孫冰，韓宇，唐亮

(中海油能源發(fā)展股份有限公司 采油服務(wù)分公司，天津 300452)

船舶的大型化對(duì)材料強(qiáng)度和焊接技術(shù)提出了更高的要求，大量厚板、高強(qiáng)鋼,以及自動(dòng)焊接技術(shù)在船舶建造中的應(yīng)用對(duì)船舶設(shè)計(jì)建造和質(zhì)量檢驗(yàn)帶來更大挑戰(zhàn)。例如,厚板焊接所使用的多層多道焊，對(duì)于焊接過程中的焊接順序，焊渣清理，熱輸入控制要求非常高，控制不好就容易出現(xiàn)內(nèi)部夾雜、裂紋等缺陷[1]，嚴(yán)重影響船舶壽命。目檢僅能發(fā)現(xiàn)焊縫表面缺陷[2]，對(duì)于內(nèi)部不可見的缺陷無能為力，需要使用無損探傷的方式對(duì)焊縫內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢查。

大型LNG運(yùn)輸船由于裝載超低溫液貨(-163 ℃)及服役周期長達(dá)40年的特點(diǎn)，對(duì)于船體結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的要求更加嚴(yán)苛。LNG運(yùn)輸船貨艙處使用大量厚板且存在要求3張板精確對(duì)位的CM點(diǎn)，該處要求使用熔透焊的形式，焊角尺寸大，熱輸入量高，在以往項(xiàng)目中出現(xiàn)過裂紋，如未及時(shí)發(fā)現(xiàn)后果不堪設(shè)想。建造過程中貨艙部位需要進(jìn)行臨時(shí)開口，開口面積大，而且處于水線以下，需要確保后續(xù)封堵質(zhì)量。這些重點(diǎn)部位都需要借助無損探傷來發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患，避免隱患發(fā)展為事故。

本文通過對(duì)大型LNG運(yùn)輸船上無損探傷點(diǎn)位的分布及探傷方式的要求進(jìn)行分析，并與船級(jí)社的無損探傷要求進(jìn)行比較，嘗試對(duì)大型LNG運(yùn)輸船探傷點(diǎn)位的設(shè)置原則進(jìn)行總結(jié)。

1 常用的無損檢測方法

無損探傷是在不對(duì)被檢測體進(jìn)行破壞的前提下，利用聲、光、電、磁等手段，判斷被檢測物體是否存在表面破損或內(nèi)部裂紋、夾雜等缺陷或者不均勻性。相對(duì)于破壞性檢測，無損檢測可以實(shí)現(xiàn)100%的檢測率，尤其適合作為質(zhì)量控制的手段，在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)全程控制。

目前在船舶建造檢驗(yàn)過程中常用的無損檢測方法包括超聲探傷、磁粉探傷、滲透探傷、射線探傷等，由于不同的工作原理，不同的探傷方法需要應(yīng)用在不同的檢測位置，針對(duì)不同的缺陷發(fā)揮檢測作用。

1.1 超聲波探傷

適用于厚度較大的構(gòu)件檢測。超聲波探傷應(yīng)用的是聲波在不同傳輸介質(zhì)的分界面發(fā)生反射的原理，超聲波從構(gòu)件表面?zhèn)鲗?dǎo)進(jìn)入內(nèi)部結(jié)構(gòu)，當(dāng)聲波遇到夾渣、氣孔、裂紋等缺陷,以及到達(dá)材料底面時(shí)就會(huì)發(fā)生反射，通過將底面反射波形與缺陷反射波形分離即可發(fā)現(xiàn)隱藏在材料內(nèi)部的缺陷。

超聲波探傷安全、快捷、適用于對(duì)材料內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測，但是由于輸出的是波形信息而非直觀的缺陷性狀，因此,需要有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)工程師進(jìn)行判斷才能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)缺陷。

1.2 磁粉探傷

適用于鐵磁性材料表面缺陷或接近表面的缺陷檢測，原理是通過磁化檢測工件，使其表面分布磁場，當(dāng)出現(xiàn)表面破損或缺陷時(shí)，破損處磁場強(qiáng)度發(fā)生變化，磁粉就會(huì)在該處顯示破損的形狀。磁粉探傷適用于薄壁工件或管材及焊縫表面的缺陷檢測，對(duì)于焊縫內(nèi)部的缺陷(氣孔、夾渣等)較難察覺，對(duì)于導(dǎo)磁性較差的奧氏體不銹鋼等不適用。

1.3 滲透(著色)探傷

適用于試件的表面缺陷檢查。滲透探傷應(yīng)用的原理是毛細(xì)作用，通過在試件噴灑滲透劑，待滲透劑滲入表面缺陷后噴灑清洗劑將表面的滲透劑清除，待試件表面干燥后再噴灑顯影劑，滲透劑通過毛細(xì)作用返回試件表面與顯影劑發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)鮮艷的紅色或黃綠色，即可判定表面缺陷。

滲透探傷使用的試劑多為便攜式罐裝，攜帶方便，但是化學(xué)試劑的使用對(duì)人體有傷害。在LNG運(yùn)輸船的建造中，殷瓦鋼試件多采用滲透探傷進(jìn)行表面缺陷檢測，相對(duì)于白光燈與紅色顯影劑的組合[3]，黑光燈與黃綠色熒光顯影劑的組合更合適發(fā)現(xiàn)殷瓦構(gòu)件細(xì)小的表面缺陷。

1.4 射線探傷

適用于發(fā)現(xiàn)試件內(nèi)部的夾渣、裂紋、氣孔等缺陷。射線探傷的原理與超聲波探傷類似，強(qiáng)度均勻的射線在均勻介質(zhì)中的衰減率是相同的，當(dāng)射線穿過夾渣、氣孔、裂紋等不均勻部位后，必然在底片上形成與正常均勻區(qū)域不同的影像，顯示出缺陷的形狀大小，但是不能顯示具體的深度。

射線探傷由于需要使用底片成像，因此，方便留下檢驗(yàn)的原始記錄，而且成像較為直觀，各種缺陷一目了然，可以用來輔助驗(yàn)證超聲波探傷人員技術(shù)水平。但是射線探傷使用的射線對(duì)人體有傷害，需要做好防護(hù)措施。

2 無損檢測點(diǎn)位的設(shè)置及檢測要求

以某17.4萬m3LNG運(yùn)輸船為例，全船共設(shè)置無損探傷點(diǎn)位5 400個(gè)，其中超聲波探傷點(diǎn)位5 082個(gè)，射線探傷點(diǎn)位318個(gè)。

2.1 對(duì)外殼板的探傷要求

1)平板龍骨使用射線法檢測12個(gè)縱縫與大接縫的交點(diǎn)。

2)船底板、艏艉外板用射線法檢測214個(gè)縱縫與大接縫的交點(diǎn)。

3)舭列板、舷側(cè)外板、舷頂列板使用超聲法檢測248個(gè)縱縫與大接縫交點(diǎn)，大接縫對(duì)接焊焊點(diǎn)。

4)艉部外板使用超聲法檢測90個(gè)縱縫與大接縫的交點(diǎn)，大接縫對(duì)接焊焊點(diǎn)。

5)艏部外板使用超聲法檢測50個(gè)縱縫與大接縫的交點(diǎn)，大接縫對(duì)接焊焊點(diǎn)。

6)主甲板使用超聲法檢測72個(gè)縱縫與大接縫的交點(diǎn)。

7)穹頂甲板斜旁板使用超聲法檢測48個(gè)縱縫與大接縫的交點(diǎn)。

8)穹頂甲板使用超聲波法檢測108個(gè)縱縫與大接縫的交點(diǎn)，大接縫對(duì)接焊焊點(diǎn)。

9)艉部結(jié)構(gòu)使用超聲波法檢測18個(gè)鑄鋼件與外板焊接點(diǎn)，鑄鋼件與外板的焊接將要求100%磁粉探傷。

10)底部外板大接頭使用超聲波法檢測38個(gè)外板大接頭焊接點(diǎn)。

外殼板是船舶結(jié)構(gòu)中距離中心軸最遠(yuǎn)的部分，受到最大的彎拉應(yīng)力。同時(shí)外殼板是船舶結(jié)構(gòu)中隔絕海水的第一道屏障。外殼板無損探傷使用大量射線法[4]進(jìn)行檢查也是出于安全考慮。

在探傷點(diǎn)位的選擇上，選擇縱縫與大接縫的交點(diǎn)外殼板共檢測898個(gè)點(diǎn)(射線法236個(gè)，超聲波法662個(gè))。

2.2 對(duì)內(nèi)殼板的探傷要求

1)雙層底使用超聲波檢測137個(gè)縱縫與大接縫的交點(diǎn)。

2)內(nèi)下斜旁板使用超聲波法檢測66個(gè)縱縫與大接縫的交點(diǎn)。

3)內(nèi)縱壁使用超聲波法檢測100個(gè)縱縫與大接縫的交點(diǎn)。

4)內(nèi)上斜旁使用超聲波法檢測88個(gè)縱縫與大接縫的交點(diǎn)。

5)內(nèi)甲板使用超聲波法檢測65個(gè)縱縫與大接縫的交點(diǎn)。

6)橫艙壁用超聲波法檢測158個(gè)垂縫與大接縫的交點(diǎn)[5]。

7)空艙水平桁用超聲波法檢測20個(gè)水平桁接縫。

8)橫艙壁底部在橫艙壁與雙層底焊接處選取10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行100%超聲波檢測。

9)縱向焊接詳圖處在縱向選擇64個(gè)點(diǎn)進(jìn)行100%超聲波探傷。

10)隔離空艙底部的焊接僅在貨艙面[6]進(jìn)行100%磁粉探傷。

11)縱向焊接詳圖要求處僅在貨艙面進(jìn)行100%磁粉探傷。

12)內(nèi)殼板與橫艙壁處共選取1 043個(gè)點(diǎn)進(jìn)行超聲波檢測。

2.3 在裝配階段進(jìn)行的檢查

1)外殼。在裝配焊接結(jié)束時(shí)，在貨艙中部區(qū)域選取1 002個(gè)點(diǎn)進(jìn)行超聲波檢查。

2)內(nèi)殼。在裝配焊接結(jié)束時(shí)，在貨艙中部區(qū)域選取1 309個(gè)點(diǎn)進(jìn)行超聲波檢測。

2.4 穹頂?shù)拇瓜螨埞羌爸锌v桁

1)使用超聲波法檢測7個(gè)穹頂垂向龍骨接縫。

2)用射線法檢測8處不銹鋼嵌入板(氣穹區(qū)域)。

3)用超聲法檢測7個(gè)中縱桁接縫。

2.5 縱向型材

在船長0.4L內(nèi)，用超聲波法檢測100個(gè)縱骨接縫。選擇的檢查點(diǎn)均勻分布在內(nèi)殼板和外殼板上。

2.6 橫艙壁上水平型材

用超聲波檢測10個(gè)艙壁水平型材接縫。

2.7 舭龍骨

用超聲波檢測20個(gè)舭龍骨接縫。

扁鋼的焊接將進(jìn)行5%的磁粉探傷。

2.8 嵌入板(液穹、氣穹和橫艙壁泄放閥處)

1)在液穹、氣穹嵌入板的半徑處選取80個(gè)點(diǎn)進(jìn)行射線檢查(每個(gè)嵌入板檢查4個(gè)點(diǎn))。

2)在氮?dú)獗Ｗo(hù)箱選取32個(gè)點(diǎn)進(jìn)行超聲波檢測(每個(gè)嵌入板4個(gè))。

3)在不銹鋼插入板處選取32個(gè)點(diǎn)進(jìn)行射線檢測(每個(gè)嵌入板4個(gè))。

4)對(duì)于不銹鋼與不銹鋼的焊接以及不銹鋼與碳鋼的焊接進(jìn)行100%滲透探傷檢驗(yàn)。

2.9 全熔透焊接

1)在橫隔艙底部、頂部雙層底全熔透填角焊區(qū)域和肋板插入板位置選取504個(gè)點(diǎn)進(jìn)行超聲波檢測。

2)舷側(cè)工藝門(外板4個(gè)，內(nèi)殼4個(gè))。

3)在外殼板開孔處進(jìn)行100%超聲波探傷。

4)在內(nèi)殼板開孔處進(jìn)行100%超聲波探傷。

2.10 起重設(shè)備(吊機(jī)、救生筏吊等)

對(duì)起重設(shè)備(包括艇架、救生筏吊等)和船體結(jié)構(gòu)的焊接進(jìn)行100%磁粉探傷，甲板上的吊機(jī)基座需要進(jìn)行100%超聲波探傷，并在負(fù)載試驗(yàn)后進(jìn)行磁粉探傷。

2.11 系泊設(shè)備

對(duì)系泊設(shè)備(帶纜樁、絞車和錨絞機(jī)基座等)和甲板的焊接進(jìn)行100%超聲波探傷及磁粉探傷。

2.12 大型肘板

對(duì)大型肘板選取10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行100%超聲波探傷。

2.13 其他位置

選取818個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢查(射線檢測104個(gè)，超聲波檢測714個(gè))。

3 無損探傷過程中需要關(guān)注的重點(diǎn)

1)所有的碳鋼上的臨時(shí)工藝孔應(yīng)做UT檢驗(yàn)，所有的不銹鋼與碳鋼的焊縫應(yīng)100%做RT檢驗(yàn)。

2)當(dāng)有開孔的焊縫沒有加強(qiáng)筋或者面板加強(qiáng)時(shí)，該焊縫應(yīng)做UT或者RT檢驗(yàn)(RT檢驗(yàn)應(yīng)覆蓋開孔處焊縫端部500 mm的范圍)。

3)貨艙面所有需要打磨的焊縫需要做100%磁粉探傷。

4)上下斜旁板的熔透焊縫及橫隔艙與內(nèi)底板的熔透焊縫應(yīng)做100%UT，貨艙面100%磁粉探傷。

5)穹頂甲板、內(nèi)甲板、內(nèi)底板及外板的分段大接頭焊縫及相鄰熱影響區(qū)應(yīng)100%UT。

6)與吊車基座及系泊設(shè)備相關(guān)的焊接應(yīng)該做100%UT。

7)對(duì)其他的細(xì)節(jié)部分，船東可以在船級(jí)社規(guī)定的監(jiān)測基礎(chǔ)上額外增加30%的檢測點(diǎn)。在不影響船廠建造計(jì)劃的前提下，允許船東及船檢的探傷專家增加UT、MT和PT的點(diǎn)位，船廠應(yīng)安排合理的時(shí)間完成增加的探傷。

8)水密艙壁上的吊環(huán)在割除以后，與吊環(huán)相連接的板材應(yīng)做100%磁粉探傷以及超聲波探傷。

9)對(duì)氮?dú)獗Ｗo(hù)箱周邊的焊接需要進(jìn)行100%PT檢驗(yàn)。

10)不得對(duì)檢驗(yàn)區(qū)域做特別處理。

11)船廠需要保存所有的無損探傷記錄供船級(jí)社和船東檢查。

4 結(jié)論

根據(jù)對(duì)全船探傷圖的分析，結(jié)合船級(jí)社對(duì)無損探傷位置及方法的要求，可以得出以下結(jié)論。

船體結(jié)構(gòu)中熔透焊的部分根據(jù)板厚和位置需要按照不同的比例進(jìn)行超聲波探傷；存在密性需求，但是不方便進(jìn)行水壓或者真空試驗(yàn)的位置可以使用超聲探傷的方式替代；LNG運(yùn)輸船上設(shè)置不銹鋼的部位通常有可能直接接觸超低溫液化天然氣，因此，不銹鋼嵌入板或者部件的焊接質(zhì)量需要格外關(guān)注，做RT檢驗(yàn)。