摘要：船舶艙室密性直接影響破艙穩(wěn)性及船舶的安全運(yùn)營(yíng)，現(xiàn)通過對(duì)海工船舶特殊艙室進(jìn)行研究，提出對(duì)特殊艙室——機(jī)械住所進(jìn)行密性試驗(yàn)的可行性方法。

關(guān)鍵詞：機(jī)械住所;密性;無損探傷

中圖分類號(hào)：U671.84? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2024）11-0056-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.11.014

0? ? 引言

按船級(jí)社規(guī)范要求，有水密或風(fēng)雨密要求的艙室邊界，所有填角焊縫、深熔焊縫和全焊透焊縫都要在涂防護(hù)層以前進(jìn)行泄漏試驗(yàn)，密性試驗(yàn)可以說貫穿船舶建造的整個(gè)過程。常規(guī)液貨艙及空艙的密性試驗(yàn)各大船廠都有比較完整的流程和方案，而機(jī)械住所這類特殊艙室的密性往往容易被忽視，從而造成重大安全隱患。

1? ? 定義

1.1? ? 機(jī)械住所

“機(jī)械住所”顧名思義是指專門放置各種機(jī)器設(shè)備的艙室，如主機(jī)艙、側(cè)推進(jìn)器艙、舵機(jī)艙、泵艙等。

1.2? ? 艙室壓氣試驗(yàn)

艙室壓氣試驗(yàn)是指利用壓縮空氣進(jìn)行的試驗(yàn)，用以檢驗(yàn)船舶的液艙和水密邊界的水密完整性。往艙里注入壓縮空氣，使艙內(nèi)氣壓達(dá)到至少0.2×105 Pa，并在此壓力下保持1 h以上，艙內(nèi)壓力無下降，即證明此艙密性合格[1]，可以進(jìn)行下一步涂裝施工作業(yè)。

2? ? 密性范圍

那么哪種機(jī)械住所的圍壁是有密性要求的呢？理論上，基于分艙及破艙穩(wěn)性要求，位于干舷甲板或艙壁甲板以下的分艙壁都要求水密。如圖1所示，1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)及4號(hào)壁均要求水密，而5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)及8號(hào)壁并非分艙壁，而是防火壁，這點(diǎn)需根據(jù)分艙要求及水密分隔圖要求區(qū)分清楚。其中，1號(hào)與4號(hào)壁的密性可通過其前后的壓載艙或空艙的整艙壓氣試驗(yàn)來間接證明。而2號(hào)與3號(hào)壁因其前后均是機(jī)械住所，這些艙室往往有大開口通道、大開口通風(fēng)設(shè)施，甚至有些是直接敞開，無法形成一個(gè)四周均密閉的空間，也無法施以整艙壓氣來證明其密性。因此，以恰當(dāng)?shù)姆椒?、合適的成本去驗(yàn)證這些艙壁的密閉性是本文要解決的重點(diǎn)問題。

3? ? 試驗(yàn)方法

3.1? ? 焊縫充氣試驗(yàn)

焊縫充氣試驗(yàn)是指向角焊縫根部注入壓縮空氣，并達(dá)到規(guī)定壓力和規(guī)定時(shí)間后，通過在檢查焊縫表面噴涂肥皂水，查看焊縫是否有滲漏的現(xiàn)象。

3.1.1? ? 原理

如圖2所示的水密結(jié)構(gòu)，在左右兩個(gè)止漏孔間形成連通封閉空間。通過兩塊壓氣輔佐復(fù)板，向這個(gè)封閉空間內(nèi)壓氣（壓力要求為0.015～0.02 MPa，壓力規(guī)定時(shí)間≥15 min），以檢驗(yàn)整條焊縫的密閉性。

3.1.2? ? 試驗(yàn)步驟

1）開設(shè)止漏孔;2）安裝壓風(fēng)輔佐復(fù)板;3）結(jié)構(gòu)焊接;4）角焊縫根部壓風(fēng);5）檢查角焊縫根部是否貫通;6）擦肥皂水檢查焊縫致密性情況;7）壓風(fēng)輔佐復(fù)板開孔封妥。

3.1.3? ? 特點(diǎn)

1）對(duì)水密結(jié)構(gòu)壁的厚度有要求，不適用于厚度小于12 mm的壁板。因?yàn)楸诤裉。缚p根部可能無法形成封閉空間。

2）只適用于檢查普通角焊縫，對(duì)于深熔焊、全焊透的焊縫無法檢測(cè)。因?yàn)樯钊酆?、全焊透的焊縫根部可能也無法形成封閉空間。

3）結(jié)構(gòu)焊接時(shí)要按要求控制焊接參數(shù)，防止焊縫熔深過大，焊縫根部沒法連成一個(gè)連通的空間。特別是當(dāng)焊縫間隙超大時(shí)，要嚴(yán)格控制焊接參數(shù)和焊接層序。

4）施工步驟偏多，不確定性因素偏多。

3.2? ? 抽真空試驗(yàn)

抽真空試驗(yàn)，又稱焊縫負(fù)壓真空密性試驗(yàn)，即在所要檢查焊縫的表面噴涂肥皂水，將真空罩覆蓋在焊縫上（圖3），達(dá)到規(guī)定要求的負(fù)壓力值（壓力要求為0.02 MPa），檢查焊縫是否有滲漏的現(xiàn)象。抽真空試驗(yàn)廣泛適用于各種焊縫，如對(duì)接焊縫、普通角焊縫、深熔焊角焊縫及全焊透角焊縫，施工容易，效率較高。缺點(diǎn)是水密壁上其他結(jié)構(gòu)或舾裝件阻擋真空罩安裝時(shí)將無法完成試驗(yàn)。

3.3? ? 沖水試驗(yàn)

即通過水噴射來驗(yàn)證焊縫密性的試驗(yàn)，此方法一般是用在船舶上層建筑外圍壁的焊縫上，用來驗(yàn)證其風(fēng)雨密性。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)船師的特別批準(zhǔn)，也可用于特殊機(jī)械住所水密壁的密性驗(yàn)證。當(dāng)機(jī)械住所沖水試驗(yàn)可能造成機(jī)械、電氣設(shè)備絕緣或舾裝件損壞時(shí)，應(yīng)當(dāng)慎用。

3.4? ? NDT（無損探傷試驗(yàn)）

無損探傷是在不破壞構(gòu)件或材料工作狀態(tài)的前提下，對(duì)被檢構(gòu)件的表面及內(nèi)部進(jìn)行質(zhì)量檢查的一種手段[2]。焊縫的無損探傷首先要對(duì)待檢焊縫的表面進(jìn)行打磨處理，再采用無損探傷方法檢查焊縫是否存在氣孔、裂紋或未熔合等缺陷[3]，以此來證明焊縫密閉性。

3.4.1? ? MT——磁粉探傷

原理：鐵磁性構(gòu)件被磁化后，有缺陷的地方磁力線會(huì)發(fā)生變形，逸出構(gòu)件表面形成漏磁場(chǎng)，如圖4所示。在構(gòu)件表面撒上磁粉等磁性粒子，磁性粒子會(huì)吸附在有缺陷的地方，從而可以確定缺陷的位置、形狀和大小。

1）磁粉探傷優(yōu)點(diǎn)：

（1）直觀;

（2）高靈敏度;

（3）不受構(gòu)件的幾何形狀影響，能檢測(cè)形狀比較復(fù)雜的構(gòu)件;

（4）檢查速度快，工藝簡(jiǎn)單，費(fèi)用低廉。

2）磁粉探傷局限性：

（1）只能檢測(cè)碳鋼、鑄鐵等鐵磁性材料，不能檢測(cè)鋁、鎂、銅及其合金，也不能檢測(cè)不銹鋼;

（2）只能檢測(cè)構(gòu)件表面缺陷，內(nèi)部缺陷可能檢測(cè)不到，深度一般不超過2 mm。

3.4.2? ? PT——滲透探傷

在構(gòu)件表面涂抹含有熒光或著色染料的滲透劑，利用毛細(xì)作用原理，滲透劑滲進(jìn)表面開口缺陷里，將構(gòu)件表面其他多余的滲透劑去除后，再在構(gòu)件表面涂抹顯像劑，同樣在毛細(xì)作用下，顯像劑也將滲進(jìn)構(gòu)件的缺陷中，在特殊頻譜的光源下，構(gòu)件有缺陷的位置就會(huì)被顯示出來。

1）滲透探傷優(yōu)點(diǎn)：

（1）攜帶方便;

（2）操作相對(duì)簡(jiǎn)單;

（3）可用于復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。

2）滲透探傷局限性：

（1）只適合于非多孔性材料;

（2）只能檢測(cè)表面開口缺陷;

（3）不適合表面粗糙構(gòu)件。

3.4.3? ? UT——超聲波探傷

超聲波探傷（也稱脈沖反射式探傷）的基本原理是利用超聲波儀器，周期性地把脈沖式高頻率電波通過換能器的逆壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換成超聲波后進(jìn)入構(gòu)件內(nèi)部[4]，超聲波遇到異質(zhì)界面時(shí)會(huì)發(fā)生反射，再利用換能器的壓電效應(yīng)，將接收到的超聲波轉(zhuǎn)換成電波，并在示波器上顯示出缺陷的大小、位置及形狀。

1）超聲波探傷優(yōu)點(diǎn)：

（1）靈敏度高;

（2）能準(zhǔn)確確定缺陷的位置、形狀等;

（3）易于檢測(cè)，只需一個(gè)檢測(cè)面就可以對(duì)形狀復(fù)雜的構(gòu)件進(jìn)行檢驗(yàn);

（4）儀器便于攜帶;

（5）對(duì)操作人員沒有傷害;

（6）容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)。

2）超聲波探傷局限性：

（1）易受到檢測(cè)人員水平的影響;

（2）需要檢驗(yàn)人員掌握被檢構(gòu)件的制造工藝;

（3）檢驗(yàn)粗糙表面、薄板或表面不規(guī)則構(gòu)件的準(zhǔn)確度比較差;

（4）易對(duì)方向與超聲波聲束平行的缺陷造成漏檢;

（5）容易對(duì)缺陷的性質(zhì)進(jìn)行誤判;

（6）在近場(chǎng)區(qū)域存在盲區(qū);

（7）缺陷以當(dāng)量大小來描述，與實(shí)際不完全吻合。

3.4.4? ? RT——射線探傷

射線探傷指X射線或γ射線通過金屬類材料時(shí)，部分能量被吸收，使射線產(chǎn)生衰減。再用透過構(gòu)件的X射線或γ射線照射底片，使底片曝光，這樣被檢構(gòu)件的內(nèi)部特征就在底片上清晰顯示出來。如果構(gòu)件焊縫有缺陷，則缺陷處被吸收的能量不同，所產(chǎn)生的衰減也不同。裂紋、氣孔、夾渣、未焊透等有缺陷的位置衰減小，射到底片上的強(qiáng)度較強(qiáng)，底片感光度較大，顯影后黑度就深;反之，黑度就淺。根據(jù)底片影像的黑度深淺，就可知缺陷位置、大小及形狀。

1）射線探傷優(yōu)點(diǎn)：

（1）用于檢測(cè)構(gòu)件的內(nèi)部缺陷;

（2）對(duì)缺陷性質(zhì)的判斷比較直觀;

（3）描述清楚，易于存檔。

2）射線探傷局限性：

（1）不能確定缺陷在構(gòu)件內(nèi)部的深度;

（2）不能檢測(cè)太厚的構(gòu)件;

（3）對(duì)面積型缺陷不是很敏感;

（4）射線對(duì)人體有傷害，做之前需清場(chǎng)。

綜上，四種常用的無損探傷方法，MT或PT是針對(duì)焊縫表面及近表面的缺陷，而對(duì)于焊縫內(nèi)部缺陷往往要用到UT或RT。而一條焊縫密性是否合格，其表面是否有開口性缺陷起到了關(guān)鍵性作用。因此，在船舶生產(chǎn)建造過程中，往往用PT來間接驗(yàn)證焊縫的密性。

4? ? 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)械住所往往設(shè)備繁多、管線復(fù)雜，一旦泄漏并蔓延，損失會(huì)特別巨大，因此，不能忽視這些艙室圍壁的水密性。在船舶建造實(shí)踐中，機(jī)械住所圍壁水密性的驗(yàn)證，結(jié)合效率、成本及適用性考慮，往往優(yōu)先選擇抽真空試驗(yàn)，某些特殊位置無法抽真空時(shí)，經(jīng)驗(yàn)船師同意可用沖水試驗(yàn)或PT來驗(yàn)證。

[參考文獻(xiàn)]

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[3] 鄒斌.建筑鋼結(jié)構(gòu)工程及焊縫無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用[J].江西建材，2009（2）：119-120.

[4] 王永強(qiáng).相控陣超聲檢測(cè)在大厚度高強(qiáng)鋼及奧氏體不銹鋼焊縫上的應(yīng)用[J].廣東造船，2022，41（4）：70-73.

收稿日期：2024-02-26

作者簡(jiǎn)介：唐黎明（1986—），男，湖南永州人，助理工程師，從事船舶設(shè)計(jì)工作。