2015 5.4.4.8 如果被测物太薄或者热传输通过被测物的过程非常快,可能数据采集会抓不到曲线弯曲的部 分,此时应该增加热像仪帧频。 5.4.4.9 如果采取以上步骤来优化曲线斜率和采集时间后还不能得到与界面对应的曲线分离,则应该 考虑针对这种材料和结构,不能检出该深度下的缺陷。 5.4.4.10 采集时间:采集持续时间宜覆盖完整降温过程。采集到的热图中应至少包括闪光前的一帧和 闪光后100帧图像。如果缺陷的深度和热扩散系数是已知的,采集时间应该至少为: τacq=2L2 πα 式中: L———缺陷的深度,单位为米(m); α———热扩散率,单位为平方米每秒(m2/s)。 τacq应大于热量从检测面传导到缺陷界面所需时间的两倍。 5.4.5 采集数据 热像仪视场对准被检测物体的待检测表面,宜垂直。 数据采集前应考虑被检测物体表面热不平衡对检测结果的可能影响。例如,采集前不要直接用手 接触被检测物体。 在采集的过程中,被检测物与热像仪应保持相对静止。 采集结束后存储数据并记录对应检测位置、检测条件和文件名称。 分区检测时,应将热像仪的视场转移到下一个待检区,重复上述步骤直到检测完成。为了避免漏检 和利于后续数据处理,相邻区域应有一定的重叠。为了减少热影响,建议隔区检测。检测区域受相邻区 域前次检测热残余的影响参见附录F。 5.5 数据分析和处理 按GB/T26643进行数据分析和处理。 根据需要,可将分