船舶無損檢測技術應用探討

王國慶

中興海陸工程有限公司 浙江舟山 316131

隨著我國科學技術的不斷發展，船舶業得到了良好的發展，關于船舶的技術層面也得到了相應的提升。無損檢測技術是船舶制造中最常用的一種技術手段，隨著船舶行業的發展，對船舶制造的要求也越來越高，這也是對船舶技術層面的高要求，需要不斷的創新技術才能滿足船舶業的發展需求。

1 船舶無損檢測技術的應用對象

1.1 船體

船體是無損檢測技術的主要應用部位，船體的主要構件分別是：肋板、強肋骨、強橫梁、甲板和舷側的縱桁以及強框架等部分，這些部位都是船舶生產制造中焊接的重要部位，如果其中的某一個部位發生焊接問題就會導致整個船體的質量受到影響。另外，除了船體的主要構件之外，還有船體的次要構件也有很多種類，都是需要用無損技術進行檢測的[1]。

1.2 船舵

船舵主要是指船舶的舵系，特點和主要功能，是將脫機的動力傳遞給舵葉，讓船舵整體產生舵效，船舵主要是由固定和運動兩種構件組成的。固定的構件主要有舵桿舵承等等，運動構件主要是由舵桿和舵葉以及舵銷等等組成。船舵一般都是在船舶尾部螺旋槳的正后方的位置，通常情況下只有在遭遇到很大的事故時，才會修理船舵，平時船舵很少會損壞修理的，修理的流程也是很繁瑣的。在對船舵進行檢修時，技術人員通常用隨同軸系的方式展開檢修。

1.3 螺旋槳

船舶的螺旋槳是船舶的推進器，它是一種反作用的結構模式，當螺旋槳轉動的過程中，會推動水向后，進而受到水的反作用力推動船舶前進，漿葉和漿轂是構成螺旋槳的主要部分，同時也是無損檢測的重要對象。

總的來說，無損檢測技術適用于船舶設計和生產制造的全過程，設計者要保證船舶的前期規劃能夠符合無損檢測的需求，分析船舶結構是否與無損檢測的靈敏度，分辨力和可靠性一致。制造部門要考慮自身的生產是否符合設計需求，要及時與無損檢測人員展開溝通，與技術緊密配合，保持相互依從的關系，積極引進新設備。

2 船舶無損檢測傳統技術及其應用

2.1 外觀檢測的應用

外觀的檢測是船舶檢測中最常用的也是最簡單的一種檢測方式。在船舶制造完成后，使用人工目視、耳聽以及用鼻子聞或者用手摸等方式進行外觀的檢測，這樣的監測方式簡單，需要檢測人員有成熟的工作經驗。但是這種方法是適用于外觀的檢測，不適用于船舶內部構造。

2.2 表面檢測的應用

表面檢測主要指的是檢查船舶表面是不是有問題，在船舶的制造中因為各種制作工藝可能會導致船舶的表面有著分布不均勻等各種問題。在表面的檢測中使用的技術是將特殊的材料涂在需要檢測的位置上，比如常用的方法有磁粉法、液體滲透法還有渦流法等。具體的檢測步驟是將特殊的材料涂抹到需要檢測的部位，并讓這些材料進行滲透到指定的開口處。在滲透好了之后，需要檢測人員清除多余的滲透液體，并在需要檢測的位置涂上顯像劑。顯像劑會不斷的移動，有些缺陷的部位會有殘留的特殊材料會吸附移動過來的顯像劑。這時只需要將特殊的光源去進行照射，缺陷的部位因為吸附力顯像劑被體現出來，這樣通過人眼就能一眼觀察到有缺陷的部位[2]。這種滲透檢測的方式是一種使用時間比較長的方式，他的檢測原理是毛細管作用，主要用于表面開口的一種無損檢測方式，這種檢測方式操作過程簡單，使用的檢測設備也很簡單，并不需要電源和水源等外部條件，因此非常適合野外的檢測。但是隨著科學技術的不斷創新，這種無損檢測方式已經被逐漸的取代，因為使用這種檢測方式檢測時需要對檢測的位置進行處理，保證檢測表面的干凈整潔。需要花費很長的時間，檢測效率低下，也無法檢測一些不規則的部位。此外因為滲透劑或者磁粉等都會對鐵材質的部件產生影響，因此在使用滲透劑或磁粉等進行檢測之后需要清洗該檢測位置。

2.3 內部檢測技術的應用

內部檢測主要使用的是超聲波、射線照相等技術，來檢測傳播的缺陷部位的大小和深度。超聲波探傷具體的原理是利用超聲探測儀在船舶需要檢測的部位進行傳播，當超聲波束通過探頭在傳播的內部進行不斷地反射，在當遇到有缺陷的部位和沒有缺陷的部位時產生的脈沖波是不一樣的，最終通過波形來判斷缺陷的具體情況。射線探傷的具體原理是通過射線進行無損檢測的方式，射線的衰減可以反映出缺陷的位置和大小[3]。這種射線探傷的方式不管是金屬還是非金屬都能使用。射線探傷可以對氣孔裂紋還有金屬內部缺陷都能有效的檢測，通常情況下，就會用到X射線和γ射線兩種，這兩種射線有著不同的穿透力，但是因為X射線的速度更快，因此在船舶業中使用頻率更高。射線照相探傷的原理是因為檢測物體厚度和密度不同吸收的射線也會不同，因此會導致底片感光方面有不同。當檢測的物體密度大時底片的感光較輕，檢測的密度小時因為射線比較容易通過所以感光比較重，進而通過底片的感光輕重來判斷質量。但是在使用射線檢測時，需要檢測人員找準射線和被檢測部位的攝入角度，因為攝入角度的控制是使用射線檢測技術的重要前提條件。根據檢測檢驗和相關的文獻記載，在使用射線檢測時最好讓X射線和裂紋的方向保持平行，這樣的監測結果更精確。倘若x射線和裂紋的角度不正確，或者發生裂紋和x射線的方向出現交叉就會讓檢測結果變得不準確，進而影響到射線檢測形成的圖像。因為在x射線和裂紋的方向交叉以后，射線檢測圖像中會發生水平方向的變寬，還會影響到圖像的清晰度，最終對檢測結果產生不利的影響。如果x射線和裂紋的方向是垂直的，會很難從射線圖像看出裂紋的缺陷。在使用射線進行船舶無損檢測時，檢測人員應該做好一定的防護措施，因為射線是危害人的身體健康[3]。

3 船舶無損檢測新技術的應用

3.1 TOFD檢測技術的應用

TOFD無損檢測技術是在聲波衍射的基礎上研發出的一種更加先進的監測技術。聲波的衍射是一種物理現象，當聲波的波面遇到障礙物或者孔洞后，聲波波面會發生散射傳播。經過詳細的分析研究可知，每一種介質上的波陣面中的數不清的點可以當作波源來發射子波，當這些波源發射以后會變成一個新的波面。TOFD檢測技術在使用時，會用到兩個寬帶窄脈沖的探頭，這兩個探頭的主要作用是用來收發和檢測聲波的，在檢測時，可以將探頭放在焊接的中心線上。在進行工作時，發射探頭會發出縱波波束，并且這些縱波波束不是聚集的狀態，在找到合適的角度進行船舶構件中，波束會沿著構件的表面進行傳播，在傳播了一段時間之后，負責接收的探頭會接收傳回來的波束。這時檢測人員可以將收集到的波束數據進行整理和分析，就可以清楚地知道船舶構件中是否存在缺陷，以及缺陷的具體位置和情況。TOFD檢測技術的檢測速度很快，并且可以檢測的范圍很廣，重復性很強，和傳統的船舶無損方式相比有著很多的優勢[4]。再將TOFD檢測技術和計算機技術進行連接以后，可以自動的分析搜集的數據，并將監測的結果進行自動的存儲。此外還有掃描成像的功能，使得檢測人員可以直觀地看到船舶內部構件的問題，提高了船舶檢測的質量和效率。但是該項技術也有一定的缺點，比如會受到信號的干擾，在接近表面時會產生信號的盲區，因此在實際的使用中需要和其他的檢測技術相結合，才能完成船舶的檢測任務[4]。

3.2 PAUT檢測技術的應用

PAUT檢測技術是超聲相控陣技術，其應用的范圍比較廣，發展的時間也很長，距今已有近30年的發展時間了。在這項技術剛開始的使用階段，主要是在醫學方面去使用，因為PAUT檢測技術本身很復雜，成本也很高，所以很難在船舶業中進行投入使用。隨著我國科學技術的飛速發展，這項技術已經有了很大的進步和改變，在各行業的無損檢測中都能夠使用PAUT檢測技術，在我國的核工業和航空事業中也會用到該項技術。目前我國的信息技術不斷地改進和優化，可以讓信號數字形式進行隨意的轉換和識別，這對于現代化的建設來說有著重大的意義，所以在船舶檢測中也會經常使用PAUT檢測技術。在我國目前的船舶無損檢測中該項技術被廣泛應用的同時也取得了良好的使用效果。PAUT檢測技術是很多個探頭晶片組成的，這些探頭晶片的排列是有規律的，在使用中會按照規定的時間逐個的激活晶片，進而形成波陣面去控制超聲束，體現出超聲波的波束掃描和聚焦的功能。

4 船舶修造無損檢測技術應用的基本要求

4.1 保證質量和效率

質量保證本身就是無損檢測必須滿足的條件，是一個有序的管理過程，能夠保證技術應用結果的客觀性與可靠性，船舶生產更是對無損檢測的質量提出了嚴格的要求。具體來講，工作人員必須具備相對應的資格和能力，要按照國家的規定和行業標準執行操作，要參考具體法律法規參與培訓考核和鑒定取證等活動，只能從事與證書相關的檢測工作。在使用無損檢測設備的工具的時候，除了要保證生產廠家的資格之外，還需要認真檢查設備與儀器的質量保證書和使用說明，并定期展開保養和維修，排查潛在的風險和隱患，在規定的間隔內重新校驗或者是鑒定。另外，工作人員要保證自身的操作步驟符合行業標準，不能隨意進行改動或者是調整，否則要承擔相應的責任[5]。

4.2 作業的質量控制

影響無損檢測作業質量的原因是多種多樣的，工作人員要認真分析主客觀因素，避免出現失誤。具體來講，法律法規，規程，規范中標注的內容，工作人員要認真解讀，熟悉基本的流程和步驟，在必要的情況下參與實踐演練。同同時，從業人員的資格鑒定與認證也不可忽視，這一環節直接影響工作人員自身的素質和能力，鑒定機構好熱認證機構必須秉持自身的理念，針對從業人員的知識，技能，經驗等方面進行全方位評估，給予客觀公正的認證。另外，由于無損檢測的對象并不完全統一，涉及到船舶的各個部位，所以對設備和儀器的使用也提出了多元化的要求，在這種情況下，必須要針對不同的工具進行性能測試。在使用消耗性材料的時候，必須要保證受檢件自身的質量，確保消耗性材料性能的合格。而且，必須要針對工作人員的作業情況進行全方位的監督和管理，及時記錄在案，防止出現不合格的操作行為。

5 結語

在船舶業中需要使用無損檢測的部位很多，對于檢測技術的要求比較高，充分的利用無損檢測技術保證船舶的正常使用。在實際的船舶無損檢測中由傳統檢測技術和新檢測技術的應用，每一項船舶無損檢測技術都是有著各自的優點和缺點，但是隨著我國科學技術的不斷進步，新的檢測技術已經被廣泛的應用到船舶檢測中，有效的提升了船舶檢測的效率和質量，進而保證了船舶今后的正常使用。