預密性試驗應用研究

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(1.浙江省海洋開發(fā)研究院，浙江 舟山316021；2.揚帆集團股份有限公司，浙江 舟山316100；3.浙江正和造船有限公司，浙江舟山316000)

2006年12月8日，國際海事組織第82屆海上安全委員會通過了《船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側處所保護涂層性能標準》(PSPC標準)。PSPC標準提出壓載艙破損面積控制在2%以下。據(jù)統(tǒng)計國內(nèi)船廠現(xiàn)在的涂層破損率為10%，由水密焊縫造成的破損面積約為涂層總破損面積的36%[1]，是導致涂層破損的最大一個因素。

作為滿足PSPC要求的關鍵技術，預密性試驗的定義為把傳統(tǒng)在船塢(船臺)、碼頭階段進行的艙室密性試驗提前到分段制作階段進行，從而達到工序前移、減少涂裝損耗的目的。預密性試驗方法一般有充氣試驗，抽真空試驗，著色試驗和磁粉試驗 (輔助)。預密性試驗的優(yōu)點在于將艙室填充式的整體密性檢查，變?yōu)楦鳁l角焊縫、對接焊縫的密性檢查，這樣就可以把密性檢查提前到分段制作階段，最大限度減少或取消后期的密性檢查工作。對通過預密性試驗的焊縫可以進行沖砂油漆，有效保護全分段的油漆完整性，減少船塢(船臺)補漆工作量。

2005年韓國有人提出通過檢驗焊縫內(nèi)部氣道的氣密性來檢驗密性焊縫的質(zhì)量，該思路隨后在三星重工進行了實踐驗證，并隨后得到了相關船級社的認可。

在我國，早在20世紀90年代預密性所涉及的試驗方法就有一定的理論研究和實踐基礎，期間這些密性試驗方法、名稱有所差異，但與充氣試驗，抽真空試驗原理是一致的[2-5]。這些密性試驗方法針對角焊縫和對接焊縫較多的船舶和產(chǎn)品采用，也只是在個別船廠局部采用，并未大面積推廣應用。在PSPC標準通過后的1～2年時間里，國內(nèi)的相關研究主要針對單個預密性試驗方法的原理、試驗條件、試驗范圍、試驗要求及注意事項。單個預密性試驗方法名稱也有差異，未得到統(tǒng)一[6-8]。2008年中國船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會組織編寫了《船體分段預密性試驗指導書》，對預密性試驗的實施起到了很好的規(guī)范指導作用[9-10]。

1 研究方法

1)預密性檢驗適應性。船體密性艙室焊縫隨部位不同,要求亦有所不同，位于船體中段附近的密性焊縫，其預密性檢驗設計方便，檢驗操作簡單、可靠；而對于艏艉端部狹小空間內(nèi)的密性焊縫，預密性檢驗的可行性和可靠性都需要進行深入的探討。在保證檢驗質(zhì)量和不增加工時的前提下，盡可能擴大預密性檢驗的使用范圍。

2)預密性的設計和對外確認。密性焊縫設計最早體現(xiàn)在船舶生產(chǎn)設計中，研究這些預密性焊縫在生產(chǎn)設計中的體現(xiàn)方式；根據(jù)密性檢驗的適應性，設計密性焊縫及其檢驗次序；根據(jù)船檢和船東的要求設計試驗并提供相應材料以得到認可和確認。

3)預密性工裝設計。設計各種典型部位焊縫的通用工裝件和特殊部位焊縫的專用工裝件，在滿足密性要求的前提下，盡可能使這些工裝件便于拆卸，重復使用。

4)工藝流程設計和工藝標準。由于船體分段和總段的現(xiàn)場施工中要穿插預密性檢驗和確認環(huán)節(jié)，因此要對工藝流程作必要的調(diào)整以適當安排密性檢驗的時機；盡管密性焊縫檢驗操作難度不高，仍需要編排嚴格的操作規(guī)程以保證施工和檢驗的質(zhì)量。

確定預密性試驗應用研究流程和應用實施流程，見圖1、2，進而制定預密性試驗大綱，研制了密性檢驗工裝，最大限度地將密性試驗提前。

圖1 預密性試驗應用研究流程

圖2 預密性試驗應用實施流程

2 實施

由設計部門繪制“船體分段預密性試驗圖”，現(xiàn)場施工部門按照圖紙進行預密性試驗。在試驗過程中，未經(jīng)主管部門同意，不得隨意更改試驗方法和內(nèi)容。

應在預密性試驗前結束船體結構的焊接、矯正作業(yè)，對重要焊縫經(jīng)無損探傷并經(jīng)船東、船檢檢驗并合格；需提交書面文件給船東、船檢，在取得船東、船檢認可后方可進行預密性試驗；艙室內(nèi)影響密性試驗的管路、接頭等已安裝結束；對妨礙檢視密性的附件、墩木、腳手架等應拆除或移除。

預密性試驗可根據(jù)船體結構不同的位置和建造方法，采用充氣試驗和抽真空試驗。在船東、船檢認可條件下，局部區(qū)域采用著色試驗、磁粉試驗等無損檢測試驗來代替密性試驗。

2.1 實施步驟

2.1.1 分段內(nèi)部焊縫預密性試驗

分段內(nèi)部焊縫預密性試驗采用充氣試驗。

焊縫較長時間暴露在空氣中會產(chǎn)生銹蝕，無法做通，可在一條焊縫完工后，立刻提交，與分段提交分開進行。

焊縫完工后進行自檢，并進行報檢，在未經(jīng)船東船檢復驗前，對充氣試驗焊縫保留24 h。

在待檢焊縫一端裝焊氣壓表，另一端裝焊充氣管。每條焊縫止流孔外側用著色試驗輔助，彌補充氣試驗的不足。

在焊縫上噴涂肥皂水溶液(在0 ℃以下應加熱)，然后對充氣管進行充氣，檢查氣壓表的數(shù)值是否符合允許值0.015～0.020 MPa，待靜壓15 min后，觀察肥皂水溶液有無冒泡現(xiàn)象及色漆的變化情況，即能判別焊縫的質(zhì)量。

待檢驗24 h后，拆除氣壓表及充氣管，請焊工堆焊。

2.1.2 分段外部焊縫預密性試驗

分段外部焊縫預密性試驗采用抽真空試驗。

分段外部焊縫采用自行研制的檢查裝置進行,見圖3。

圖3 檢查裝置

焊縫檢驗采用逐段進行，首先在焊縫上噴涂肥皂水溶液，然后用專用檢查裝置貼附到焊縫上，進行抽氣，檢查氣壓表的數(shù)值是否符合允許值-0.015～-0.020 MPa，觀察肥皂水溶液有無冒泡現(xiàn)象，即能判別焊縫的質(zhì)量。

2.1.3 焊縫修補

1)裂縫修補要用碳刨清除裂縫后再重新施焊。

2)對于單一的氣孔泄漏可直接焊補。

3)對于氣孔嚴重連續(xù)泄漏，用碳刨清除后重新焊接。

4)修補焊縫結束后，重新進行充氣試驗或抽真空試驗，確保密性質(zhì)量。

2.2 實施工藝裝配要求

1)裝配、角焊縫間隙為0.3～0.8 cm最佳。

2)焊接熔深要1/4～1/3板厚未焊。

3)焊縫外觀質(zhì)量要自檢滿足標準。

4)充氣補板、氣壓表補板自行安裝，并在外側開止流孔。

2.3 實施范圍

1)上邊水艙水密肋板與斜板、外板、甲板角焊縫采用充氣試驗。

2)上邊水艙斜板與甲板、外板角焊縫采用磁粉。

3)甲板與舷頂列板角焊縫采用真空試驗。

4)上甲板橫向肋板與甲板角焊縫采用充氣試驗，見圖4。

圖4 充氣試驗實施范圍

5)槽形艙壁與上下邊水艙斜板角焊縫采用磁粉。

6)槽形艙壁下墩座面板與直撐板、斜撐板角焊縫采用磁粉。

7)槽形艙壁與下墩座角焊縫采用磁粉。

8)下墩座直撐板、斜撐板與內(nèi)底板角焊縫采用磁粉。

9)槽形艙壁與邊管弄、邊管弄與外板角焊縫采用充氣試驗。

10)槽形艙壁與上墩座面板角焊縫采用磁粉，見圖5。

3 結果

1)密性焊縫的預密性實施率達80%。

圖5 磁粉試驗實施范圍

2)一次性涂裝完工率達95%。

3)縮短單船建造周期。通過將密性焊縫檢驗提前并在時間上靈活穿插，以及減少塢內(nèi)涂裝工作量，使大型散貨船建造周期縮短20天以上，油船等密性焊縫較多的船型可達40天以上。

4)節(jié)約成本5%。通過工藝的調(diào)整節(jié)約淡水消耗和工時消耗，使成本降低。

5)增加船舶企業(yè)產(chǎn)值10%。通過焊縫預密性試驗技術的研究和應用，將后期的密性檢驗工作穿插到前期進行，從而縮短單船造船周期，船廠年產(chǎn)值得到增加。

4 結論

從日韓等一些先進船廠實施的經(jīng)驗來看，預密性試驗無論是對縮短建造周期，還是對質(zhì)量、安全、成本、油漆等各方面都具有重大意義。推行預密性試驗，優(yōu)化了密性試驗作業(yè)環(huán)境，把高空封閉作業(yè)變成平地敞開作業(yè)，且試驗方法簡單可靠，極大地提高工作效率，降低密性試驗成本。從先進的造船理念來說，符合工序階段前移的特點，降低了船臺密性試驗的工作量，縮短船臺周期。對通過預密性試驗的焊縫可以直接進行沖砂、油漆作業(yè)，保證分段油漆完整性，減少船臺、船塢補漆工作量。該試驗方法施工簡單、安全便利、保證質(zhì)量、降低成本、縮短周期，滿足PSPC涂裝要求。

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