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(shuō)貫穿船舶建造的整個(gè)過(guò)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(wú)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(guò)其前后的壓載艙或空艙的整艙壓氣試驗(yàn)來(lái)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(wú)法形成一個(gè)四周均密閉的空間,也無(wú)法施以整艙壓氣來(lái)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(wèn)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(guò)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(guò)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?焊縫根部可能無(wú)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(wú)法檢測(cè)。因?yàn)樯钊酆?、全焊透的焊縫根部可能也無(wú)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(guò)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)或魎裝件阻擋真空罩安裝時(shí)將無(wú)法完成試驗(yàn)。

3.3 沖水試驗(yàn)

即通過(guò)水噴射來(lái)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(lái)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。

3.4NDT(無(wú)損探傷試驗(yàn))

無(wú)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(wú)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(wú)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(lái)證明焊縫密閉性。

3.4.1MT—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(guò)2 mm。

3.4.2PT——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(lái)。

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(guò)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(lái)描述,與實(shí)際不完全吻合。

3.4.4RT——射線探傷

射線探傷指X射線或?射線通過(guò)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(guò)構(gòu)件的X射線或?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(lái)。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(wú)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(guò)程中,往往用PT來(lái)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(wú)法抽真空時(shí),經(jīng)驗(yàn)船師同意可用沖水試驗(yàn)或PT來(lái)驗(yàn)證。

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2024年第11期第14篇