預密性試驗應用研究

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(1.浙江省海洋開發研究院，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。據統計國內船廠現在的涂層破損率為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)。預密性試驗的優點在于將艙室填充式的整體密性檢查，變為各條角焊縫、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部氣道的氣密性來檢驗密性焊縫的質量，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，未得到統一[6-8]。2008年中國船舶工業行業協會組織編寫了《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在船舶生產設計中，研究這些預密性焊縫在生產設計中的體現方式；根據密性檢驗的適應性，設計密性焊縫及其檢驗次序；根據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場施工中要穿插預密性檢驗和確認環節，因此要對工藝流程作必要的調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程以保證施工和檢驗的質量。

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”，現場施工部門按照圖紙進行預密性試驗。在試驗過程中，未經主管部門同意，不得隨意更改試驗方法和內容。

應在預密性試驗前結束船體結構的焊接、矯正作業，對重要焊縫經無損探傷并經船東、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 分段內部焊縫預密性試驗

分段內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象及色漆的變化情況，即能判別焊縫的質量。

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象，即能判別焊縫的質量。

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)節約成本5%。通過工藝的調整節約淡水消耗和工時消耗，使成本降低。

5)增加船舶企業產值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，船廠年產值得到增加。

4 結論

從日韓等一些先進船廠實施的經驗來看，預密性試驗無論是對縮短建造周期，還是對質量、安全、成本、油漆等各方面都具有重大意義。推行預密性試驗，優化了密性試驗作業環境，把高空封閉作業變成平地敞開作業，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，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、保證質量、降低成本、縮短周期，滿足PSPC涂裝要求。

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