淺談如何做好船體焊縫無損檢測質量監督

0 引言

無損檢測，也叫無損探傷，是指在不損害或不影響被檢測對象使用性能、不傷害被檢測對象內部組織的前提下，利用材料內部結構異?；蛉毕莸拇嬖谝鸬臒?、聲、光、電、磁等反應的變化，以物理或化學方法為手段，借助現代化的技術和設備器材，對被檢測對象內部及表面的結構、性質、狀態及缺陷的類型、性質、數量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化進行檢查和測試的方法

。船舶建造過程中存在大量鋼板、型材等船體結構的焊接工作，船體結構的焊接質量直接影響著船舶建造質量和使用安全，因此對于船舶結構焊縫焊接質量必須予以重視。我們傳統目視的檢測方法只能檢查出船體結構焊縫表面的焊瘤、氣孔、咬邊、表面裂紋等較為明顯的外觀質量缺陷，對于船體結構焊縫內部的裂紋、夾渣、氣孔等內部質量缺陷或近表面質量缺陷以及肉眼不易觀察到的表面質量缺陷，則需要借助相關無損檢測設備儀器來進行無損檢測探傷，無損檢測已然成為檢驗船體結構焊接質量的重要手段，廣泛應用于國內各大船廠。因此，船體結構焊縫無損檢測作為船舶建造質量檢驗的關鍵環節，船舶建造質量監督人員應予以重點關注。目前船體焊縫無損檢測方法較多，且不同船體結構部位、不同焊接形式適用的無損檢測方法也不盡相同。如何做好船體結構焊縫無損檢測過程的質量監督工作是船舶建造質量監督人員應當思考的問題，下面文章中我們首先介紹船舶建造過程中常用的幾種無損檢測方法，然后討論船舶建造質量監督人員如何做好船體結構焊縫無損檢測質量監督工作。

HIZ改變：主要是指矢狀面MRI T2加權像上纖維環內、較髓核信號更高的局限性高信號影，不少于1個HIZ改變定義為陽性[2]。

1 常用的無損檢測方法

近些年以來，無損檢測技術得到了快速發展，針對不同材料、應用環境、檢測環境、生產條件等，現已開發出了多種無損檢測方法，人們按照不同原理和探測及信息處理方式，詳細統計了已經應用的和正在研究的各種無損檢測方法，具體見表1。無損檢測方法雖然多種多樣，但是目前國內船廠常用的船體結構焊縫無損檢測方法主要有目視檢測（VT）、射線檢測法（RT）、超聲波檢測法（UT）、磁粉檢測法（MT）、滲透檢測法（PT）等五種方法

。

1.1 目視檢測法（VT）

目視檢測，顧名思義，就是通過肉眼檢查焊縫表面質量。主要檢查三個方面：一是借助鋼尺、焊縫量規測量對接焊縫余高是否符合要求，測量角焊縫焊腳尺寸是否達到規定焊腳尺寸以及端部是否有良好的包角焊；二是觀察焊縫外形，是否存在焊縫截面突變、焊縫表面凹凸不平、凹坑、對接焊縫焊道寬度超差等外形缺陷；三是檢查焊縫表面質量，是否存在弧坑、焊瘤、咬邊等缺陷。目視檢測法只能檢查出船體結構焊縫表面的焊瘤、氣孔、咬邊等較為明顯的外觀質量缺陷，對于船體結構焊縫內部的裂紋、夾渣、氣孔等內部質量缺陷或近表面質量缺陷以及肉眼不易觀察到的表面質量缺陷，則需要借助相關無損檢測設備儀器來進行無損檢測探傷。

2018年也是浙江自然資源管理具有里程碑意義的一年。省自然資源廳在這輪機構改革中應運而生，肩負起“統一行使全民所有自然資源資產所有者職責，統一行使所有國土空間用途管制和生態保護修復職責”新使命，浙江自然資源事業站在了新的歷史起點上。省委、省政府對我們寄予厚望，人民群眾對我們充滿期待。

1.2 射線檢測法（RT）

要做好船體結構焊縫無損檢測質量監督工作，船舶建造質量監督人員首先要掌握目前國內船廠常用的五種船體結構焊縫無損檢測方法、原理、特點和適用范圍。監督承造船廠根據船體結構不同部位、不同階段、不同的焊接接頭形式以及各種無損檢測方法的特點合理選擇無損檢測方法，發現無損檢測方法選擇不當或者達不到檢測效果時及時提出，并監督承造船廠更新無損檢測方法手段，制定新的無損檢測方案及工藝。同時要學習了解各種新興的無損檢測方法、手段，提高船體結構焊縫無損檢測的效率、可操作性和準確性。

1.3 超聲波檢測法（UT）

滲透檢測法是將含有熒光染料或著色染料的滲透液施涂到焊縫表面，經過一段時間，在毛細作用下滲透液可滲透到表面開口的缺陷中，再施涂顯像劑，從而顯示出焊縫缺陷

。滲透探傷原理簡單，操作方便、靈活，適應性強，對焊縫表面裂紋和氣孔等開口性具有良好檢測效果。但是對焊縫內部缺陷和表面非開口性缺陷無效。按照滲透劑的不同有三種方法：煤油白粉法、著色探傷、熒光探傷。煤油白粉法是以煤油為滲透劑，石灰粉或白堊粉為顯像劑，此法簡便、實用、經濟，但不精確，只能粗略檢驗。著色探傷的滲透液中含有紅色顏料、溶劑和滲透劑等成分，具有滲透力強，滲透速度快，顯像清晰醒目，洗滌性好，化學穩定性好和無腐蝕、無毒或低毒等特點。顯像劑常用氧化鋅、氧化鎂或二氧化鐵等白色粉末和有機溶劑組成，顯像劑具有懸浮力好，與滲透液有明顯的襯度對比，顯示缺陷清晰，易于辨別，無腐蝕性等特點。熒光探傷是借助殘留在零件缺陷內的熒光滲透液在紫外線照射下發出的熒光顯示缺陷，熒光滲透液主要由熒光物質、溶劑和滲透劑組成，具有熒光亮度高、滲透性好、檢測靈敏度高、化學穩定性好、易于清洗和無毒、無味、無腐蝕性的特點，熒光探傷具有靈敏度高、操作簡便、使用靈活等優點，但需在暗室中觀察，長期受紫外線照射有害健康。

1.4 磁粉檢測法（MT）

實施船體焊縫無損檢測的時機，不僅影響船體焊縫無損檢測操作的方便性，還可能影響后續修補的施工難度，從而影響船體焊縫無損檢測效果評估和施工質量?，F代造船模式提倡工序盡量前移，能在前一階段完工的工序盡量避免留到后一階段處理。所有焊縫應當在焊縫外觀質量合格后再進行無損探傷，外觀檢查時如發現焊縫表面存在焊瘤、氣孔、咬邊等缺陷，應當進行修補并經檢驗合格后再進行探傷。同時，焊接結束后應當在焊縫冷卻至環境溫度，焊縫及熱影響區內部應力充分釋放后進行無損探傷。對于需要做焊后熱處理的情形，應在焊后熱處理完成后進行探傷。對于最小屈服強度為420N/mm

至690N/mm

的焊接結構用高強鋼，應在焊后48小時后進行無損檢測。對于最小屈服強度大于690N/mm

的高強鋼，應在焊后72小時后進行無損檢測。如果在焊接過程中發現焊縫出現延遲開裂的跡象，應當延長焊接應力釋放時間，待內部應力充分釋放后再進行無損探傷。如果焊后72小時后焊縫冷卻到環境溫度，焊縫內應力充分釋放后，檢查焊縫外觀質量，且經過抽檢部分焊縫進行磁粉探傷或滲透探傷達到規定要求，沒有觀察到出現延遲裂紋的跡象，則經質量監督人員判斷后，對類似焊縫的射線探傷或超聲波探傷可由焊后72小時的時間間隔縮短為48小時。被檢測區域應清除氧化皮、熔渣、銹跡、焊接飛濺、油、油脂、污垢或油漆，以保證檢測靈敏度。

船體焊接過程中的所有焊縫應先由船廠檢驗員進行焊縫外觀質量檢查，焊縫外觀質量檢驗主要依靠檢驗員相關檢驗經驗，因此從事船體焊縫外觀質量檢驗的檢驗員應具備豐富的焊縫外觀檢驗從業經驗。從缺陷位置來看，外觀檢查能檢查出肉眼可見的表面缺陷，如燒穿、表面裂紋、未熔合、焊瘤、表面氣孔、咬邊等；對肉眼看不到的表面缺陷或近表面缺陷，如近表面裂紋、未焊透、近表面氣孔、咬邊等，可采用磁粉檢測或者滲透檢測；對于內部缺陷，如內部裂紋、夾渣、未焊透、內部氣孔等，則需采用射線檢測或超聲波檢測。從船體結構不同位置來看，對于船體結構強力甲板、外板對接焊縫，一般采用射線探傷，在不方便操作的位置，經船體建造質量監督人員同意的情況下可采用超聲波探傷；對于水密艙壁、內底板、內部構件對接縫、全焊透角焊縫以及臨時工藝孔及嵌補板封完后的周界焊縫，一般采用超聲波探傷；對于大型鑄鍛件（如船尾框架、船尾凸臺、舵部件、軸支架等）的焊接連接接頭、吊耳角焊縫，一般采用磁粉探傷或滲透探傷，需要注意的是，一般首選磁粉探傷，對于鋁合金等非磁性材料的角焊縫，采用滲透探傷。從焊縫缺陷類型來看，射線探傷可以有效地檢測體積型缺陷，而超聲波探傷更有效地檢測平面型缺陷，在實際工作中，經常會有復雜的、多缺陷集合在一起的情況，那么就需要具體情況具體分析，選擇合適的檢測方法或者多種檢測方法組合使用，具體無損檢測方法與焊接缺陷對照請參考表2。當探傷檢驗發現不允許存在的缺陷時，應增加探傷檢查范圍，以確定該缺陷的全部范圍。

1.5 滲透檢測法（PT）

頻率超過20kHz的聲波稱為超聲波。超聲波具有頻率高、波長短、傳播能量大、穿透力強、指向性好的特點。超聲波檢測法是用超聲波探頭在船體焊縫兩側向焊縫發出超聲波束，當遇到缺陷或焊接接頭底面時，就分別產生反射波束，然后根據反射訊號在熒光屏上顯示的脈沖波形來判別缺陷的性質、位置及大小

。超聲波探傷迅速，靈敏度高，可探測5～3000mm厚的金屬或非金屬材料的構件，設備簡單，操作靈活、方便，探測范圍廣，對人體無害。超聲波檢測與射線檢測互補，可以更有效地檢測焊縫內部平面型缺陷（如分層、未熔合、裂紋），對于厚度較大的焊縫也能達到檢測效果，而且靈敏度高、速度快、費用低，能對焊縫缺陷進行準確定位，便于實現現代化信息處理和計算機自動控制。但是超聲波檢測法，缺陷不直觀，技術難度較大，易受主客觀因素影響，檢測結果不便于保存。

2 如何做好船體焊縫無損檢測質量監督

2.1 掌握常用的無損檢測方法和原理

射線檢測法也叫照相法，焊縫經射線照射后，焊縫缺陷在底片上展示出各種特征，通過識別和判定確定焊縫內部缺陷的性質、位置和大小。按使用的射線源種類不同，可分為X射線探傷、γ射線探傷和高能射線探傷等，目前造船工業中廣泛使用的是X射線照相法探傷。射線探傷對于檢查焊縫內部體積型缺陷具有顯著優勢，可以直接拍出焊縫內部的氣孔、夾渣等缺陷的影像。由于射線檢測是采用照相法，具有直觀性好、底片可供備查、可追溯性好等優點，因此它是焊縫內部質量檢驗的主要檢測方法。射線檢測法也有一定的局限性：一是穿透能力不及超聲波；二是對于垂直于射線的內部裂紋檢出難度較大，對細微裂紋分辨力較差；三是射線對人體有一定危害，需投入相關防護；四是檢測設備較復雜昂貴，檢測費用較高。

2.2 無損檢測人員資質管理

無損檢測人員應具備足夠的材料、焊接、結構或構件、無損檢測設備和專業的知識。進行無損檢測操作及數據分析的人員，至少應具有該無損檢測方法Ⅱ級人員資格。同時船廠應至少有一名具有Ⅲ級資格證書的技術主管，該技術主管應直接參與無損檢測工藝、無損檢測報告、無損檢測設備和工具校準的審查和驗收。無損檢測人員的能力素質直接決定了無損檢測結果的真實性和有效性，從而影響結構焊接質量。因此船舶建造質量監督人員要監督船廠落實無損檢測人員的資質要求，建立無損檢測人員臺賬并進行動態管理，在日常巡檢過程中隨機檢查無損檢測人員資質，發現問題及時督促造船廠進行整改，督促造船廠制定整改措施并對措施進行監督驗證。

2.3 選擇無損檢測時機

磁粉檢測法是通過磁粉或磁懸液在缺陷附近形成的漏磁場中堆積以檢測磁性材料表面或近表面處缺陷的一種無損檢測方法

。為了進行這樣的檢測，一個永久磁鐵、電磁鐵或電磁線圈將用來在被檢測樣品上產生一個磁場。如果在被檢測的產品中存在缺陷，磁通將被扭曲和“泄漏”。精細的磁粉顆粒（通常懸浮在載體液中以噴霧形式噴出）用于試樣表面，它們被吸引到磁通泄漏的區域，形成一個可見的缺陷指示。磁粉檢測焊縫檢測效率高、費用較低，焊縫缺陷顯示直觀、靈敏度較高，且設備簡單、操作容易，對鐵磁性焊縫表面或近表面上的缺陷（如裂紋、未焊透）檢查效果較好。廣泛應用于各種工業生產和修造船工業生產中。但是磁粉檢測法僅對磁性材料有效，對鋁合金等非磁性材料無效。另外它只能檢出焊縫表面和近表面質量缺陷，對內部缺陷檢測效果較差。

2.4 選擇適宜的無損檢測方法

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2.5 評價無損檢測結果

船體結構焊縫缺陷種類較多，有燒穿、裂紋、夾渣、未熔合、未焊透、焊瘤、氣孔、咬邊等。在實際檢驗過程中，所有船體焊縫須經經驗豐富的檢驗員進行外觀質量檢查，將燒穿、表面裂紋、夾渣、未熔合、焊瘤、表面氣孔、咬邊等表面質量缺陷識別出來，經修補完善重新進行外觀檢驗合格后，再使用射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷或滲透探傷檢查內部缺陷和近表面缺陷。而且實際中經常會有復雜的、多缺陷組合在一起的情況，對于關鍵部位，若想充分檢查焊縫內部缺陷，則需要對無損檢測方法進行組合使用，如RT+UT、UT+PT等。船舶建造質量監督人員在檢驗驗收過程中，應根據船體結構部位、焊縫外觀質量等情況綜合評估，在關鍵部位或者特殊部位進行補充檢測或組合檢測。在射線檢測過程中，若在拍片的端部或緊鄰端部觀察到缺陷，應要求增加拍片數量以確定缺陷的全部范圍，并在附近增加片位。

同時需要強調的是，船體結構焊縫無損檢測合格與否的判定，并不是要求船體結構焊縫完全沒有缺陷，實際生產過程中也很難做到全船船體結構焊縫沒有任何缺陷。我們評價無損檢測結果，主要依據無損檢測檢查評定標準：對于射線檢測一般我們依據CB/T3558-2011《船舶鋼焊縫射線檢測工藝和質量分級》進行評定；對于超聲波檢測一般依據CB/T3559-2011《船舶鋼焊縫超聲波檢測工藝和質量分級》進行評定；對于磁粉檢測和滲透檢測一般依據CB/T3958-2004《船舶鋼焊縫磁粉檢測、滲透檢測工藝和質量分級》進行評定。

晚唐人古詩，秾鮮柔媚，近詩馀矣。即義山七古，亦以辭勝。獨此篇，意則正正堂堂，辭則鷹揚風翙，在爾時如景星慶云，偶然一見。(280)

3 結論

船體結構焊接質量直接影響船舶建造質量和安全性，無損檢測作為檢查焊縫焊接質量的重要方法，是船舶建造質量監督的重要環節。作為船舶建造質量監督人員，應對船體焊縫無損檢測過程進行嚴格把關，掌握常用的無損檢測方法和原理，監督船廠做好無損檢測人員資質管理，提前策劃，正確選擇無損檢測時機，科學選擇適宜的無損檢測方法，多向驗證，監督承造船廠嚴格按要求做好船體焊縫無損檢測工作。

[1]GB/T 38942-2020，壓力管道規范 公用管道[S].國家市場監督管理總局，2020.

[2]鄧輝清.基于力-磁耦合的磁記憶檢測技術應用研究[D].蘭州理工大學，2015.

[3]蔣學亮，賀曉峰.船舶焊接檢驗方法淺析[J].科技視界，2013.

[4]景艷.無損檢測在船舶焊接中的應用[J].現代制造技術與裝備，2012.