上海材料研究所有限公司機械工業元損檢測中心2022 年度進展

上海材料研究所有限公司機械工業無損檢測中心（SRIMNDT）20 世紀90 年代由機械工業部批準，在機械工業部上海材料研究所有限公司無損檢測研究室的基礎上組建成立了“機械工業無損檢測中心”。中心是經中國機械工業聯合會質量工作部機械評審組評審通過的原機械工業部授權的具有第三方公正性的法定部級無損檢測實驗室，是機械行業無損檢測技術的歸口機構。機械工業無損檢測中心位于上海市邯鄲路99 號，其在上海材料研究所有限公司內具有相對獨立的建制，有固定的人員編制、實驗場所、儀器設備和環境設施，可獨立對外開展檢測檢驗、校準和能力驗證、無損檢測人員培訓以及科學研究等工作。

上海材料研究所有限公司（SRIM）是國內最早開展無損檢測工作的單位之一，是中國機械工程學會無損檢測分會、中國無損檢測學會無損檢測人員資格認證機構、機械系統無損檢測人員培訓中心、全國無損檢測標準化技術委員會（SAC/TC 56）秘書處、全國焊接標準化技術委員會焊縫檢測分技術委員會（SAC/TC 55/SC 3）秘書處等學術組織，以及《無損檢測》等學術期刊的掛靠單位。

機械工業無損檢測中心現有專業技術人員34人，其中博士1 人，碩士7 人。2022 年，中心持續擁有多項檢驗、校準和能力驗證提供者資質；持續開展多種無損檢測新技術人員資格鑒定和認證工作；在國家重點研發計劃等科研項目的支持下，開展了一系列無損檢測新技術和新方法研究。在基礎理論、工程應用、平臺建設以及科研項目等方面均取得了一定的進展。新增立項國家重點研發計劃“國家質量基礎設施體系”子課題牽頭項目2 項；申請發明專利5 項，授權實用新型專利1 項；申請軟件著作權2 項，發表論文5 篇；獲得機械工業科學技術進步獎二等獎1 項。

1 實驗室建設

SRIMNDT 擁有健全的質量管理體系，以及公正、權威的第三方認證資質。現有實驗室面積逾600 平方米，包含無損檢測儀器校準與器材性能評價實驗室、無損檢測能力驗證提供者實驗室、無損檢測與檢驗實驗室等。

1.1 質量體系建設

SRIMNDT 現有包括ISO/IEC 170201702517043 等在內的資質能力共10 項，如表1 所示。

表1 SRIMNDT 資質能力

1.2 技術咨詢服務

SRIMNDT 基于自身在質量體系建設和第三方資質認可申請和維護方面的豐富經驗，可根據用戶需求為其提供質量體系及認可類咨詢服務，包括但不限于焊接體系ISO 3834、軌道車輛ISO 15085、鋼結構產品ISO 1090、管道閥門產品API 5D、API 6D，以及NADCAP NDT、CMA/CNAS 實驗室認證認可（無損檢測）等。同時還可提供無損檢測技術和工藝改進、自動無損檢測裝備設計與方案實施等專項定制咨詢服務。

1.3 無損檢測儀器校準與器材性能評價

SRIMNDT 是國家認可委認可的NDT 檢測和校準實驗室，器材檢測和設備校準能力基本覆蓋無損檢測實驗室的外部校準服務需求。2022 年，SRIMNDT 持續提供基于國標、歐標和美標的無損檢測儀器校準和器材性能評價服務，其中，超聲檢測類設備主要包括超聲探傷儀、相控陣超聲探傷儀、衍射聲時法超聲探傷儀、超聲探傷儀換能器、相控陣超聲探傷儀換能器等。磁粉檢測類設備主要包括磁軛式磁粉探傷機和固定式磁粉探傷機。射線檢測類設備主要包括X 射線探傷機、漫透射視覺密度計和黑白密度片等。此外還可對超聲測厚儀和磁性電渦流式覆層厚度測量儀進行校準。2022 年，無損檢測材料與器材性能評價重點圍繞無損檢測材料的歐標校準與檢測能力展開，可對磁粉材料、滲透材料、線型像質計、金屬增感屏、觀片燈等無損檢測材料和器材進行檢測。

1.4 無損檢測能力驗證提供者

SRIMNDT 是國家認可委認可的無損檢測能力驗證提供者（PTP）。目前PTP 方法包括磁粉檢測、滲透檢測、超聲檢測、射線檢測。2022 年SRIMNDT 持續開展能力驗證計劃項目和測量審核計劃項目。

1.5 無損檢測服務

SRIMNDT 秉承上海材料研究所有限公司無損檢測研究室60 余年的經驗和積累，持續向航空航天、軍工、船舶、核電、汽車零部件、特種設備等行業用戶，以及科研院所、企事業單位等提供專業無損檢測服務。SRIMNDT 擁有相控陣超聲檢測系統、水浸超聲檢測系統、數字射線檢測系統、熒光滲透檢測流水線、基于X 射線的工業計算機層析成像（CT）系統、無損檢測儀器校準設備等多套先進裝備，可滿足金屬板材、管材、棒材及各種鑄件、鍛件及焊縫的超聲、磁粉、滲透、射線、目視等無損檢測。同時還可根據用戶需求，提供相控陣超聲（PAUT）檢測、全聚焦相控陣（FMC/TFM）檢測、超聲衍射聲時（TOFD）檢測、數字射線成像（CR/DR）、工業CT 檢測等第三方檢測服務。2022 年，重點開展了增材制造產品的工業CT 檢測、航空產品的Nadcap 磁粉檢測以及特種設備行業的相控陣超聲檢測等。并向中國商飛、中航商發等單位提供相關先進無損檢測技術服務。

2 SRIMNDT 無損檢測人員資格鑒定與認證

SRIMNDT 無損檢測培訓中心隸屬于上海材料研究所有限公司，四十多年來一直承擔機械系統的無損檢測人員培訓工作，是中國機械工業部最早開展無損檢測人員培訓的專業機構。經中國無損檢測學會授權，培訓中心現從事GBISOASNTASMEAPI 等相關標準NDT 人員的資格鑒定與認證培訓。可根據ISO 9712、GB/T 9445 對人員進行無損檢測培訓和考核，完成規定培訓學時并考核合格者將獲得中國無損檢測學會認證的相應方法與等級資格證書；培訓中心也可根據ASNT SNT-TC-1A 的要求，為企事業單位提供滿足ASNTAPI 標準要求的NDT 培訓和考核。培訓方法涵蓋UT/MT/PT/RT/ET/MLT/VT等，以及DR、PAUT、CT、應力測試等新技術。2022 年，培訓各級無損檢測人員800 余人次。SRIMNDT 無損檢測培訓項目如表2 所示。培訓中心也可根據用戶的要求提供其他檢測方法和檢測標準的定制培訓服務，包括但不限于聲發射檢測、紅外熱成像檢測、泄漏檢測、應變（力）檢測、自動超聲檢測、導波檢測等。

3 科研進展

SRIMNDT 2022 年在研科研項目5 項，新增國家重點研發計劃項目2 項，結題2 項上海市科技創新項目。SRIMNDT 參研的“《無損檢測 術語 工業計算機層析成像（CT）檢測（GB/T 34365—2017）》等9 項工業CT 系列國家標準”項目榮獲2022 年度全國機械工業科技進步獎二等獎。

3.1 無源無線溫度傳感技術研究

無源無線溫濕度監測系統采用互聯網和云端平臺通信，如果現場沒有互聯網接入，可采用 4G或者以太網通信。系統可分為三層架構，即現場設備層、網絡通信層和應用層。 系統整體架構如圖1 所示。

圖1 無源無線溫濕度監測系統框架

現場設備層主要包括前端信號采集的傳感器和相關設備。通過無源無線溫濕度傳感器實現每臺環網柜三相電極的溫度采集和柜內濕度采集，包含變電所安裝的無源無線溫濕度傳感器、無線溫濕度收發器等，無線測溫傳感器與無線溫度收發器之間通過無線方式傳輸數據。

網絡通信層主要包括無源無線溫濕度監測主機等，無線溫濕度收發器等現場設備層設備通過無線將數據傳輸至主機，主機將數據通過專用局域網進一步上傳至監控中心服務器以及配電柜內安裝的無線測溫主體監控模塊；同時無線監測主機通過以太網或者 4G 網絡把數據上傳至指定的服務器端口，網絡故障時數據可存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務器端數據不丟失。

3.2 無損檢測數字化服務平臺

傳統的LIMS 系統多以局域網形式存在，對接的檢測設備一旦在項目實施完成后很難將新的檢測設備數據接口接到傳統的LIMS 系統中。針對當前無損檢測行業信息化水平的難點和不同檢測種類間的相似點設計了一種通用化解決方案。依據不同業務的不同程序文件可以形成不同的業務流程圖，并程序化部署在服務器，檢測業務流程如圖2 所示、試塊管理流程如圖3 所示。無損檢測數字化服務平臺主要設計了4 大功能模塊：① 表單模塊，用于將各種流轉的文檔表格化，可通過網絡設備進行諸如原始記錄、報告等數據的輸入；② 流程關聯設置，用于將人員和表單進行關聯，當流程開始后會將第一個表單進行流轉，并可能產生新的表單，人員對表單的操作將涉及修改、新增等操作；③ 設置模塊，包括一般性的數據驗證、公開查詢、短信、郵件提醒、字段的關聯更新等，主要目的是保證數據的正確性，提高相同數據在多個表中填寫的效率，以及數據變更后及時提醒業務人員或客戶；④ 設備數據接口模塊，隨著自動化檢測、校準設備的不斷研發，在設備完成檢測或校準后可以將數據直接通過網絡平臺傳輸，并通過平臺自動進入到審核、批準階段，這涉及對不同設備儀器的數據處理問題，而本平臺所使用的技術可通過快速構建適應的表單輕松對應不同的設備，數據自動上傳管理界面如圖4 所示。

圖2 檢測業務流程

圖4 數據自動上傳管理界面

3.3 生物材料超聲相控陣設備性能特征及測試方法系列標準研究

本項目為2019 年度上海市科委科技項目，主要研究內容是根據生物醫藥領域和工業領域等的應用特點和要求，基于相關國際標準，制定符合我國實際需求的超聲相控陣設備性能特征及測試方法的系列標準。

2022 年完成了3 項ISO 標準的轉化與報批工作，在研究多通道超聲相控陣儀器的性能要求的基礎上，提出相關驗證方法。給出0.5 MHz～10 MHz 頻率范圍內的超聲相控陣儀器的系列驗收參數，并對儀器的性能進行明確定義或對比。針對相控陣探頭性能的關鍵參數，如中心頻率、相對帶寬、脈沖持續時間，以及相對脈沖回波靈敏度、探頭靈敏度和陣元間串擾等參數提出切實可行的測試方法和驗收要求。組合系統的性能表征和測試方法研究則主要集中于所需進行的2 組不同測試中晶片和通道、波束特征、成像結果等參數的測試方法和驗收準則。重點研究第2 組測試中的晶片的相對靈敏度、放大系統的線性度、虛擬探頭的絕對/相對靈敏度等參數的測試方法和驗收準則。在上述研究基礎上，圍繞超聲相控陣儀器性能、相控陣探頭性能以及儀器與探頭的系統組合性能開展了大量的驗證工作。某型號相控陣超聲設備發射器性能校準數據如表3 所示，某型號相控陣超聲探頭陣元靈敏度測試結果如圖5 所示。

圖5 相控陣探頭陣元靈敏度測試結果

表3 相控陣超聲設備發射器性能參數校準數據

3.4 在研項目進展

按計劃推進2020 年度上海市科委科技項目——“基于工業機器人的智能超聲檢測國際標準研究”和“基于數字射線的腐蝕沉積物檢測標準與自動識別研究”。前者主要根據自由曲面工件和復雜結構制件的結構特點和質量控制要求，制訂基于工業機器人的自動超聲檢測方法國際標準。圍繞自由曲面復合材料和復雜結構增材制件超聲檢測特點，開展基于機械手的自動超聲檢測方法研究，實現超聲檢測的自動化、智能化；提出四種不同的單/雙機械手臂的自動超聲檢測方式，基于關節式機械手D-H 參數和坐標系分布，開展機械手運動軌跡規劃研究，精準確定被檢工件掃查路徑，提高大型零部件的檢測效率和可靠性。后者主要根據管道腐蝕和沉積物檢測的相關要求，開展基于數字射線檢測技術研究，制訂用X 射線和伽馬射線對管道中的腐蝕和沉積物進行射線檢測的國家標準，并對腐蝕和沉積物的數字射線圖像進行缺欠的自動識別研究。

3.5 新立項項目推進

2022 年，新增立項2022 年“國家質量基礎設施體系”重點專項項目，即“高溫蠕變無損檢測與損傷狀態評價技術研究及應用”，主要負責承擔課題五“高溫蠕變損傷狀態智能評價與工程應用規范體系研究”的研究工作。在蠕變損傷狀態評價和規范方面，目前較為成熟的評價技術是根據蠕變-持久試驗結果進行損傷評價和壽命外推。華東理工大學、南京工業大學等基于蠕變試驗建立了高溫結構完整性原理，發展了考慮結構失效和材料損傷的時間相關蠕變損傷評定方法，但屬于有損檢測，且試驗周期長、成本高，無法實現在役設備快速檢測和評價。現場金相分析、微米壓入測試等方法可實現材料表面微觀組織及表面硬度的檢測與表征進而對蠕變損傷進行評價，但材料表面在服役中可能會發生脫碳、滲碳及氧化等，導致評價結果與內部實際蠕變狀態存在較大差異。標準規范方面，美國ASME 等頒布的高溫結構完整性評定規范規定了結構完整性評價準則，但缺乏對蠕變損傷評價方法和評定準則的具體規定。國內承壓設備一般沿用GB/T 19624—2019《在用含缺陷壓力容器安全評定》，但不適用于高溫承壓裝置，尤其是高溫、腐蝕、載荷波動等多因素交互作用的蠕變損傷檢測評價。綜上，基于無損檢測技術的高溫蠕變損傷狀態評價方法及其工程應用規范方面目前仍屬空白，阻礙了蠕變損傷無損檢測技術的高可靠工程應用推廣。隨著本項目的深入展開，期待在高溫蠕變損傷評價及工程應用規范制定方面取得新的進展。

4 參加行業協會活動情況

4.1 無損標委工作情況

2022 年，SRIMNDT 作為全國無損檢測標準化技術委員會（SAC/TC 56，簡稱“無損標委”）秘書處的掛靠單位，繼續一如既往地積極支持和參與無損檢測標準化工作。

代表中國參加ISO/TC135 及其8 個SC 線上年會，在年會上提出ISO 標準的中國建議，在國際層面上積極發出中國聲音。

向國家標準委申報立項14 項，下達國家標準計劃17 項，國家標準英文版計劃2 項，報批國家標準14 項，發布國家標準7 項。

4.2 標準宣貫活動

2022 年新冠疫情持續多發，標委會的會議和活動均受到一定程度的影響。無損標委克服重重困難，積極采用網絡會議、視頻直播等多種方式，先后組織了多場標準宣貫會，邀請標準起草工作組內的行業專家對相關標準進行了詳細的講解，累計受益人群達800 余人。

4.3 參加中國無損檢測學會學術活動情況

2022 年，SRIMNDT 積極參與中國無損檢測學會及各分技術組的學術活動。分別參加了超聲技術組、表面技術組、射線技術組、新技術組、智能檢測與評估組等學術會議與技術交流，積極為促進無損檢測行業發展建言獻策。

5 總結與展望

2022 年受新冠疫情持續存在的影響，SRIMNDT 的檢驗檢測、校準和能力驗證，以及培訓等也受到了很大的影響。面對持續的疫情和復雜的行業形勢，在SRIM 無損檢測前輩們多年來在材料檢測/檢驗技術方面的經驗和成果的鞭策下，SRIMNDT 持續提升檢測/檢驗專業技術服務能力、大力拓展儀器校準/能力驗證服務業務、努力開展新技術新方法專業培訓業務、奮力推進科研課題攻堅克難。

2023 年，面對新的形勢和挑戰，SRIMNDT將繼續圍繞“十四五”發展規劃，重點圍繞航空航天、核電、高端裝備制造等工程領域的NDT 需求，聚焦航空航天領域復合材料NDT 檢驗測試及研發等方向，開發先進檢測技術，突破關鍵檢測難題，同時在原有NDT 技術平臺基礎上提升能級，積極促進全國NDT 標準化技術委員會、中國機械工程學會NDT 分會、NDT 期刊等所內行業資源的共享和融合，加強與國內及國際同行的交流合作，整體提升SRIMNDT 在無損檢測領域的知名度和影響力，為無損檢測行業的快速發展繼續貢獻力量。