超声波检测技术在船舶货舱盖密性试验上的应用

中国船级社江苏分社 但家梭 沈 通 罗钢华

船舶货舱盖是保证船体密性和船舱内货物安全的一种封闭设备，同时还具有一定的抵抗压力的能力。由于货舱盖关闭的舱口尺寸较大，其密封性、强度和可靠性关系到货物运输质量和船舶的安全。

在新造船检验过程中，普遍采用冲水试验对货舱盖的密性进行检验，但是冲水试验受气候因素制约（例如雨天、0℃以下无法进行），而且试验时溅起的大量水花影响周围区域施工作业，还可能对靠泊水域造成污染。利用超声波检测技术对货舱盖进行密性检查，普遍应用于船舶保险行业，由于其具有精确定位泄漏点位置、灵敏度高和操作便捷等特点，目前受到越来越多的关注，在船舶检验工作中应用的前景广阔。

技术简介

1、工作原理

超声波泄漏检测技术是一种无损检测方法，在测试过程中将超声波发射源置于货舱（空舱或装载货物）内部，使超声波信号充满整个被测区域，当关闭货舱盖后，使用超声波接收器在货舱盖外部检测可能泄露的超声波信号，通过泄漏的超声波信号强度判断货舱盖泄漏的具体位置以及泄漏点的大小。货舱盖超声波泄漏检测示意图如图1所示。

图1 货舱盖超声波泄漏检测示意图

2、超声波检测设备

超声波泄漏检测设备是一套便携式检测工具，主要由超声波发射器、超声波接收器、耳机、麦克风和伸缩杆等组成，如图2所示。

图2 便携式超声波泄漏检测仪

超声波发射器上设置多个发射极（呈半球形分布），通过不同的功率档位调节超声波信号发射强度。

麦克风探测可能泄露的超声波信号，接收器对探测的信号进行处理，并显示接收到的超声波声能级别，声能级别用dB（分贝）或带有条形图的OH（Open Hatch）表示。

在寻找超声波泄露点的过程中，检测人员佩戴耳机，沿着货舱舱口接合处进行扫描，在看到接收器上显示有超声波数据前会听到超声波的声音，一旦听到超声波的声音，检测人员可在声音来源区域寻找、定位并标识泄露点。

3、 操作步骤

（1）货舱盖保持全开状态，将超声波发射器置于货舱内，开机，通过遥控调节发射器的功率；

（2）在舱口围四周不同位置沿着发射源方向移动麦克风，探测超声波信号，调节发射源功率，使接收器获得一个稳定的dB数值，这个数值称为“开口值”（Open Hatch Value，OHV），为确保探测辨识度，厂家一般推荐OHV不小于40dB；

（3）完全关闭并锁定货舱盖，检测人员佩戴耳机并手持麦克风，如果在舱口盖接合处探测到泄漏的超声波信号，接收器会显示超声波数值，同时耳机会听到超声波的声音，此时可以定位并标识泄露区域；

（4）为确认在检测过程中不是由于发射器故障或意外关闭，导致探测读数偏低或为0dB，检测完毕后，完全打开货舱盖，再检测一次OHV，与检测前的初始OHV对比，如两者相差不大，则表明在检测过程中发射器工作良好，超声波信号源稳定。

检验要求

1、密性试验要求

IACS URS 14（Rev.5，Jan，2015）明确规定了船舶结构及设备的密性（Watertight）试验方法及程序，提出两种试验类型：结构试验（Structural Test）和渗漏试验（Leak Test），相关试验要求见表1。

表1 IACS URS 14（Rev.5,Jan,2015）密性试验要求（部分）

2、超声波试验要求

IACS URZ 17 (Rev.12，Nov，2016)针对提供超声波密性测试的服务供方的组织管理、检测人员资质、检测设备和试验程序提出一般要求，某些船级社（DNV GL、ABS、BV）一致规定了超声波密性试验的标准，见表2。

表2 船级社（DNV GL、ABS、BV）超声波密性试验标准

实船测试

1、测试方案

选择某新造82000DWT散货船的货舱盖、钢质风雨密小舱口盖（720×720mm）、钢质风雨密门（1700×700mm）作为试验对象，进行现场超声波测试。货舱盖为侧移滚移式，舱口盖整体尺寸为15380×17652mm。

为测试超声波泄漏检测仪的探测能力，制定对比试验的方案：

（1）将不同直径的钢丝间隔一定距离置于货舱盖、小舱口盖、风雨密门的密封接合处，人为设置一系列泄漏点，钢丝直径为Φ0.8、Φ1.0、Φ1.5、Φ2.0、Φ3.0mm，见图3；

（2）在相同试验条件下，先后对货舱盖、小舱口盖、风雨密门进行超声波泄漏试验和冲水试验，对两者试验结果进行对比分析。

2、 影响因素分析及控制

（1）超声波检测几乎不受环境温度的影响，测试当天的天气晴好、微风，故可忽略自然环境因素影响；

（2）电流声、一定流速的气流声（如压缩空气、氧乙炔气体等）会干扰超声波试验，故暂停现场及附近区域的施工作业，以消除现场环境因素影响；

（3）为避免技术因素影响，在试验前已校准超声波检测设备；

（4）检测人员的技能熟练程度，对超声波检测仪的了解程度，对检测标准的理解深度等，都直接影响检测结果。另外还要考虑在操作过程中个体差异性，如缺乏责任感，工作马虎，自身严谨性不强等因素。为尽量控制人为因素影响，设置复查复检程序，对试验结果进行可靠的二次确认。

图3 在货舱盖密封接合处设置泄漏点示意图

表3 超声波试验与冲水试验的对比试验

3、试验结果

分别对货舱盖、风雨密小舱口盖和风雨密门先后进行超声波试验和冲水试验，对比测试，试验结果见表3。

表3的测试数据表明在相同的试验条件下，超声波试验对泄漏的辨识能力比冲水试验的检测能力强，而且超声波试验能准确定位泄漏的位置，测量泄漏区域的物理长度。对不同类型、不同尺寸的试验对象（货舱盖、风雨密小舱口盖和风雨密门）进行重复性试验，得出的试验结论一致，表明超声波检测方法的可靠性。

超声波泄漏检测的工艺方法可靠性高，操作简单方便，可快速全面检测船舶舱口盖的密封性能，准确查找泄漏部位，测量泄漏区域长度。不同于冲水试验，超声波检测不受天气因素制约，而且试验过程中不影响船上其他人员正常工作，不对周围环境造成污染。

超声波试验与冲水试验的对比测试是对尝试数字化检验技术应用的一次积极探索，通过数字感知技术，利用量化数据代替传统检验的定性分析，实现量化评价，使检验结论更具说服力。