基于瑞士奶酪模型的燃氣用聚乙烯管制造監檢質量控制

姜 璐

(安徽省特種設備檢測院，安徽 合肥 230051)

聚乙烯管材由于其良好的耐腐蝕性、抗震性、柔韌性及良好的加工性能等優勢，進幾十年來被國內外廣泛應用。燃氣用聚乙烯管承受一定的運行壓力，介質易燃易爆，且多數敷設于城鎮中，一旦發生泄漏事故，后果十分嚴重。管材的制造質量是保證管道安全的根本，在管材的制造過程中要嚴格把關，才能在根源上消除燃氣管道的風險[1-3]。

燃氣用聚乙烯管材的制造過程需由經國家質檢總局核準的監督檢驗機構進行監督檢驗(以下簡稱制造監檢)。監督檢驗機構需嚴格按照相關法律法規及國家標準對聚乙烯管材的制造過程層層把關，保證產品質量。

本文將制造監檢失敗看作危險事件，利用瑞士奶酪模型的事故致因思想，對關鍵點進行分析，得到制造監檢質量控制模型，以指導監督檢驗機構的工作。

1 燃氣用聚乙烯管制造監檢關鍵點分析

1.1 燃氣用聚乙烯管制造監檢主要內容

根據《壓力管道元件制造監督檢驗規則(埋弧焊鋼管與聚乙烯管)》(TSG D7001-2005)(以下簡稱監檢規則)的規定，監檢機構應當對聚乙烯管產品中有關安全性能的項目進行制造監檢，并且對制造單位聚乙烯管產品制造質量管理體系運行情況進行監督檢查。產品的質量控制需嚴格按照《燃氣用埋地聚乙烯(PE)管道系統 第一部分：管材》(GB/T 15558.1-2015)(以下簡稱制造標準)執行。

聚乙烯管制造過程的監督檢驗主要內容為：生產執行的規范標準、原料選用、型式檢驗、產品組批、制造工藝、出廠檢驗及存檔資料。制造單位聚乙烯管產品制造質量管理體系的監督檢查主要內容為：管理職責、質量管理體系、文件和資料控制、采購與材料控制、工藝控制、檢驗控制、計量控制、不合格品控制、人員培訓等。

制造監檢的各項內容應環環相扣，并且應在制造單位自檢合格的基礎上進行。對質量管理體系的監督檢查應穿插在制造過程監督檢驗中。

1.2 燃氣用聚乙烯管制造監檢關鍵點分析

燃氣用聚乙烯管的制造過程可用圖1表示?？筛鶕圃毂O檢的工作內容，將制造過程分為四個控制部分：混配料控制、生產過程控制、檢驗控制、出廠控制。

1.2.1 混配料控制

聚乙烯管制造廠應從正規途徑購買混配料，入廠后需對混配料質量證明書的項目進行復驗，合格后方可進入原料倉庫。根據監檢規則，混配料的選用為A類項目，即監檢人員必須檢查文件、實物或現場監督，確認結果合格后產品才能流轉至下一道工序。另外，混配料的選用直接決定管材性能的好壞，故監檢人員必須嚴格控制。

首先，監檢人員需核查混配料原廠提供的質量證明書，對照制造標準，查看質量證明書項目是否齊全，數據是否清晰，指標是否符合制造標準的要求。其次，由于國內用于聚乙烯管制造的混配料大多為進口產品，質量證明書上的項目名稱及標準為英文，監檢人員需注意查詢。第三，若質量證明書由國內經銷商提供，則必須有經銷商的蓋章；若質量證明書為原廠提供，監檢人員需核對供貨地址、簽章等信息，必要時可查閱購貨合同。

對于混配料的復驗，監檢人員需查看實驗用儀器、實驗方法是否符合制造標準的規定。復驗結果若不合格或與質量證明書的指標差距過大，應要求管材制造廠與混配料廠家溝通核實。

生產部門應嚴格按照生產計劃領取混配料，并做好記錄。監檢人員應注意核查領取混配料的級別、牌號、批號、數量是否與生產計劃一致，混配料領取、出庫手續是否齊全。

1.2.2 生產過程控制

聚乙烯管的制造使用自動生產線，制造過程固定。監檢人員應注意查看操作人員是否嚴格按照生產線作業指導書進行操作。完整的生產記錄可以在后期發現管材問題時對生產過程進行追溯，故監檢人員應檢查每個班次是否有完整的生產記錄，生產記錄應包括生產批次、生產工藝參數、混配料批號、模頭清理記錄、管材線上問題等，且應有生產責任人員的簽字。

1.2.3 檢驗控制

聚乙烯管的制造過程至少需要三次檢驗：線上自測、線下抽檢、出廠檢驗。線上自測為管材在生產線上切割完畢后，對管材的外觀、噴碼和尺寸進行的測量，目的是第一時間掌握生產情況，如發現不合格應及時調整生產工藝。生產線上管材并未充分冷卻至室溫，聚乙烯管材的幾何尺寸往往偏大，故不能作為最終幾何尺寸的測量結果。故需要在管材生產結束24 h后，并將管材在溫度為(23±2)℃下狀態調節至少4 h后，進行外觀和幾何尺寸的線下抽檢。管材的出廠檢驗是對管材力學性能和物理性能的檢驗，需要抽樣后在實驗室進行。

在檢測控制環節，制造廠往往在線上自測后忽視線下抽檢，故監檢人員應核對三次檢驗是否有完整記錄，并且檢驗記錄上要有檢驗人員及相關責任人員的簽字和日期，且線下抽檢的數量應符合制造標準的規定。在進行幾何尺寸測量時，制造廠的量具和測量方法有時不符合制造標準的要求，監檢人員應根據制造標準仔細查看量具的類型、精度及校準情況。出廠檢驗涉及的試驗項目較多，監檢人員應根據制造標準核查試驗儀器、試驗方法、試樣數量。為了保證試驗的可追溯性，監檢人員可要求試驗人員保留試驗原始記錄、試驗曲線及試驗樣條。

三次試驗的不合格品，應嚴格按照制造廠的不合格品控制程序進行處理。

1.2.4 出廠控制

產品出廠檢驗合格后，管材可入庫，監檢機構出具制造監檢證書后，方可作為燃氣用聚乙烯管材產品出廠。許多管材制造商在未監檢機構未出具制造監檢證書的情況下就將管材出廠，有時出廠檢驗未完成時管材就已出廠，難以保證管材的可追溯性。監檢人員應對管材制造商做出要求，并按規定及時出具制造監督檢驗證書。

圖1 燃氣用聚乙烯管材制造流程圖

2 燃氣用聚乙烯管制造監檢質量控制模型

提出基于瑞士奶酪模型的制造監檢質量控制模型，更加直觀地體現制造監檢的關鍵點，提高制造監檢質量。

2.1 瑞士奶酪模型簡介

瑞士奶酪模型由英國學者Reason于1990年提出，此模型以瑞士奶酪的外形作為比喻，生動形象地解釋了危險事件發生的機理，廣泛應用于風險管理領域[4-5]。

此模型引入了安全柵的概念。安全柵即計劃用來防止、控制或者環節意外事件或者事故的物理和(或)非物理方法。瑞士奶酪模型將奶酪切片看作安全柵，奶酪上的孔洞為隱性失效或隱性條件。當每一片奶酪上的孔洞連成一條線時，隱性失效即發展為顯性故障，最終導致事故發生[6-7]。Reason在1997年完善了此模型，認為每片奶酪上孔洞的位置和大小是動態變化的，需在每片奶酪上建立防御層來防止危險事件發生(見圖2)[8]。瑞士奶酪模型在二十多年的發展過程中應用于各個領域，根據Reason奶酪模型的事故致因思想，針對不同的研究對象，奶酪代表的含義被重新定義。對于聚乙烯管材制造，此事故致因思想可以用來進行質量控制。

圖2 瑞士奶酪模型

2.2 制造監檢質量控制模型建立

引入瑞士奶酪模型，建立制造監檢質量控制模型，見圖3。圖2模型中的“安全柵”為制造監檢在各個階段的重要內容，作用是保證聚乙烯管產品的制造質量。圖2模型中的“事故”表示聚乙烯管存在制造缺陷。

圖3 制造監檢重量控制模型

第一層安全柵為“產品質量管理體系”。各管材制造廠應有完善的產品質量管理體系，內容包括管理職責、文件資料控制、采購與材料控制、工藝控制、設備控制、不合格品控制等。當管材存在制造缺陷時，直接原因可能是人員操作失誤、生產設備存在故障、混配料質量存在問題等，但繼續追溯原因，根本原因均為管理上的缺陷?！爱a品質量管理體系”缺陷是所有制造過程中存在漏洞的根源，故管材制造商應重視產品質量管理體系的建立健全及實施，可從根源上避免管材存在制造缺陷。

第二層安全柵為“混配料質量控制”。燃氣用聚乙烯混配料為管材的唯一原料，混配料的物理性能和力學性能直接決定管材的性能。此處的“混配料質量控制”應在生產線開啟之前完成，包括對混配料性能的復驗、保證投料正確、不摻回用料、混配料烘干等。若在生產過程中發現管材不合格的原因是混配料質量存在問題，則應立即停止生產，在保證混配料質量后再恢復生產。

第三層安全柵為 “制造過程監控”。監控內容包括是否按產品工藝文件進行生產、是否對各工序環節關鍵點進行控制、是否及時進行線上檢驗等。生產過程中應對產品的外觀、幾何尺寸進行監控，若發現異常，則應及時查明原因并進行調整。若監控不力或線上檢驗不及時，一方面可能導致不合格品意外流出，另一方面導致大量不合格品產出造成浪費。

第四層安全柵為“出廠檢驗”。出廠檢驗為管材制造階段控制產品質量的最后一道工序，要對加工出的成品管材進行物理性能和力學性能的檢驗。出廠檢驗采用隨機抽檢方式，包括外觀、尺寸的現場抽查，查驗試驗方法是否正確、試驗結果是否合格、產品質量證明書是否詳實。若發現不合格，則禁止本批產品流出，進行整改后再根據出廠檢驗項目進行查驗。

第五層安全柵為“資料及樣品留存”。每批產品從原料采購到發貨出庫的每一環節均應形成書面記錄，構成整套產品資料，并且保證產品的制造過程、檢驗過程、責任人員有可追溯性，必要時保留試驗樣品。完整的產品資料可以保證不合格品意外流出后，可追溯到責任人員及制造過程存在的問題，防止更多不合格品流出，并對制造廠生產管理體系的健全起到積極作用。

以上任意一個安全柵中的任一缺陷可形成一個隱形失效，單看各個隱性失效可能不會立刻引起產品制造缺陷，但若各安全柵上的隱形失效形成一個通路，則隱形失效可導致顯性故障，引起產品制造缺陷。在制造過程中，應避免各安全柵的隱形失效形成通路，并盡量避免各安全柵存在隱形失效。

在聚乙烯管產品的制造過程中，以上五個安全柵中任意一個起作用均可有效避免產品存在制造缺陷。但若前三層安全柵及時有效，可將制造過程中的不合格品的損失降到最低。故前三層安全柵為積極措施，后兩層安全柵為防控措施，制造過程中應嚴控前三層安全柵。

3 總結

對燃氣用聚乙烯管材進行制造監檢的目的即有效避免制造缺陷。本文根據制造過程，對聚乙烯管材的制造監檢關鍵點進行了分析，總結為混配料控制、生產過程控制、檢驗控制、出廠控制四個控制部分。為了說明以上四個控制部分在制造過程中的作用，本文引入了瑞士奶酪模型，提出了制造監檢質量控制模型。制造監檢的四個控制部分可分別對應后四層安全柵，第一層安全柵為管理層面的內容，為各個控制部分的基礎。制造監檢人員在監檢過程中，應嚴抓關鍵點，避免制造缺陷發生，同時也應配合制造單位消除各個安全柵中的隱形失效，保證整個制造過程的完整性，從根本上保證產品質量。