111 專技高考高等考試 驗船師 輪機檢驗(包括1材料檢驗2鍋爐及壓力容器3主機4輔機5軸系及推進器6泵、閥及管路7通風及冷藏8試俥試航9污染管制) 考古題詳解

核心觀念

本題評量船舶材料與銲接非破壞檢測（Non-Destructive Testing, NDT）中最核心的**超音波檢測（Ultrasonic Testing, UT）**之工程應用特點與物理基礎。

1. 基本定義與物理效應：

• 壓電效應（Piezoelectric Effect）：探頭內的壓電晶片（Piezoelectric crystal）將高頻電脈衝轉換為機械振動產生超音波（逆壓電效應），並將反射回來的聲波壓力轉換為電訊號（正壓電效應）。
• 聲阻抗（Acoustic Impedance, $Z$）：介質密度 $\rho$ 與音速 $v$ 之乘積（$Z = \rho \cdot v$）。當聲波傳播至兩介質介面時，兩者聲阻抗差異越大，反射率越高；鋼材與空氣之聲阻抗差異極大，因此遇裂紋、氣孔或邊界時幾近全反射。

2. 脈衝反射法測距原理： 超音波在均勻同質金屬材料中以恆定速度傳播，測量發射脈衝至接收反射脈衝的時間間隔 $t$，即可精確計算缺陷或底面的深度 $d$： $d = \frac{v \cdot t}{2}$ 其中：

• $d$：反射面（缺陷或底面）距離檢測表面的垂直深度（或聲程）
• $v$：超音波在受測材料中的聲速（縱波或橫波波速）
• $t$：超音波自發射、經反射面至被探頭接收之雙程往返傳播時間（Round-trip time）

3. 相關規範依據： 以命題當年（民國 111 年）之中國驗船中心（CR）《鋼船建造規範》第十篇「材料與銲接」及國際船級協會（IACS）UR W34 規範為準，超音波探傷廣泛應用於船體厚板對接銲道、主機曲軸、推進軸系（尾軸）、舵桿鍛件內部缺陷檢驗，以及船殼板厚度量測。

解題方法

本題為驗船師考試之標準申論與原理繪圖題，解答應切入兩大核心層次：

1. 系統化分析特點：切忌只寫優點，必須以工程角度權衡「優點（優勢）」與「限制（缺點）」，並緊扣船舶建造與修理之實務工況（如大型厚截面組件、平行施工安全性、密閉艙間量測）。
2. 圖解與原理解析：繪製清晰之工件截面與 A 掃描（A-scan）訊號時序對照圖，說明能量轉換、介面反射、波形呈現（始波、缺陷波、底波）及距離定位之數學關係。

選項分析

本題為申論問答題，無單選或多選選項。答題重點在於全方位涵蓋「檢測特點」的利弊對比，以及「原理要素」之關聯：

• 特性分析面向：穿透力、靈敏度、安全性、即時性與對比射線檢測（RT）之差異，以及其在晶粒粗大（如沃斯田鐵不銹鋼、鑄鋼）與幾何形狀複雜組件上的限制。
• 原理構成要素：脈衝發射器、壓電探頭、耦合劑、被測件介質、缺陷界面與 A-scan 螢幕時間軸振幅顯示之映射關係。

解題技巧

1. 「圖文對應」取分要領：簡圖必須同時畫出「受測工件實體斷面」與下方（或右方）的「儀器 A-scan 示波器波形」，並以引線將「工件表面 $\leftrightarrow$ 始波（T 波）」、「內部缺陷 $\leftrightarrow$ 缺陷反射波（F 波）」、「工件底面 $\leftrightarrow$ 底面反射波（B 波）」垂直對齊，閱卷委員能瞬間確認考生的物理概念清晰。
2. 公式不可遺漏除以 2：超音波脈衝反射法為單探頭自發自收，聲波走的是「往返雙程」，公式務必寫出 $d = \frac{v \cdot t}{2}$，並清楚定義各變數符號。
3. 船舶實務結合：舉出「軸系鍛件內部深層檢測」、「船板/水櫃板厚量測（無需切割即可單面量測）」及「相較於 RT 檢測不具游離輻射、不影響船塢或船台其他工種作業」等實務優勢，可大幅提高申論分數。

【答案】

一、超音波探傷（UT）之特點

在船舶建造與修理工程中，超音波探傷相較於其他非破壞檢測方法（如射線 RT、磁粉 MT、滲透 PT），具有下列特點：

1. 主要優點（技術優勢）：

• 深層穿透能力極強：超音波在金屬中的衰減小，可穿透數公尺厚的大型鍛件，適用於船舶推進軸（尾軸）、舵桿、主機曲軸及厚板銲道之深層內部瑕疵檢測。
• 厚度方向定位精確：可準確測得缺陷之深度、聲程與位置，且對面積型面狀缺陷（如未融合 Lack of Fusion、銲接裂紋 Cracks）之檢出靈敏度遠高於射線檢測（RT）。

核心觀念

本題測驗「柴油機燃油噴射系統（Fuel Injection System）」之核心零組件構造及輪機檢驗（驗船師入級／定期檢驗或大修檢驗）實務施工程序。

1. 精密偶件（Precision Matched Pairs）定義：指在高壓、高速、高溫環境下工作，表面經過超精密研磨（Lapping），配合間隙極小（通常僅 $2 \sim 4\,\mu\text{m}$，微米級公差），僅能成對配對研磨製造、使用與更換，單件嚴禁互換之成對零件。
2. 檢驗安全與技術規範：依據國際海上人命安全公約（SOLAS）第 II-2 條高壓燃油防護規定、各船級社（如 CR 船舶檢驗局、IACS 成員社）規範及原廠維護手冊（以命題當年民國 111 年法規標準為準），高壓燃油系統拆檢前，必須確保壓力徹底釋放、隔絕火源、防範燃油漏洩引起火災，且拆卸環境須符合微米級防塵要求以防精密表面拉傷。

解題方法

本題屬標準的申論技術題，解題結構切分為兩大主軸：

1. 精密偶件零件歸納：按燃油流動路徑與功能模組，從「高壓噴油泵（High-Pressure Fuel Injection Pump）」到「噴油器（Fuel Injector / Fuel Valve）」逐項列舉經典的三大精密偶件，並補充現代電子控制噴射系統之閥件，展現知識廣度。
2. 檢驗前準備工作：按輪機工程實務標準作業程序（SOP），以時序及邏輯層次推進：

• 「安全防護與管路隔絕」$\to$「作業環境與防塵準備」$\to$「專用清洗材料與工具設備」$\to$「成套識別標記防混」。

選項分析

本題為申論問答題，無選擇題選項。評分爭點分析如下：

• 精密偶件之定義與清單（得分比重約 40%）：若僅寫出單一零件（例如僅寫「柱塞」）而未寫出「成對配對」零件名稱（柱塞與柱塞套），將嚴重失分。
• 檢驗前準備工作之周延性（得分比重約 60%）：準備工作不可僅寫「把零件洗乾淨」，必須涵蓋管路安全洩壓隔離、無塵環境營造、專用工具備置（校驗合格之試驗台）以及「配對不混淆」的管理措施。

解題技巧

1. 記憶口訣：

• 三大偶件：「泵內兩對（柱塞套、出油閥），閥內一對（針閥體）」。
• 準備工作四字訣：「安（安全洩壓隔離）、淨（無塵環境與清潔劑）、具（專用工具與試驗台）、配（成套標記防混）」。

2. 常見陷阱與評分地雷：

• 切忌使用「棉紗」：清潔時嚴禁提及「使用棉紗或一般抹布擦拭」，纖維脫落進入燃油系統會堵塞微米級噴孔或卡死偶件，必須指明使用「專用無塵布、綢布或軟毛刷」。
• 嚴禁單件互換：切勿忽視「偶件」二字，必須強調不能跨缸或跨套對調組裝。

【答案】

一、柴油機燃油系統中之精密偶件

柴油機燃油系統中，為建立數百至上千巴（bar）之噴射高壓並實現精確霧化，其核心組件採用極精密微米級公差加工，成對研磨配對且單件不可互換，統稱「三大精密偶件」：

1. 柱塞與柱塞套偶件（Plunger and Barrel Assembly）：

• 安裝位置：高壓噴油泵（Fuel Injection Pump）內部。
• 構造與功用：由精密加工的柱塞及其匹配之柱塞襯套組成，配合間隙約 $2 \sim 4\,\mu\text{m}$。利用柱塞斜槽（或溢流孔）之旋轉與上下往復運動，控制供油正時、有效行程及單缸燃油供油量。

核心觀念

本題考驗輪機檢驗中重要輔機（船舶泵，Marine Pumps）的檢驗程序與品質驗證標準。法規與規範基礎以命題當年（民國 111 年）之中華民國《船舶設備規則》、《船舶檢驗規則》及財團法人中國驗船中心（CR）《鋼船建造與入級規範》（Rules for the Classification of Steel Ships）第六篇「輪機裝置」為準。

船舶泵的檢驗核心分為兩大階段：

1. 製造廠試驗（Shop Test / Factory Acceptance Test, FAT）：受控環境下的單機測試，重在「材料健全性」、「耐壓強度」、「單機水力性能特性（$Q-H$ 曲線、功率與效率）」及「構造與動平衡安全」。
2. 船上試驗（Shipboard Test / On-board Mooring & Sea Trials）：安裝至全船系統後的整合測試，重在「安裝對中（Alignment）」、「實際管系工況效能（壓力、流量、抽吸能力）」、「自動控制與備用泵切換聯鎖」及「應急安全切斷功能」。

解題方法

本題採「受檢邊界與工程階段對比法」切入作答：

• 先界定廠試的範疇（靜態水壓 $\to$ 動態特性曲線測量 $\to$ 機械運轉參數 $\to$ 安全閥整定 $\to$ 拆檢），凸顯單體合格性。
• 再開展船上試驗的範疇（安裝冷態檢查 $\to$ 熱態運轉效能 $\to$ 各特定安全管系功能性驗證 $\to$ 自動化與應急聯鎖），凸顯系統匹配性與法規符合性。
• 架構分項條列，專業術語中英對照，展現驗船師標準審驗思維。

選項分析

本題為專業申論題，非選擇題，故無個別選項之對錯分析。考生在答題時之得分關鍵在於：不可將廠試項目與船上試驗項目混淆。例如：完整 $Q-H$ 特性曲線之測繪屬於廠試；消防射程水柱與最遠消防栓壓力測試、應急消防泵自吸能力測試則屬於船上實際系統功能試驗，兩者檢驗環境與設備完全不同。

解題技巧

1. 記憶框架（三大塊）：

• 廠試記口訣：「壓、能、溫、閥、拆」（水壓試驗、性能運轉、溫升振動、安全閥整定、必要時開箱拆檢）。
• 船上試驗記口訣：「正、工、特、控」（校中安裝正常、實際工況參數、特殊泵功能檢驗、自動與遙控聯鎖）。

2. 常見漏答陷阱：

• 漏答**容積式泵（Positive Displacement Pump）**之安全閥／洩壓閥動作測試。
• 漏答船上重要法規泵（如應急消防泵與艙底水泵）的自吸能力（Priming capability）及吸入時間限制。
• 漏答**備用泵自動切換（Standby Auto-changeover）與機艙外部應急切斷（Remote Emergency Stop）**之控制信號驗證。

【答案】

船舶重要用途泵（如主副機冷卻水泵、潤滑油泵、燃油輸送泵、艙底水泵、壓載水泵、消防泵等）之廠試與船上試驗主要內容詳述如下：

一、船舶泵之製造廠試驗（Shop Test）主要內容

廠試係於製造廠之受控試驗台進行，以查核其材料、構造強度及單機水力性能為核心：

1. 材料與外觀尺寸查驗（Material & Visual Inspection）：

• 核對泵體、葉輪、泵軸等重要承壓及運動旋轉組件的材質證明文件（Mill Certificate / Class Certificate）。
• 檢查鑄件、鍛件表面有無砂眼、裂紋、氣孔及加工缺陷，並核對銘牌參數（額定流量、揚程、轉速等）。

2. 水壓強度試驗（Hydrostatic Pressure Test）：

• 泵體及承壓部件加工完畢後進行靜水壓強度試驗。
• 依船級規範規定，試驗壓力通常為設計工作壓力之 1.5 倍（或不小於規範規定之下限值，如 $0.4\text{ MPa}$），持壓至少 5～10 分鐘，泵體結構不得有滲漏、破裂或任何永久變形。

3. 運轉與性能特性試驗（Operational & Performance Characteristics Test）：

核心觀念

本題旨在測驗驗船師對於船舶電氣系統維護、檢驗安全規範及入級檢驗標準的掌握。依據命題當年（民國 111 年）法規《船舶設備規則》第三編「電氣設備」及 CR 中國驗船中心《鋼船建造與入級規範》（Rules for Steel Ships）Part VII「電氣設備」之規定，電氣設備絕緣良窳直接攸關船舶航行安全與防火防爆。絕緣電阻劣化將導致漏電、設備損壞、引發電弧火災，或在船舶絕緣中性點系統（IT系統）中因雙重接地演變成短路事故。考生須熟練掌握：

1. 絕緣檢驗時機（生命週期與特殊事件節點）。
2. 檢驗安全注意事項（斷電閉鎖、防範半導體擊穿、電容殘餘電荷放電、溫濕度環境校正）。
3. 各主要系統之檢驗內容（發電機、配電盤、電纜線路、電動機、變壓器）。
4. 法定與規範合格判定標準（絕緣電阻數值門檻）。

解題方法

本題為典型申論題，答題結構應層次分明，採「由時機至安全準備，再由檢驗項目切入法定合格數值」的邏輯順序作答：

1. 時機層面：依「定期檢驗（常態）」與「偶發／維修檢驗（動態）」分類，涵蓋新造、特別檢驗、大修及事故後。
2. 安全與注意事項：從「人員感電防護」、「儀器與設備保護（特別是敏感電子零件）」及「環境干擾消除」三大維度展開。
3. 檢驗內容：循電力產生（發電機）$\to$ 配電分配（配電盤／變壓器）$\to$ 電力輸送（電纜）$\to$ 電力消耗（電動機）之系統鏈條說明。
4. 合格條件：以具體數值（$\text{M}\Omega$ 或 $\Omega/\text{V}$）明確列出各主要裝置的最低標準。

選項分析（子題評分維度剖析）

本題為申論題，閱卷評分點拆解如下：

1. 檢驗時機（佔比約 25%）：若僅寫「每年定期檢查」將失分過半；必須涵蓋新造初次檢驗、特別檢驗、大修重繞後、火災浸水受潮事故後，以及日常警報觸發時。
2. 注意事項（佔比約 25%）：得分關鍵在於「敏感電子/半導體元件之隔離」，若未提及拔除 PLC、整流模組等保護措施，實務操作會造成設備燒毀，為重大扣分項；另需命中「放電」與「溫濕度校正」。
3. 檢驗內容（佔比約 25%）：需寫出具體的量測部位（如相對地、相間、繞組對機殼）。
4. 合格條件（佔比約 25%）：必須給出確切數值標準（如新裝 $\ge 1\text{ M}\Omega$、營運負載回路 $\ge 0.1\text{ M}\Omega$、特低壓 $\ge 0.33\text{ M}\Omega$），純文字描述「絕緣良好」無法得分。

解題技巧

1. 數值記憶公式化：

• 「幹線新裝看 $1\text{ M}\Omega$，完整負載看 $0.1\text{ M}\Omega$（或 $1000\,\Omega/\text{V}$），特低弱電看 $0.33\text{ M}\Omega$」。

2. 必背安全口訣：

• 「斷電、掛牌、拔板卡（半導體）、放電、記溫濕」。

3. 溫度修正概念：

• 絕緣材料電阻隨溫度上升而呈指數下降（約每升溫 $10^\circ\text{C}$ 電阻減半），答題時註明需換算至工作溫度或基準溫度（$20^\circ\text{C}$ 或 $75^\circ\text{C}$），可顯現專業度。

【答案】

（本題以命題當年民國 111 年我國《船舶設備規則》及船級社檢驗規範為準說明）

一、船舶電器設備進行絕緣檢驗之時機

1. 建造檢驗與初次檢驗（Initial Survey）：新造船完工、重大改裝或新電氣設備安裝就位後之出廠與裝船試驗。
2. 定期性入級檢驗（Periodical / Special Survey）：

• 特別檢驗（Special Survey，每5年一次）：全船電氣線路與主輔機設備全面檢測。
• 定期／年度檢驗（Annual / Intermediate Survey）：主要發電機、配電盤及重要輔機之定期抽驗。

3. 大修或改裝後（After Major Repair / Overhaul）：發電機或重要電動機重新繞線（Rewinding）、配電盤大型維修或電纜更新後。
4. 意外事故或受潮後（Post-incident）：機艙浸水、艙內火災、滅火後、海水管爆裂噴濺、長期停航（Lay-up）復航前，或發生重大接地故障跳脫後。
5. 日常監測異常時：主配電盤上的連續絕緣監測儀（IMD）發出低絕緣接地警報時，須立即安排斷路分段量測。

二、檢驗注意事項

1. 徹底斷電與掛牌上鎖（LOTO）：受測回路必須與所有電源（包含主電源、應急電源、控制電源）完全切離，並實施「上鎖掛牌」，嚴禁帶電量測。
2. 保護敏感電子與半導體元件：高阻計（兆歐表 Megger）輸出之高直流電壓（$500\text{V}$ 或 $1000\text{V DC}$）會擊穿半導體元件。量測前必須將系統內之自動化控制板、PLC、變頻器（VFD）、感測器、二極體／整流模組拔除、切離或將其端子短接對地。

核心觀念

本題旨在測驗驗船師對於船舶甲板機械與船體屬具中**貨艙蓋系統（Cargo Hatch Cover System）**的維護保養原理及法定檢驗程序之掌握程度。涉及之核心法規、公約與技術規範包含：

1. 國際載重線公約（ICLL 1966 及 1988 議定書）：第 15、16 條有關艙口蓋強度與耐風雨密性（Weathertightness）之基本要求。
2. 國際海上人命安全公約（SOLAS 1974 及其修正案）：第 II-1 章與第 XII 章（散裝船額外安全措施）對於貨艙進水防護與艙蓋結構完整性之規範。
3. 國際船級協會總會（IACS）統一要求：

• IACS UR Z7（Hull Surveys of Ships, Section 3 - Annual Surveys）
• IACS UR Z10.2 / UR Z10.5（Bulk Carriers / Double Skin Bulk Carriers Annual Surveys）

4. 我國船舶檢查法規與中國驗船中心（CR）鋼船建造與入級規範：船體及屬具之定期檢驗規定。

註：本題涉及之公約與驗船規範，以命題當年（民國 111 年）適用之版本為準。

解題方法

本題為標準的申論型專業檢驗題，切入點應分為兩大主軸，架構清晰分層作答：

1. 保養主要目的：從「船舶穩度與航行安全」、「貨物防護與商業利益」、「船體結構生命週期」、「法規符合性」四個層面切入，凸顯保養之工程與營運價值。
2. 歲檢（Annual Survey）檢驗項目：依照現場驗船師的檢驗工序與物理部件進行模組化歸納：

• 鋼構本體與圍板（結構完整性）
• 密封系統（橡膠襯墊與壓條）
• 鎖緊與定位構件（夾具、止動塊）
• 操作驅動與支承構件（支承墊塊、鉸鏈、滾輪、液壓）
• 排水與洩水設施（集水槽與逆止閥）
• 動作試驗與密性測試（功能與效能驗證）

選項分析（申論題重點評分剖析）

本題為申論題，非選擇題。依典試委員評分標準，考生之答題構面應包含以下關鍵得分要素：

1. 貨艙蓋保養目的之答題面向剖析：

• 耐風雨密性（Weathertight Integrity）：防止波浪、雨水由艙口滲入。水滲入貨艙不僅引致貨損，更會使自由液面增加、重心改變甚至導致散裝貨物液化，直接威脅全船穩度與浮力。
• 結構抗力與防蝕保護（Structural Integrity）：貨艙蓋長期暴露於惡劣海況，承受綠水上浪衝擊（Green water impact）及甲板載重（如貨櫃船載櫃）。定期塗裝與除銹可防止結構薄弱化，避免艙蓋變形或坍塌。
• 操作可靠性與人員安全（Operational Safety）：確保開閉機構（液壓、鋼纜、鏈條、滾輪）作動順暢，防止卡死、脫軌或管路爆裂，避免延誤港口裝卸並保障甲板作業人員人身安全。
• 維持法定適航資格（Regulatory & Insurance Compliance）：符合載重線證書維持之法定條件，避免因 PSC（港口國管制）滯留或保險人拒賠。

2. 歲檢必檢項目之系統化剖析：

• 必須明確區分「外觀與結構檢查」、「機械與密封配件檢查」、「操作與密性驗證」，不可僅籠統寫出「看有沒有壞掉」。若遺漏「支承墊塊（Bearing pads）」與「排水逆止閥（Drain valves）」，評分將大幅扣減。

解題技巧

1. 專有名詞精準度：

• 務必區分耐風雨密（Weathertight）與水密（Watertight）。主甲板貨艙蓋標準法定要求為「耐風雨密」（防止任何海況下水份滲入船內），切忌混淆或隨意代換。

2. 記憶口訣：

• 歲檢項目口訣：「構、密、緊、承、排、試」
• 構：鋼構本體與圍板（Plate & Coaming）
• 密：橡膠襯墊與壓條（Rubber Gaskets & Compression Bars）
• 緊：壓緊夾具與扣栓（Cleats & Dogs）
• 承：支承墊塊與導輪（Bearing Pads & Wheels）
• 排：集水槽與逆止排水閥（Drain Channels & Non-return Valves）
• 試：開閉操作與密性測試（Operation & Hose/Ultrasonic Test）

3. 常見陷阱：

• 誤將歲檢（Annual Survey）寫成特檢（Special Survey）的厚度測厚（Thickness Measurement, UTM）標準。歲檢通常以**目視檢驗（Visual Examination）**為主，除非發現過度腐蝕、變形或嚴重損耗，才會擴大要求測厚與實施全數密性測試。

【答案】

一、船舶貨艙蓋保養之主要目的