【摘要】對壓力管道焊接接頭進行無損檢測是壓力管道焊接質量檢查的重要手段。目前我國的管道標準對檢查方法、比例有相應的規定，但是在確定檢測批和抽檢基數方面沒有統一規定，各標準關于批次的定義或解釋之間存在差異。本文從抽查的理論基礎出發，結合焊接接頭的質量影響因素，對幾個主要標準進行分析比較，對安裝和使用環節的焊接接頭抽查組批的選擇給出建議。
關鍵詞：壓力管道；抽樣檢查；檢驗批；焊接質量；
壓力管道普遍存在于石油、化工、制藥等流程工業中，用于輸送、分配、混合、分離、排放、計量和截止各類流體介質。一個管道系統往往由管子、管件等管道元件經螺栓、焊接、粘結、螺紋等連接方式裝配而成，其中焊接是目前最廣泛使用的一種連接方式，焊接質量的好壞，直接決定管道系統整體的質量情況，從而影響著管道系統運行安全。因此，從裝配源頭控制焊接質量顯得至關重要，目前工程上普遍從焊接人員、焊接工藝、焊接材料和焊接環境等方面按相應的標準去把關，并通過相應的檢查來判斷焊接質量好壞，其中超聲檢測（UT）、射線檢測（RT）等無損檢測方法以其不損傷材料、工件和結構，又能有效檢測出焊接接頭缺陷而被廣泛應用于焊接接頭質量檢測中。但是，一項工程的管道焊口數量往往非常龐大，如對每個焊口進行UT、RT等無損檢測，雖然能保證質量，但是也將造成大量的時間、人力、物力、財力的浪費。因此，如何合理的進行抽樣檢測既關系著管道系統的質量，也關系著施工單位的切身利益、影響著整體經濟建設。
按照質量檢測理論，從檢測對象與樣本的關系的角度而言，質量檢測可分為全數檢測和抽樣檢測，而抽樣檢測又分統計抽樣檢測和其他抽樣檢測。其中全數檢測對所考慮的產品集合內每個單位產品的被選定特性都進行檢測；統計抽樣檢測以統計理論作為理論基礎，對應該檢測的一批產品按標準規定的抽樣方案，抽取小部分的產品作為樣本進行檢測來判定該批產品的質量；其他抽樣檢測則缺乏可靠的理論基礎，難以預計接受檢測產品的平均質量水平。由此可知，全數檢測通過判定一批中的每個產品，拒收的是單個不合格產品，保證被接收的該產品批只存在合格品，其優點是判定比較可靠，能提供更完整的檢測數據，獲得更充分可靠的質量信息，如果要得到百分百的合格品，唯一的辦法便是通過全數檢測。但是全數檢測往往工作量大、周期長、成本高，需要更多人員和設備；相對的，抽樣檢測判定對象是產品批，抽檢判定合格的產品批中仍可能存在不合格品，抽檢判定不合格的批中也可能含合格品，其優點是檢測工作量小，費用低，可縮短檢測時間，但是抽樣檢測有一定風險，這種風險客觀存在，不可消除。這種風險主要分為兩類，即生產方風險和使用方風險，前者指將合格批判為不合格（拒真）的概率，后者指將不合格批判為合格（存偽）的概率。因此在制定好的抽樣方案時，應該考慮到批質量和抽樣接受概率，可利用抽樣方案的OC曲線（見附圖），當已知批質量時可讀出批被接收的概率。對于某一規定的好質量，生產方要求以高概率接收，這個好質量成為生產方風險質量（PRQ)，相應的不接收概率為生產方風險；另一方面，對于某一給定的劣質量，使用方要求以低概率接收，這個劣質量稱為使用方風險質量（CRQ），相應的接收概率即為使用方風險。好的方案應達到當批質量較好時、以高概率接收，當批質量變壞時，接收概率迅速減小，而壞到某個規定限度時，以高概率拒收。
目前工業管道領域內的國際標準和國外先進標準主要有ISO 15649《石油和天然氣工業管道》、ASME B 31.3《工藝管道》、EN13480《工業用金屬管道》；其中ASME B 31.3《工藝管道》是國際普遍接收的工藝管道規范，ISO 15649是一份關于石油天然氣工業管道的綱領性標準，總體上也采用了ASME B 31.3。在ASME B 31.3中，對壓力管道的檢查方法包括目視檢查和射線照相檢查、超聲檢查等其他檢查，檢查類型包括100%檢查（100% examination）、抽樣檢查（random examination）、局部檢查（spot examination）和抽樣局部檢查（random spot examination）。具體檢查方法和檢查類型、流體工況類別（D類流體、M類流體、常規流體）、是否為劇烈循環條件等有關，對抽樣檢查和局部檢查都是采用百分比抽樣，對于焊接接頭的抽樣批要求為同一焊工或焊接操作工所制成，局部抽樣檢查發現的缺陷采用累進檢查（progressive sampling for examination），即對每個缺陷件增加兩個相同件進行相同檢查，若兩件都合格，則整批合格，如任何一件不合格，則每個缺陷件再增加兩個相同件檢查，如果都合格，則該批合格，否則累進檢查該批的所有件。
由生產方風險質量和使用方風險質量確定的OC曲線
我國的壓力管道標準體系還相對錯綜復雜，由于行業和管理條塊分割，各行業各自為政等歷史原因，GB、SH、HG、SY等標準體系自成一體，造成標準多、標準間引用易混亂，內容不統一、不協調等問題。
GB/T 20801－2006對焊接接頭的檢查根據檢查等級來確定檢查方法和比例，而檢查等級則是根據管道級別和劇烈循環工況確定或者材料類別和公稱壓力確定。檢查類型包括100%檢查、抽樣檢查和局部檢查。當抽樣檢查和局部檢查中發現超標缺陷件時，采用了和ASME B 31.3基本一致的累進檢查。其對檢查批的釋義為標準中用于檢查要求考慮的管道數量，指定批的數量和程度宜由合同雙方在工作開始前協議規定，對不同種類的管道制作、安裝工作，可以規定不同的“批”。但同時規定選擇被檢焊縫時，應包括每個參加產品焊接的焊工或焊接操作工所焊的焊縫。
SH3501－2011中對管道焊接接頭的無損檢測的規定，相較前版已經在檢查等級和檢測要求等方面做了部分修改，與GB/T 20801－2006更趨于一致性，但是在檢測批和累進檢查方面規定更加嚴格。其中規定，檢測批需滿足每批的執行周期宜控制在兩周內，抽樣能覆蓋每名施焊焊工、按比例均衡各管道編號分配檢測數量等，強調對焊接接頭的無損檢測比例應按管道編號分配和統計，以使每條管道的檢測比例達到規定比例的要求；累進檢查只有一次增加檢查的機會，否則就要進行100%的檢查。
GB50184－2011中同樣對管道焊縫的檢查采用檢查等級來確定檢查比例，對焊接接頭進行RT和UT抽樣檢查時，檢測批由質量檢查人員確定，要求對每一焊工所焊的焊縫按規定對比例進行抽檢,這一點和GB50236-2000《工業金屬管道設計規范》中關于無損檢測抽查的規定一致。
比較以上這些標準可以看出，對壓力管道焊接接頭的無損檢測都是根據管道的危險程度來確定檢查比例，對焊接接頭進行的抽樣檢查共同點是都采用百分比抽樣（屬于其他抽樣的范疇）進行，而在檢測批的定義上有所差異。而高曉冬等已經做過研究分析表明：百分比抽樣是不合理、不科學的一種抽樣方式，其顯著的特點是大批嚴、小批寬，另外還起不到控制產品質量在某一水平的作用；而檢測批是為完成抽樣目的，在基本相同條件下組成的總體的一個確定部分。為實施抽樣檢測的檢測批應該是在基本相同的時段，由生產過程穩定和一致的條件下生產的同種（型號、規格、等級、成分等）產品構成。針對壓力管道的焊接接頭，影響焊接質量的主要因素有焊接工藝、焊接人員、焊接環境等，在同一個工作現場，針對同類材料的焊接，焊接人員對焊縫質量的影響將是首要的。
目前壓力管道的設計源頭對管道的檢查等級都是以管線為單位給出具體要求，這也導致后續的施工過程中，各方都強調保證每個管線編號對應的管線的檢測比例是否達到要求，施工中也以管線為單位進行焊接質量控制，而類似GB50184-2011的以焊工為組批原則進行控制的方式被削弱。這種首先以管線為出發點、同時保證每個焊工的焊口都被抽到的方式，抽查比例的基數就是同一管線號的所有焊口，而如果焊工增加，則檢測批再被細分，如此往往會使抽檢比例高出不少。附表為某設計項目中材料P1和P8的管線嚴格按照管線進行管理，同時保證每個焊工被抽到的檢測焊口統計情況。由此可見，實際檢測抽查比列均比計劃抽檢（設計方案）高出許多，計劃比例越低，超出的越厲害。
設想有5條管線的材質等參數基本一致，而且檢查等級一樣，各有20道口，抽檢比例均為10%，這些焊口由5名焊工各焊接了20道分散于5條管線中，那么首先要保證每條管線抽檢2個焊口，同時要保證抽到每個焊工的施焊口，即每條管線就需要都到5個焊口，共計25個，是原來的2.5倍，如此雖然滿足了單條管線的比例要求，但是抽檢各項成本也明顯增加，不符合抽檢的本意；如果考慮這些管線材質、檢查等級一樣，而將其組為一批，保證每個焊工的抽查比例，則抽查數量為每人2個，共10個。這樣對整批而言，不僅其質量同樣得到了保證，而且大大提高了工作效率，節約了成本。
某項目按照管線、焊工組批實際檢測狀態統計
材料 抽檢比例（%）總焊口數（個）實際檢測數量（個）實際檢測比例（%） 實際比列/計劃比列5 3526 735 20.85 4.2 10 9846 2238 22.73 2.3 20 1530 476 31.11 1.6 P1 5 3678 755 20.53 4.1 10 6582 1485 22.56 2.3 20 2977 892 29.96 1.5 P8
由此可見，合理的選擇檢測批，不僅關系著質量控制，也關系著各類成本、效率的綜合效益。在百分比抽樣的大前提下，充分利用其大批嚴，小批寬的特點，適當擴大檢測批的數量，既可以嚴把質量關，對于影響質量的關鍵因素（如焊工）進行針對性控制，又能減少檢測成本，提高生產效率。在目前的標準體系下，作為工業管道強制性標準的GB/T20801－2006為這種靈活組批的方式提供了可能性，該標準規定指定批的數量和程度宜由合同雙方在工作開始前協議規定。另一方面，如果堅持以管線為單位控制焊接接頭質量，那么對管線的細分程度將決定著抽檢數量和生產效率，可將原本細分的直接相連的具有同等管道級別的、同介質、同材料類別、同壓力溫度等級的管道作為一個管線對待，賦予一個管線號，而忽略其跨區、支管等因素等影響，這樣再結合焊工等因素進行抽檢，同樣可以達到適當擴大檢測批，提高工作效率的目的。
在目前智能化水平越來越高，數據庫應用越來越普遍、越深入的情況下，從焊工、材料類別、檢測等級等角度出發的焊接質量控制方法不失為一種好的選擇，尤其針對大項目，既提高項目的經濟性，同時也利于管道焊接質量控制的時效性。
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作者簡介：童壯根、陳藝、吳晨，上海市特種設備監督檢測技術研究院；劉文虎，東陽工程（上海）有限公司。
