丁 杰，韓麗娜，倪培君，王曉勇，翟蓮娜，劉麗東，潘 鋒，郭 淼

(1.上海材料研究所，上海 200437；2.中國兵器科學(xué)研究院寧波分院，寧波 315103；3.湖北三江航天江北機(jī)械工程有限公司，孝感 432000；4.中國合格評定國家認(rèn)可中心，北京 100062)

隨著射線檢測技術(shù)數(shù)字化和智能化的快速發(fā)展以及該技術(shù)在我國航天、航空、核電、軍事、特種設(shè)備、汽車制造等領(lǐng)域的大量應(yīng)用，越來越多的無損檢測機(jī)構(gòu)申請了工業(yè)數(shù)字射線檢測(CR與DR)的實驗室認(rèn)可。中國合格評定國家認(rèn)可委員會(CNAS)目前使用的認(rèn)可準(zhǔn)則在無損檢測領(lǐng)域的應(yīng)用說明側(cè)重于常規(guī)無損檢測技術(shù)能力的認(rèn)可評價，國外最早從事實驗室認(rèn)可的專業(yè)綜合機(jī)構(gòu)澳大利亞國家認(rèn)可機(jī)構(gòu)(NATA)已開展了數(shù)字射線認(rèn)可，但未見其發(fā)布如何開展數(shù)字射線認(rèn)可評審的指導(dǎo)文件，因此CNAS迫切需要開展工業(yè)數(shù)字射線檢測能力認(rèn)可評審技術(shù)研究。筆者從工業(yè)射線檢測技術(shù)分類、計算機(jī)射線照相(CR)和數(shù)字射線成像(DR)人員資格、設(shè)備性能評價和能力評價等方面探討了數(shù)字射線認(rèn)可技術(shù)。筆者認(rèn)為，應(yīng)從人員要求、環(huán)境條件、設(shè)備配置及性能指標(biāo)、檢測方法和工藝過程、結(jié)果評定、質(zhì)量監(jiān)控等方面評價數(shù)字射線檢測的實驗室能力。

1 數(shù)字射線檢測方法表述

2015年CNAS發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)CNAS-AL06:2015《實驗室認(rèn)可領(lǐng)域分類》。檢測方法代碼中射線檢測的代碼為01，且沒有再對射線檢測的具體類別進(jìn)行細(xì)分。從已獲認(rèn)可的機(jī)構(gòu)名錄中可以看出，射線檢測新技術(shù)的項目名稱較多，同一檢測技術(shù)可能有多種名稱，不利于查詢同一檢測能力在國內(nèi)檢測機(jī)構(gòu)的分布情況。

隨著射線檢測技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外已經(jīng)發(fā)布了眾多射線檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，射線檢測技術(shù)已形成了較完整的體系，不同標(biāo)準(zhǔn)對人員、設(shè)備和檢測的要求各不相同。以無損檢測國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO/TC 135)為例，各種射線檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均由射線檢測(RT)分技術(shù)委員會(ISO/TC 135/SC5)歸口管理。射線檢測方法被細(xì)分為多種檢測技術(shù)，具體技術(shù)分類和輸出媒質(zhì)如表1所示。

表1 射線檢測方法分類和輸出媒質(zhì)

筆者建議對射線檢測新技術(shù)方法分類進(jìn)行修訂，獨立形成下一層級代碼，有利于識別各種技術(shù)的人員要求、設(shè)備管理和方法確認(rèn)。

根據(jù)CNAS官網(wǎng)的已獲認(rèn)可機(jī)構(gòu)相關(guān)信息，申請CR技術(shù)能力認(rèn)可的實驗室有3家，申請DR技術(shù)能力認(rèn)可的實驗室有8家。從檢測實驗室行業(yè)分布看，主要集中在特種設(shè)備、機(jī)械制造、有色金屬、軌道交通、中科院等領(lǐng)域。獲得DR認(rèn)可最多的是標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47013.11-2015 《承壓設(shè)備無損檢測 第11部分：X射線數(shù)字成像檢測》，共有7家實驗室獲得認(rèn)可，其次是標(biāo)準(zhǔn)ISO 10893-7:2019 《鋼管無損檢測 第 7 部分：用于檢測缺陷的焊接鋼管焊縫的數(shù)字射線照相檢測》，有3家實驗室獲得認(rèn)可。

2項儀器性能標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21355-2008 《金屬材料 彈性模量和泊松比試驗方法》和GB/T 21356-2008 《無損檢測 計算機(jī)射線照相系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性與鑒定方法》也有實驗室申請認(rèn)可，但這兩項標(biāo)準(zhǔn)的檢測對象是儀器設(shè)備，非標(biāo)準(zhǔn)CNAS-AL06:2015中一二級代碼指定的無損檢檢測對象。在審核時應(yīng)注意識別合適的檢測方法標(biāo)準(zhǔn)。

2 CR和DR檢測人員能力

2018年CNAS發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)CNAS-CL01-A006:2018《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力準(zhǔn)則在無損檢測領(lǐng)域的應(yīng)用說明》，其中6.2.2(3)節(jié)規(guī)定了檢測工作人員應(yīng)具有所從事無損檢測專業(yè)的Ⅱ級人員資格。

人員是無損檢驗檢測機(jī)構(gòu)的重要資源也是獲得有效、可靠檢測結(jié)果的重要因素。實驗室應(yīng)識別其風(fēng)險，并進(jìn)行有效控制。實驗室應(yīng)確保檢測人員能勝任無損檢測技術(shù)工作。其主要內(nèi)容包括:檢測人員是否會使用儀器設(shè)備，操作是否正確；檢測人員是否正確選擇樣品，標(biāo)識是否正確；檢測人員是否正確選擇方法，熟練與否；檢測人員是否正確設(shè)置環(huán)境條件，監(jiān)控與否；檢測人員檢測得到的數(shù)據(jù)和結(jié)果有沒有進(jìn)行自查。檢測人員是否獲得充分的檢測技術(shù)培訓(xùn)，是否取得相應(yīng)檢測技術(shù)證書，是機(jī)構(gòu)授權(quán)檢測人員的重要基礎(chǔ)。

目前，CR和DR檢測人員資格鑒定和認(rèn)證已逐漸與常規(guī)射線照相檢測技術(shù)的人員認(rèn)證分離。2019年，國家市場監(jiān)督管理總局頒布了特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范TSG Z8001-2019 《特種設(shè)備無損檢測人員考核規(guī)則》。該規(guī)范修改了原有的射線檢測的持證類型，細(xì)化為“射線膠片照相檢測(RT)”和“射線數(shù)字成像檢測(RT-D)”。其中，“射線數(shù)字成像檢測(RT-D)”只設(shè)II級，考核涉及的檢測標(biāo)準(zhǔn)主要為NB/T 47013.11-2015和NB/T 47013.14-2016 《承壓設(shè)備無損檢測 第14部分：X射線計算機(jī)輔助成像檢測》。

采用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9445-2015 《無損檢測 人員資格鑒定與認(rèn)證》等同采用標(biāo)準(zhǔn)ISO 9712:2012 《無損檢測 人員資格鑒定與認(rèn)證》。GB/T 9445-2015第1章給出了該標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證涵蓋方法，明確該標(biāo)準(zhǔn)適用于射線照相檢測。2017年4月，無損檢測國際標(biāo)準(zhǔn)化組織人員資格分技術(shù)委員會(ISO/TC135/SC7)秘書處啟動ISO 9712:2012復(fù)審?fù)镀薄?017年9月，ISO/TC135/SC7秘書處發(fā)布復(fù)審?fù)镀苯Y(jié)論。復(fù)審結(jié)論表明所有P成員國參加成員和O成員國(觀察者)反饋非常積極，全球范圍內(nèi)收到共計364條修訂意見。復(fù)審結(jié)論為修訂ISO 9712:2012，由加拿大主導(dǎo)修訂并組建工作組，修訂周期為36個月，工作組組長為ISO/TC135/SC7主席。秘書處同時將364條復(fù)審意見劃分成7個任務(wù)方向，組建7個任務(wù)組，任命各任務(wù)組召集人員并分頭組建任務(wù)團(tuán)隊，處理修訂意見。ISO/TC 135/SC7秘書處召集全體P成員國和O成員國代表分別召開新加坡會議、瑞典哥德堡會議、美國休斯頓會議和加拿大埃德蒙頓工作會議，聽取并討論修訂組對標(biāo)準(zhǔn)ISO 9712：2012的復(fù)審意見處理和標(biāo)準(zhǔn)條款更新。目前ISO 9712項目組正向ISO項目經(jīng)理申請將該項目轉(zhuǎn)到征求意見(DIS)階段。

目前ISO/CD 9712草案稿增加了資料性附錄F“檢測技術(shù)要求”。附錄F給出了射線檢測方法下4個檢測技術(shù)的限制范圍、縮略語和不同等級培訓(xùn)時間要求。這4個檢測技術(shù)分別為膠片射線照相(Film Radiography)、射線數(shù)字成像(Digital Radiography)、計算機(jī)層析成像(Computed Tomography)和計算機(jī)射線照相(Computed Radioscopy)。ISO/CD 9712草案稿雖然不是最終發(fā)布的正式版本，后續(xù)ISO 9712項目組還會對其進(jìn)行修改草案稿，但是此版草案稿已釋放出射線檢測即將細(xì)分不同檢測技術(shù)并進(jìn)行資格鑒定和認(rèn)證的強(qiáng)烈信號，可為無損檢測人員更好地應(yīng)用ISO/TC135/SC5歸口管理的射線檢測標(biāo)準(zhǔn)做好人員能力支撐。

CNAS開展了質(zhì)量管理體系(QMS)認(rèn)證和產(chǎn)品認(rèn)證服務(wù)，并成為國際認(rèn)可論壇的多邊互認(rèn)(IAF MLA)成員。但CNAS未開展無損檢測人員認(rèn)證，也未在國際認(rèn)可論壇多邊互認(rèn)框架內(nèi)互認(rèn)人員認(rèn)證服務(wù)。

從事CR、DR檢測的人員，不僅需要掌握常規(guī)射線膠片照相檢測的知識，還需要具備CR、DR檢測的相關(guān)的技能。因此，膠片射線照相檢測的培訓(xùn)已不能滿足CR、DR檢測的要求。根據(jù)目前國內(nèi)外已出現(xiàn)逐漸將CR、DR檢測與常規(guī)膠片射線照相檢測的人員資格鑒定和認(rèn)證進(jìn)行分離的現(xiàn)狀與趨勢，建議僅具有膠片射線照相檢測培訓(xùn)經(jīng)歷及資格證書的人員，不可視為其具有CR、DR檢測能力，應(yīng)將兩者區(qū)分開。原則上檢測人員在具備了膠片射線照相檢測2級培訓(xùn)經(jīng)歷及資格證書的基礎(chǔ)上，再經(jīng)過CR和DR培訓(xùn)并取得資格證書，方可認(rèn)為具備了CR和DR檢測能力。

3 CR和DR檢測設(shè)備能力

CR和DR設(shè)備多為數(shù)字化或一定智能化設(shè)備，其開機(jī)過程中包含“自校準(zhǔn)(Self-Calibration)”功能。“自校準(zhǔn)”和“內(nèi)部校準(zhǔn)(In-House Calibration)”是不同的術(shù)語。內(nèi)部校準(zhǔn)是指在實驗室或其所在組織內(nèi)部實施的，使用自有的設(shè)施和測量標(biāo)準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)果僅用于內(nèi)部需要，為實現(xiàn)獲認(rèn)可的檢測活動相關(guān)的測量設(shè)備的量值溯源而實施的校準(zhǔn)。自校準(zhǔn)一般是利用測量設(shè)備自帶的校準(zhǔn)程序或功能(比如智能儀器的開機(jī)自校準(zhǔn)程序)或設(shè)備廠商提供的沒有溯源證書的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行的校準(zhǔn)活動，通常情況下，自校準(zhǔn)不是有效的量值溯源活動，但特殊領(lǐng)域另有規(guī)定除外。實施內(nèi)部校準(zhǔn)的實驗室，應(yīng)滿足 CNAS-CL01和 CNAS-CL01-A025標(biāo)準(zhǔn)體系的相關(guān)要求。CR和DR設(shè)備開機(jī)中的自校準(zhǔn)功能是實驗室實施內(nèi)部核查的手段之一。

為確保無損檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、結(jié)果可靠，應(yīng)以無損檢測數(shù)據(jù)的量值溯源為基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)CNAS-CL01:2018的6.4.6節(jié)規(guī)定“當(dāng)測量準(zhǔn)確度或測量不確定度影響報告結(jié)果的有效性的設(shè)備應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)”，6.4.7節(jié)規(guī)定“實驗室應(yīng)制定校準(zhǔn)方案，并應(yīng)進(jìn)行復(fù)核和必要的調(diào)整，以保持對校準(zhǔn)狀態(tài)的可信度”。

射線機(jī)是射線照相檢測系統(tǒng)、CR和DR檢測系統(tǒng)的重要組成部分，在標(biāo)準(zhǔn)CNAS-CL01-A006:2018的附錄A(規(guī)范性附錄)中針對射線照相檢測的射線設(shè)備明確規(guī)定了曝光曲線至少每年核查一次，以及更換重要部件或維修后需及時核查的要求，該要求還應(yīng)繼續(xù)保留,同時建議對檢測結(jié)果有重要影響的焦點尺寸、輸出管電壓等參數(shù)進(jìn)行核查。IP(成像板)掃描儀是CR檢測系統(tǒng)的重要組成部分，替代了射線照相檢測的暗室，掃描儀的性能和使用穩(wěn)定性直接影響到獲得的圖像質(zhì)量。DDA(數(shù)字探測器陣列)是DR檢測系統(tǒng)的重要組成部分，在檢測透照的同時獲得檢測圖像。表2為涉及到CR設(shè)備性能評價的標(biāo)準(zhǔn)，表3為涉及到DR設(shè)備性能評價的標(biāo)準(zhǔn)。表4為CR設(shè)備性能參數(shù)在各標(biāo)準(zhǔn)中的分布。表5為DR設(shè)備性能參數(shù)在各標(biāo)準(zhǔn)中的分布。

表2 涉及到CR設(shè)備性能評價的標(biāo)準(zhǔn)

表3 涉及到DR設(shè)備性能評價的標(biāo)準(zhǔn)

計算機(jī)射線照相和射線數(shù)字成像技術(shù)的輸出結(jié)果為數(shù)字化圖像。影響數(shù)字化圖像質(zhì)量的3個基本參數(shù)分別為對比度、空間分辨率和信噪比。對比度表征檢測圖像在射線透照方向細(xì)節(jié)的分辨能力；空間分辨率表征檢測圖像在垂直射線透照方向細(xì)節(jié)的分辨能力；信噪比是檢測圖像的信號與噪聲之比，直接關(guān)系到檢測圖像可實現(xiàn)的對比度[1]。表4和表5也驗證了這3個基本參數(shù)的重要性。

表4 CR設(shè)備性能參數(shù)在各標(biāo)準(zhǔn)中的分布

表5 DR設(shè)備性能參數(shù)在各標(biāo)準(zhǔn)中的分布

膠片射線照相檢測技術(shù)與CR和DR檢測技術(shù)基于相同的檢測原理，所不同的是CR和DR檢測技術(shù)采用數(shù)字探測器替代了膠片。因此，在控制底片黑度和對比度的基礎(chǔ)上，CR和DR增加了圖像空間分辨率和信噪比的質(zhì)量控制要求。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3323.2-2019 《焊縫無損檢測 射線檢測 第2部分:使用數(shù)字化探測器的X和伽馬射線技術(shù)》和ISO 17636-2:2013 《焊縫無損檢測 射線檢測 第2部分:使用數(shù)字化探測器的X和伽瑪射線技術(shù)》中的7.9節(jié)提出了、質(zhì)量控制技術(shù)和基本要求。

2015年ILAC(國際實驗室認(rèn)可合作在組織)《無損檢測認(rèn)可指南》草案稿中規(guī)定了實驗室應(yīng)監(jiān)控射線機(jī)焦點的變化。射線圖像的像質(zhì)和分辨率很大程度上取決于焦點的特性，尤其是尺寸和射線強(qiáng)度的二維分布。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 25758.1～25758.5《無損檢測 工業(yè)X射線系統(tǒng)焦點特性》描述了5種不同的測量方法，可滿足焦點尺寸測量的不同需求。

4 CR和DR檢測質(zhì)量監(jiān)控能力

為確保CR和DR檢測結(jié)果的有效性，實驗室應(yīng)制定質(zhì)量監(jiān)控程序，編制質(zhì)量監(jiān)控方案和計劃，以及時發(fā)現(xiàn)檢測風(fēng)險并采取有計劃的措施加以糾正。質(zhì)量監(jiān)控可以分為內(nèi)部質(zhì)量監(jiān)控和外部質(zhì)量監(jiān)控兩種。標(biāo)準(zhǔn)CNAS CL01:2018的7.1.1節(jié)列舉了11種內(nèi)部質(zhì)量監(jiān)控方法，7.1.2節(jié)列舉了2種外部質(zhì)量監(jiān)控方法。

當(dāng)需要利用期間核查來保持對設(shè)備性能的信心時，應(yīng)按程序進(jìn)行核查。期間核查和檢定、校準(zhǔn)的主要差異如表6所示。膠片射線照相檢測技術(shù)和質(zhì)量控制的要素主要是“人”的能力和經(jīng)驗，而CR和DR檢測技術(shù)及質(zhì)量控制的要素在“人”的基礎(chǔ)上更加側(cè)重于檢測系統(tǒng)的硬件和軟件能力，實驗室在制定質(zhì)量監(jiān)控方案過程中，應(yīng)注重測量設(shè)備的功能核查和期間核查。針對CR和DR檢測技術(shù)，GB/T 35388-2017 《無損檢測 X射線數(shù)字成像檢測》要求設(shè)備的核查周期不超過12個月。當(dāng)設(shè)備和安裝有改變時(如更換或維修射線源或探測器)，檢測過程中設(shè)備或圖像質(zhì)量有明顯異常時，或設(shè)備停止使用超過30 d后重新使用時，應(yīng)對設(shè)備進(jìn)行性能核查。

表6 期間核查、校準(zhǔn)和檢定的主要差異

IP板掃描儀的性能和使用穩(wěn)定性直接影響到獲得的圖像質(zhì)量，標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21356-2008 《無損檢測 計算機(jī)射線照相系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性與鑒定方法》的4.4條規(guī)定，定期使用CR板對掃描儀進(jìn)行期間核查，核查周期可根據(jù)使用頻率確定，維修、升級或改造后的掃描儀應(yīng)及時核查，4.4.6條規(guī)定長時間使用后，應(yīng)每年對掃描儀進(jìn)行核查；IP板作為成像的載體，其使用頻率影響到使用性能，標(biāo)準(zhǔn)QJ 3292A-2020 《固體火箭發(fā)動機(jī)燃燒室殼體焊縫數(shù)字成像檢測方法》的8.1.3條規(guī)定IP表面質(zhì)量及性能核查一般每3個月進(jìn)行一次；IP和IP掃描儀的性能的期間核值應(yīng)納入實驗室內(nèi)部質(zhì)量控制活動中；在CR檢測技術(shù)應(yīng)用過程中，每次檢測前應(yīng)對檢測軟件中的尺寸測量功能進(jìn)行核查，并使用標(biāo)準(zhǔn)器具(如雙線型質(zhì)計)進(jìn)行校準(zhǔn)。

按照比GB/T 35388-2017 《無損檢測 X射線數(shù)字成像檢測檢測方法》要求的DDA探測器核查周期應(yīng)不超過12個月，并在維修、圖像質(zhì)量明顯異常、停止使用30 d情況下應(yīng)對其進(jìn)行核查，標(biāo)準(zhǔn)QJ 3292A-2020規(guī)定每6個月對探測器性能進(jìn)行一次核查，探測器的性能核查應(yīng)為實驗室內(nèi)部質(zhì)量監(jiān)控開展的期間核查；在DR檢測技術(shù)的應(yīng)用過程中，按照標(biāo)準(zhǔn)QJ 3292A-2020的6.18節(jié)和GB/T 3323.2-2019的7.9.2和7.9.3節(jié)規(guī)定，每次檢測前應(yīng)對探測器成像本底圖像和壞像素進(jìn)行核查，必要時應(yīng)按照制造商推薦的程序校正探測器，包括偏置校正、增益校正和壞像素校正等，每次檢測前應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)器具(如雙絲型像質(zhì)計)對檢測軟件中的尺寸測量功能進(jìn)行核查。

實驗室制定外部質(zhì)量監(jiān)控方案時，不僅要考慮CNAS-RL02：2018 《能力驗證規(guī)則》中對無損檢測領(lǐng)域能力驗證的最低要求，還應(yīng)充分考慮CR和DR技術(shù)的先進(jìn)性，建議檢測人員定期參加已獲CNAS認(rèn)可的能力驗證提供者(PTP)發(fā)布的CR和DR能力驗證活動，不應(yīng)用常規(guī)射線檢測的能力驗證代替先進(jìn)數(shù)字射線檢測的能力驗證活動。顯然，實驗室參加射線照相能力驗證或測量審核獲得滿意，不等于實驗室CR和DR能力驗證或測量審核滿意。

5 結(jié)語

CR與DR體現(xiàn)了射線檢測數(shù)字化、圖像化和智能化的發(fā)展方向。通過識別不同的標(biāo)準(zhǔn)，明確關(guān)鍵崗位人員資格鑒定和認(rèn)證、設(shè)備性能核查、檢測過程質(zhì)量監(jiān)控、現(xiàn)場審核等關(guān)鍵要素，能夠確保無損檢測機(jī)構(gòu)更加有效地實施質(zhì)量管理，保證新技術(shù)檢測結(jié)果可靠，降低實驗室實施新技術(shù)檢測的運(yùn)行風(fēng)險，提升質(zhì)量安全，推動結(jié)果互認(rèn)，傳遞信任，促進(jìn)射線檢測技術(shù)的發(fā)展。