浅谈海工船舶机械住所密性

摘要：船舶舱室密性直接影响破舱稳性及船舶的安全运营，现通过对海工船舶特殊舱室进行研究，提出对特殊舱室——机械住所进行密性试验的可行性方法。

关键词：机械住所;密性;无损探伤

中图分类号：U671.84    文献标志码：A    文章编号：1671-0797（2024）11-0056-03

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

0    引言

按船级社规范要求，有水密或风雨密要求的舱室边界，所有填角焊缝、深熔焊缝和全焊透焊缝都要在涂防护层以前进行泄漏试验，密性试验可以说贯穿船舶建造的整个过程。常规液货舱及空舱的密性试验各大船厂都有比较完整的流程和方案，而机械住所这类特殊舱室的密性往往容易被忽视，从而造成重大安全隐患。

1    定义

1.1    机械住所

“机械住所”顾名思义是指专门放置各种机器设备的舱室，如主机舱、侧推进器舱、舵机舱、泵舱等。

1.2    舱室压气试验

舱室压气试验是指利用压缩空气进行的试验，用以检验船舶的液舱和水密边界的水密完整性。往舱里注入压缩空气，使舱内气压达到至少0.2×105 Pa，并在此压力下保持1 h以上，舱内压力无下降，即证明此舱密性合格[1]，可以进行下一步涂装施工作业。

2    密性范围

那么哪种机械住所的围壁是有密性要求的呢？理论上，基于分舱及破舱稳性要求，位于干舷甲板或舱壁甲板以下的分舱壁都要求水密。如图1所示，1号、2号、3号及4号壁均要求水密，而5号、6号、7号及8号壁并非分舱壁，而是防火壁，这点需根据分舱要求及水密分隔图要求区分清楚。其中，1号与4号壁的密性可通过其前后的压载舱或空舱的整舱压气试验来间接证明。而2号与3号壁因其前后均是机械住所，这些舱室往往有大开口通道、大开口通风设施，甚至有些是直接敞开，无法形成一个四周均密闭的空间，也无法施以整舱压气来证明其密性。因此，以恰当的方法、合适的成本去验证这些舱壁的密闭性是本文要解决的重点问题。

3    试验方法

3.1    焊缝充气试验

焊缝充气试验是指向角焊缝根部注入压缩空气，并达到规定压力和规定时间后，通过在检查焊缝表面喷涂肥皂水，查看焊缝是否有渗漏的现象。

3.1.1    原理

如图2所示的水密结构，在左右两个止漏孔间形成连通封闭空间。通过两块压气辅佐复板，向这个封闭空间内压气（压力要求为0.015～0.02 MPa，压力规定时间≥15 min），以检验整条焊缝的密闭性。

3.1.2    试验步骤

1）开设止漏孔;2）安装压风辅佐复板;3）结构焊接;4）角焊缝根部压风;5）检查角焊缝根部是否贯通;6）擦肥皂水检查焊缝致密性情况;7）压风辅佐复板开孔封妥。

3.1.3    特点

1）对水密结构壁的厚度有要求，不适用于厚度小于12 mm的壁板。因为壁厚太小，焊缝根部可能无法形成封闭空间。

2）只适用于检查普通角焊缝，对于深熔焊、全焊透的焊缝无法检测。因为深熔焊、全焊透的焊缝根部可能也无法形成封闭空间。

3）结构焊接时要按要求控制焊接参数，防止焊缝熔深过大，焊缝根部没法连成一个连通的空间。特别是当焊缝间隙超大时，要严格控制焊接参数和焊接层序。

4）施工步骤偏多，不确定性因素偏多。

3.2    抽真空试验

抽真空试验，又称焊缝负压真空密性试验，即在所要检查焊缝的表面喷涂肥皂水，将真空罩覆盖在焊缝上（图3），达到规定要求的负压力值（压力要求为0.02 MPa），检查焊缝是否有渗漏的现象。抽真空试验广泛适用于各种焊缝，如对接焊缝、普通角焊缝、深熔焊角焊缝及全焊透角焊缝，施工容易，效率较高。缺点是水密壁上其他结构或舾装件阻挡真空罩安装时将无法完成试验。

3.3    冲水试验

即通过水喷射来验证焊缝密性的试验，此方法一般是用在船舶上层建筑外围壁的焊缝上，用来验证其风雨密性。经现场验船师的特别批准，也可用于特殊机械住所水密壁的密性验证。当机械住所冲水试验可能造成机械、电气设备绝缘或舾装件损坏时，应当慎用。

3.4    NDT（无损探伤试验）

无损探伤是在不破坏构件或材料工作状态的前提下，对被检构件的表面及内部进行质量检查的一种手段[2]。焊缝的无损探伤首先要对待检焊缝的表面进行打磨处理，再采用无损探伤方法检查焊缝是否存在气孔、裂纹或未熔合等缺陷[3]，以此来证明焊缝密闭性。

3.4.1    MT——磁粉探伤

原理：铁磁性构件被磁化后，有缺陷的地方磁力线会发生变形，逸出构件表面形成漏磁场，如图4所示。在构件表面撒上磁粉等磁性粒子，磁性粒子会吸附在有缺陷的地方，从而可以确定缺陷的位置、形状和大小。

1）磁粉探伤优点：

（1）直观;

（2）高灵敏度;

（3）不受构件的几何形状影响，能检测形状比较复杂的构件;

（4）检查速度快，工艺简单，费用低廉。

2）磁粉探伤局限性：

（1）只能检测碳钢、铸铁等铁磁性材料，不能检测铝、镁、铜及其合金，也不能检测不锈钢;

（2）只能检测构件表面缺陷，内部缺陷可能检测不到，深度一般不超过2 mm。

3.4.2    PT——渗透探伤

在构件表面涂抹含有荧光或着色染料的渗透剂，利用毛细作用原理，渗透剂渗进表面开口缺陷里，将构件表面其他多余的渗透剂去除后，再在构件表面涂抹显像剂，同样在毛细作用下，显像剂也将渗进构件的缺陷中，在特殊频谱的光源下，构件有缺陷的位置就会被显示出来。

1）渗透探伤优点：

（1）携带方便;

（2）操作相对简单;

（3）可用于复杂形状和结构的构件。

2）渗透探伤局限性：

（1）只适合于非多孔性材料;

（2）只能检测表面开口缺陷;

（3）不适合表面粗糙构件。

3.4.3    UT——超声波探伤

超声波探伤（也称脉冲反射式探伤）的基本原理是利用超声波仪器，周期性地把脉冲式高频率电波通过换能器的逆压电效应转换成超声波后进入构件内部[4]，超声波遇到异质界面时会发生反射，再利用换能器的压电效应，将接收到的超声波转换成电波，并在示波器上显示出缺陷的大小、位置及形状。

1）超声波探伤优点：

（1）灵敏度高;

（2）能准确确定缺陷的位置、形状等;

（3）易于检测，只需一个检测面就可以对形状复杂的构件进行检验;

（4）仪器便于携带;

（5）对操作人员没有伤害;

（6）容易实现自动检测。

2）超声波探伤局限性：

（1）易受到检测人员水平的影响;

（2）需要检验人员掌握被检构件的制造工艺;

（3）检验粗糙表面、薄板或表面不规则构件的准确度比较差;

（4）易对方向与超声波声束平行的缺陷造成漏检;

（5）容易对缺陷的性质进行误判;

（6）在近场区域存在盲区;

（7）缺陷以当量大小来描述，与实际不完全吻合。

3.4.4    RT——射线探伤

射线探伤指X射线或γ射线通过金属类材料时，部分能量被吸收，使射线产生衰减。再用透过构件的X射线或γ射线照射底片，使底片曝光，这样被检构件的内部特征就在底片上清晰显示出来。如果构件焊缝有缺陷，则缺陷处被吸收的能量不同，所产生的衰减也不同。裂纹、气孔、夹渣、未焊透等有缺陷的位置衰减小，射到底片上的强度较强，底片感光度较大，显影后黑度就深;反之，黑度就浅。根据底片影像的黑度深浅，就可知缺陷位置、大小及形状。

1）射线探伤优点：

（1）用于检测构件的内部缺陷;

（2）对缺陷性质的判断比较直观;

（3）描述清楚，易于存档。

2）射线探伤局限性：

（1）不能确定缺陷在构件内部的深度;

（2）不能检测太厚的构件;

（3）对面积型缺陷不是很敏感;

（4）射线对人体有伤害，做之前需清场。

综上，四种常用的无损探伤方法，MT或PT是针对焊缝表面及近表面的缺陷，而对于焊缝内部缺陷往往要用到UT或RT。而一条焊缝密性是否合格，其表面是否有开口性缺陷起到了关键性作用。因此，在船舶生产建造过程中，往往用PT来间接验证焊缝的密性。

4    结束语

机械住所往往设备繁多、管线复杂，一旦泄漏并蔓延，损失会特别巨大，因此，不能忽视这些舱室围壁的水密性。在船舶建造实践中，机械住所围壁水密性的验证，结合效率、成本及适用性考虑，往往优先选择抽真空试验，某些特殊位置无法抽真空时，经验船师同意可用冲水试验或PT来验证。

[参考文献]

[1] NR467 Rules for the Classification of Steel Ships.Part B3.Ch11.Sec.3：Testing[S].

[2] 魏国亮，赵振宇，徐胜航，等.工业常用无损探伤原理及特点分析[J].机械工程师，2008（3）：152-153.

[3] 邹斌.建筑钢结构工程及焊缝无损检测技术应用[J].江西建材，2009（2）：119-120.

[4] 王永强.相控阵超声检测在大厚度高强钢及奥氏体不锈钢焊缝上的应用[J].广东造船，2022，41（4）：70-73.

收稿日期：2024-02-26

作者简介：唐黎明（1986—），男，湖南永州人，助理工程师，从事船舶设计工作。