管線鋼管靜水壓爆破試驗質量控制方法

范 煒，崔艷霞，孟 丹，韓新利，黃呈帥

(中國石油集團石油管工程技術研究院，石油管材及裝備材料服役行為與結構安全國家重點實驗室 陜西 西安 710077)

·試驗研究·

管線鋼管靜水壓爆破試驗質量控制方法

范 煒，崔艷霞，孟 丹，韓新利，黃呈帥

(中國石油集團石油管工程技術研究院，石油管材及裝備材料服役行為與結構安全國家重點實驗室 陜西 西安 710077)

利用MSA技術研究靜水壓爆破測量系統的變差對測量結果的影響，通過分析測量系統的偏倚、線性、穩定性、重復性和再現性進行質量控制，是一種行之有效的控制方法，應用統計學理論知識預測靜水壓爆破測量系統是否有能力滿足測量要求，確保測量數據的質量。

靜水壓爆破試驗；質量控制；控制圖

0 引 言

隨著企業質量管理水平的提高，數據的應用變得越來越廣泛，越來越頻繁。如果數據失真或誤差很大，就有可能導致分析失誤、管理不當。因此，如何保證數據的質量就顯得非常重要，而要保證數據的質量，就必須對獲得數據的測量設備進行質量控制。

依據CNAS-CL01:2006《檢測和校準實驗室能力認可準則》，5.9條款要求實驗室應有質量控制程序，這種監控可包括(但不限于)下列內容：

1)定期使用有證標準物質(參考物質)進行監控和/或使用次級標準物質(參考物質)開展內部質量控制；

2)參加實驗室間的比對或能力驗證計劃；

3)使用相同或不同方法進行重復檢測或校準；

4)對存留物品進行再檢測或再校準；

5)分析一個物品不同特性結果的相關性。

按照本條款的要求，對拉伸，沖擊，硬度，金相和化學分析試驗可以通過一項或其組合進行質量控制，但是靜水壓爆破試驗由于是破壞性試驗，沒有標準物質，試驗樣品價錢昂貴，數量有限等問題，無法應用實施以上內容進行質量控制。那么，如何進行靜水壓爆破試驗的質量控制呢？

應用MSA技術對測量系統進行監管是行之有效的手段。測量系統是指對被測產品特性賦值的操作者、設備(包括量具)、軟件、操作程序、測量環境的集合，以及用來獲得測量結果的整個過程，如圖1所示。

圖1 測量系統示意圖

測量系統的變差按性質分為位置變差和寬度變差。位置變差主要包括：偏倚、穩定性、線性；寬度變差主要包括：重復性和再現性。MSA分析研究測量系統的變差對測量結果的影響，進而確定測量系統能否使用，MSA的構成如圖2所示。

圖2 MSA的構成

將靜水壓爆破系統、操作者、試驗方法標準和操作環境，以及獲得爆破壓力結果這個過程看成靜水壓爆破測量系統，應用MSA技術對其進行質量控制，這樣對企業的成本大大降低，操作方便快捷，保證靜水壓爆破試驗的連續性和結果的準確性。

靜水壓爆破系統屬于計量型器具，只需對其測量系統進行穩定性、偏倚、線性、重復性和再現性進行分析。

計量院每年一次對靜水壓爆破系統進行檢定/校準，從而保證偏倚和線性的要求；由于靜水壓爆破系統是自動采集數據并顯示在電腦屏幕上，操作人員對測量結果影響不大，所以測量系統的重復性和再現性對測量結果無影響。因此，對靜水壓爆破系統進行質量控制，只需對測量系統進行穩定性分析，即測量值作SPC控制圖即可。

統計過程控制(簡稱SPC)是應用統計技術對過程中的各個階段進行評估和監控，建立并保持過程處于可接受的并且穩定的水平，從而保證產品與服務符合規定的要求的一種質量管理技術。SPC控制圖是區分過程中的正常波動和異常波動，并判斷過程是否處于控制狀態的一種工具。

正常波動是由過程中的普通因素造成的，對過程影響很微小，使過程輸出結果呈現統計規律性并可預測(即穩態)，且限制在一定范圍之內。當一個過程只有普通因素造成的正常波動，我們稱這個過程處于統計控制狀態，即受控狀態(統計穩態)。處于統計控制狀態的過程稱為受控過程或穩定過程。

異常波動是由特殊因素造成的，特殊因素雖然并不大量存在，但一旦出現，其造成的異常波動就會過程產生顯著影響，并使過程輸出結果的規律性被破壞，從而使過程失控。所以過程中的異常波動和造成異常波動的特殊因素是我們關注的對象，一旦發生，就應該盡快找出，采取措施加以消除，保證它不再出現。

1.1 確定控制對象

根據SY/T5992—2012《輸送鋼管靜水壓爆破試驗方法》標準要求，應該對靜水壓爆破試驗這一過程進行控制，控制點應該是傳感器測量值的重復性。因此只需規定的時間間隔(如3個月或者半年)對傳感器測量值進行一組測定，把計算結果繪制成SPC控制圖，就能判斷測量系統是否受控。

1.2.1 準備工作

選取一個精度高于靜水壓爆破系統傳感器精度的壓力表(簡稱“校準表”)，通過檢定合格后方可使用，作為加壓時的標準壓力值，并對靜水壓爆破系統進行測量記錄。挑選一根鋼管，將校準表與壓力傳感器并聯接入水壓管路中，如圖3所示。同時將靜水壓爆破設備和校準表的值調整到零刻線，這是開始往鋼管中注水加壓。

圖3 校準表與靜水壓測量系統連接圖

1.2.2 收集數據

為了建立SPC控制圖，需要進行基礎數據的收集。

基礎數據收集的原則：基礎數據應該大于等于25組，建議30組最佳，根據國標推薦樣本量為4或5個。

基礎數據收集的方法：將低壓水泵開啟往鋼管中注水，當校準表的壓力達到10 MPa時，停止注水，保持一段時間，等壓力值穩定后記錄電腦上壓力傳感器的數值，然后泄壓，重復以上過程，每隔一小時收集一組數據，一組數據的樣本量為5個。并計算出樣本平均值和樣本極差，基礎數據收集見表1。

1.2.3 計算控制限

極差R控制圖控制限的計算：

根據基礎數據和控制限繪制均值圖和極差圖，如圖4、圖5所示。

表1 收集數據

圖4 均值圖

圖5 極差圖

2 利用控制圖進行靜水壓爆破測量系統穩定性分析

如果遇到控制圖判斷準則中的八種情形：即一個點落在控制限以外、連續九個點落在中心線同一側、連續六個點遞增或遞減、連續十四個點中相鄰點交替上下、連續三個點中有二個點落在中心線同一側的B區以外，連續五點中有四點落在中心線同一側的C區以外、連續十五點落在中心線兩側的C區內、連續八點落在中心線兩側且無一點落在C區，說明測量系統不穩定，則應找出引起不穩定的特殊因素，采取措施予以消除。然后再重新收集數據，制作控制圖，直到測量系統達到穩定狀態。

3 結 論

1)利用MSA技術對靜水壓爆破測量系統進行質量控制，應用統計學理論知識預測靜水壓爆破測量系統是否有能力滿足測量要求，確保測量數據的質量；

2)建議SY/T 5992《輸送鋼管靜水壓爆破試驗方法》標準中，引用此方法進行靜水壓爆破測量系統的質量控制；

3)這種質量控制方法簡單，利用EXCEL軟件制作成控制圖模板，只需試驗人員將數據填入表中即可判斷測量系統是否滿足要求，對實驗室來說控制效率高。

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Quality Control Method of Hydrostatic Burst Testfor Pipeline Steel Pipe

FAN Wei, CUI Yanxia, MENG Dan, HAN Xinli, HUANG Chengshuai

(CNPCTubularGoodsResearchInstitute,StateKeyLaboratoryofPerformanceandStructuralSafetyforPetroleumTubularGoodsandEquipmentMaterials,Xi′an,Shaanxi710077,China)

The effects of pressure difference from Hydrostatic burst measurement system on the measuring result were studied with application of MSA technology. The quality control can be realized through analysis about the deviation, linearity, stability, repeatability, and reproducibility of measurements system, which is an effective control method. The hydrostatic burst measurement system is evaluated if the system can work properly and guarantee the quality of measured data per statistics principles.

hydrostatic burst test; quality control; control chart

范 煒，男，1984生，2008年畢業于河北工程大學機械設計制造及其自動化專業，現從事管線鋼的性能檢測與研究工作。E-mail:fanwei008@cnpc.com.cn.

TB

A

2096-0077(2017)02-0052-03

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.02.012

2016-06-08 編輯：葛明君)