焊管制造企業的實驗室建設探討

徐 亮，曾慶興，梁才萌，李家兵，張榮勝，曾維勁

（帕博檢測技術服務有限公司，廣東 珠海 519050）

1958年，我國第一條螺旋縫埋弧焊管生產線在原寶雞石油鋼管廠建成投產，產品規格為Φ245 mm～Φ720 mm，年產量4～7萬t，該機組的建成投產標志著我國螺旋埋弧焊管的歷史從此開始。1998年，番禺珠江鋼管有限公司引進了國內第一條大直徑直縫埋弧焊管生產線，次年生產出我國第一批大直徑直縫埋弧焊管[1]。隨著油氣市場的回暖以及鋼管價格的回升，國內焊管生產制造企業又迎來了新的發展時期。長輸油氣輸送管線作為國民經濟發展的大動脈，其運行的安全性十分重要，因此焊管的生產質量必須得到根本的保障。筆者根據在焊管制造企業多年的實驗室建設運行經驗，從實驗室的質量管理體系建設、技術能力建設等方面探討了焊管制造企業的實驗室建設問題，并對實驗室建設提出了建議，以期對焊管制造企業提供參考。

1 實驗室在焊管制造企業中的作用

隨著焊管制造向大直徑、高壓、厚壁化以及耐高寒和腐蝕服役環境發展，對管線鋼及焊管的化學成分、強度、韌性、抗斷裂特性和耐腐蝕性能有了更苛刻的要求。焊管制造企業實驗室是焊管生產制造、出廠供貨的一道安全屏障，肩負著焊管原材料進廠復驗、生產過程工藝控制檢驗、焊管成品檢驗的重大工作職責，能夠為企業進行新產品、新工藝技術開發提供強大的技術支撐。同時實驗室更是企業的一張名片，在企業各項質量體系認證、客戶評審中也起到非常關鍵的作用。

2 實驗室質量管理體系建設

實驗室的主要工作是出具具有科學性、準確性、公正性的檢測數據或檢測結果，進而形成檢驗報告。實驗室出具數據的可信度是實驗室能夠生存的基本條件之一[2]。因此，質量管理體系建設是實驗室建設的首要任務，只有建立先進、科學、規范的質量管理體系，檢測質量才能得到保證。

2.1 質量管理體系的定義及其必要性

質量管理體系定義包括四個方面：①組織識別其目標以及確定實現預期結果所需過程和資源的活動；②為相關方提供有價值且實現結果所需的相互作用的過程和資源；③能夠使最高管理者通過考慮其決策的長期和短期后果而充分利用資源；④給出了識別在提供產品和服務方面處理預期和非預期后果所采取措施的方法[3]。對于實驗室而言，質量管理體系就是為了使檢測報告滿足客戶的質量要求，把實驗室的組織機構、工作程序、職責、質量活動過程和各類資源、信息等整體優化，形成協調的有機整體。實驗室質量管理體系是實驗室運行的核心，離開質量管理體系，檢測結果的科學性、準確性和公正性就難以保障。

自從我國加入世界貿易組織后，經濟發展的國際化就迫切要求企業與國際接軌。通常情況下，在焊管制造企業的出口訂單中，國外客戶要求焊管相關的理化性能數據要由取得CNAS認可資質的實驗室出具。對于焊管制造企業來說，如果企業不具備條件，生產工藝評定試驗和按爐批抽檢的常規試驗均需委托外部具有CNAS資質的第三方檢測機構完成，這樣既要承擔昂貴的檢測費用，同時也難以滿足生產交貨進度的要求。因此，焊管企業的實驗室就必須獨立取得中國合格評定國家認可委員會頒發的CNAS認可證書。

CNAS的認可準則是ISO/IEC17025：2017《檢測和校準實驗室能力的通用要求》。CNAS認可的目的，一方面是為了規范實驗室的運行以提供準確、可靠的數據結果；另一方面就是減少各國之間的貿易壁壘，達到一種產品、一次檢測、一份檢測報告全球通用的目的。ISO/IEC17025文件從通用要求、結構要求、資源要求、過程要求、管理體系要求五個方面對實驗室質量管理體系的運行進行規范，以此保證實驗室的檢測結果準確、可靠并持續不斷地改進實驗室的檢測質量，提高實驗室的檢測技術能力。目前，CNAS實驗室認可是實驗室的自愿行為，并非強制要求，但從實驗室運行管理的科學性、規范性方面考慮，即使焊管制造企業的國外訂單較少甚至暫時沒有，也應該按照CNAS認可準則要求建立實驗室質量管理體系，并主動申請CNAS認可，這是發展趨勢。

2.2 質量管理體系的構成

實驗室的質量管理體系構成如圖1所示，主要由四個層次的文件組成，分別是質量手冊、程序文件、作業指導書、質量和技術記錄表格。

圖1 實驗室質量管理體系文件構成

《質量手冊》是核心，是質量管理體系的綱領性文件，負責制定實驗室管理的質量方針和質量目標，對實驗室的通用要求、結構要求、資源要求、過程要求、管理要求五個方面進行規范性概述； 《程序文件》是對《質量手冊》各項要求的細化規范，具體化，使其具有可操作性； 《作業指導書》是對各項檢測技術的指導性文件，是技術能力實施性文件； 《質量和技術記錄表格》是實驗室質量管理體系的資料性文件，起到底層支撐的作用，是實驗室各項管理活動和技術活動得到貫徹執行、規范運行的證據性文件。

總的來說，實驗室質量管理體系主要包括三種活動，即質量管理工作、技術運作和支持服務。質量管理工作是指領導和控制與實驗室活動質量有關的各種活動，是各級管理人員進行的活動；技術運作是指從識別檢測需求為過程開始，利用資源（人力、物力、財力和信息）作為過程的輸入，將過程輸入轉化為一系列的實驗室活動輸出（即檢測數據），最后生成結果報告；支持服務是指消耗性材料采購、設備維修保養、樣品接收與處置、文件資料清理與保管、儀器設備的周期送檢等。以上三種活動中，技術運作是實驗室工作的主干線；支持服務工作為技術工作做好資源準備；質量管理工作主要起著策劃、組織、協調、控制、持續改進的作用，為實驗室工作提供指引和保證。

此外，特別值得注意的是ISO/IEC17025：2017《檢測和校準實驗室能力的通用要求》相對于ISO/IEC17025：2005版本引入了ISO 9001:2015中基于風險的思維，要求實驗室策劃并采取措施應對風險和機遇，所以在實驗室質量管理體系建設中要制定相應的應對風險和機遇的條款措施，加強實驗室的風險管理意識。

3 技術能力建設

焊管制造企業的實驗室技術能力建設要服務于焊管生產檢驗的需要，也要服務于新產品、新工藝研發的需要，其建設需具有科學性、合理性和可持續性。筆者將實驗室的技術能力按常規檢測技術能力和特殊檢測技術能力進行分類，常規檢測技術能力就是在焊管生產制造檢測或研發過程中經常用到的檢測能力，一般都有國際標準或國家標準；特殊檢測技術能力是指某些管道工程項目要求的特殊檢測技術能力，除國際或國家標準外，客戶的生產工藝文件中還有相關的技術要求。

3.1 常規檢測技術能力

筆者梳理了近十幾年來焊管制造企業生產訂單的理化性能檢測要求，將實驗室的常規檢測技術能力進行了匯總，具體內容見表1。

表1 焊管制造企業實驗室常規檢測技術能力

3.2 特殊檢測技術能力

焊管制造企業在某些生產訂單中會有一些特殊的檢測要求。例如國內某焊管制造企業在生產中海油平黃二期雙金屬復合管項目時，要求對成品鋼管進行四點彎曲試驗，即在彎曲達到一定的撓度后，循環彎曲30次，要求鋼管內表面無明顯可見皺褶，此試驗目的在于避免海底管道敷設過程中，復合管經受彎曲后出現基管和不銹鋼管脫離的情況，影響鋼管后續的使用性能。這種試驗要求大型的專用四點彎曲檢測設備，市場上沒有對應的檢測設備出售，對焊管制造企業的檢驗能力是一種考驗。此外，在中東至印度洋3 500 m MEIDP項目深海厚壁管線試制過程中，要求進行50 mm高度全管環的壓潰試驗，用于檢驗鋼管在3 500 m水深環境下的抗壓潰能力[4]。該試驗要求采用高速鉆小孔法檢測鋼板、鋼管（J成型階段、C成型階段、擴徑前、擴徑后）及焊接熱影響區的殘余應力[5]。另外，在生產某出口伊朗焊管訂單時，要求對鋼管對接環焊縫進行抗酸腐蝕完整環型橢圓變形法試驗，這是一種大型的抗酸腐蝕試驗，技術要求較高。

以上只是列舉了一些常用的特殊檢測要求。可以預見，隨著管道工程的不斷發展，服役環境的不斷變化，焊管的檢測也將趨于多樣化、復雜化，這對于焊管制造企業的實驗室建設是一種機遇，也是一種挑戰。

3.3 人才隊伍建設

加強技術能力建設，首先就是要加強人才隊伍建設。高素質的人才隊伍，對檢測質量的提高、實驗室技術能力的建設起著至關重要的作用。目前，焊管制造企業，尤其是民營企業，實驗室人員素質參差不齊，專業不對口、學歷偏低、人員流動性較大的現象普遍存在，因此，實驗室需要通過建立和完善招聘機制、培訓機制和激勵機制，制定相應的政策措施，努力建設一支規模適度、素質優良、結構合理、相對穩定的人才隊伍，這樣既有利于實驗室檢測工作的高效開展，又有利于實驗室的可持續發展。

3.4 儀器設備投入

儀器設備是實驗室檢測工作中的基礎，焊管制造企業實驗室應配備正確檢測所要求的所有測量和檢測設備，并規范儀器設備使用、維護、校準、維修等日常工作。同時，用于檢測的設備及其軟件應達到要求的準確度，并符合檢測相應的規范要求。完善實驗室設備配置應從以下方面著手實施：①用數字化顯示儀器設備代替人眼目視讀數的儀器設備，減少人為因素帶來的檢測誤差，例如用數字顯示夏比沖擊試驗機替代表盤指針讀數式夏比沖擊試驗機，用落錘撕裂斷口分析儀代替人工計算斷口剪切面積率，使用數顯式游標卡尺、千分尺測量試樣參數等；②用更加安全的儀器設備替代對人體可能產生毒害作用的儀器設備，保護實驗人員的健康安全，例如在檢測熔敷金屬擴散氫含量時，用氣相色譜法試驗設備替代水銀試驗設備；③用準確度等級更高、儀器穩定性和可靠性更好、自動化程度更高的設備替代準確度等級低、穩定性差、陳舊的儀器設備，例如，國外某廠家生產的拉伸試驗機準確度等級高、穩定性好，完全滿足采用應變速率控制試驗過程的方法要求，并且這類拉伸試驗設備國內各鋼廠應用也較多，實驗室配備這種設備也便于焊管制造廠與鋼廠在出現強度質量異議時進行比對，有利于解決質量異議。另外，對于某些訂單的特殊檢測能力要求，在市場上沒有相關檢測設備出售的情況下，可以考慮以實驗室為主體，與焊管制造企業內部設備研發部門、科研院所等合作，開發滿足試驗技術要求的試驗設備。

3.5 環境設施的改善

良好的環境是一流實驗室建設的必要條件，更是保障實驗人員健康、實驗室安全及實驗室正常有序運行的客觀要求[6]。用于檢測的實驗室環境和設施，包括但不限于能源、照明和環境條件，應有利于檢測的正確實施，并且應確保其環境條件不會使試驗結果無效，或對所要求的測量質量產生不良影響。相關規范、方法和程序有一定要求，或對結果的質量有影響時，實驗室應監測、控制和記錄環境條件[7]。對諸如灰塵、電磁干擾、輻射、濕度、供電、溫度、聲級和振級等應予重視，使其適應相關的技術活動。

實驗室的布局對實驗室工作的開展有著非常重要的影響。實驗室應遠離焊管制造車間，以免受到生產線所產生的振動和噪聲的干擾。實驗室的檢測技術項目種類繁多，應采取措施將不相容檢測活動區域進行有效隔離，以防止交叉污染。實驗室應有足夠的物理空間避免各檢測項目之間相互干擾。一般來說，拉伸、沖擊、彎曲試驗項目可以布局在一起；金相、硬度、直讀光譜、化學濕法分析項目等均應遠離振動，并防止交叉污染；硫化氫腐蝕實驗室應建設在下風口，且周圍50 m范圍無人員經常活動；落錘撕裂實驗室在場地允許的條件下應單獨建設，場地不夠時可以考慮在試驗設備周邊開挖建設防震隔離帶。

4 建議

4.1 重視檢驗數據的匯總分析

首先，對于儀器設備使用的性能狀態進行動態監測。通過對直讀光譜儀、拉伸試驗機、硬度計等關鍵儀器設備的檢測數據進行匯總分析，可以判斷出儀器運行狀態是否穩定，這種匯總分析一般以1個月為周期。其次，以某訂單規格、材質、生產工藝為對象進行理化檢測數據匯總分析，可以為鋼板原材料采購、生產工藝控制提供改進參考，更好地保障產品質量。

4.2 重視安全管理

焊管制造企業實驗室應牢固樹立“安全第一、預防為主、綜合治理”的原則，做好安全管理工作。實驗室配置了夏比沖擊試驗機、落錘沖擊試驗機、抗硫化氫腐蝕試驗設備、水壓爆破試驗機等危險系數較高的檢測設備。比如，夏比沖擊試驗機擺錘很容易撞傷人手；大型落錘沖擊試驗機震動大，噪音大，而且氣動送樣小車很容易撞傷人；H2S氣體屬于劇毒氣體，0.04%以上的濃度就可致人死亡；水壓爆破實驗室要按照標準要求采取防護措施建立防護墻或在地下室實施試驗，防止鋼管爆破瞬間傷人。此外，金相分析用到的強酸也要做好管理，同時試驗過程中應做好防護。

4.3 重視監造工作

為了保證焊管生產質量，基本上每個客戶在焊管訂單的生產過程中都會委托第三方產品認證機構進行生產過程監造，例如法國船級社（BV）、中國船級社（CCS）、英國勞氏船級社、挪威船級社（DNV）、美國船級社（ABS）等。對理化試驗進行現場見證是監造的一項重要內容，這就要求實驗室與監造人員建立良好的溝通機制，在檢測技術文件、檢測見證時間安排等方面溝通協調，保障產品的檢測結果數據能及時出具，滿足技術條件、生產進度要求。

4.4 重視實行實驗室“6S”管理

“6S”管理即 “整理、整頓、清掃、清潔、素養、安全”，通過對人、事、物的精細管理，規范現場、現物，營造一種舒適、一目了然的工作環境，培養員工良好的工作習慣，最終提升人的品質，提高企業的現場管理水平[6]。實驗室是焊管制造企業的一部分，通過推動“6S”管理，提升實驗室人員行動品質，改善作業方法、流程，規范物品管理對于實驗室檢測活動的開展實施大有裨益。

4.5 重視持續改進

除CNAS實驗室質量管理體系外，在焊管制造行業，有較多的質量認證，例如ISO 9001質量體系認證、API認證、英國勞氏船級社認證、法國船級社認證等。還有某些業主方的認證，例如荷蘭皇家殼牌認證、阿曼石油公司認證等。這些認證工作開展的同時，都會對實驗室進行評審。評審對于實驗室的質量管理體系和技術能力提升都能起到促進作用，作為實驗室的管理者應該重視這些評審，使實驗室的管理體系和技術能力得到持續改進。

5 結束語

目前，實驗室是焊管制造企業的重要組成部分，隨著管道工程及檢測技術的不斷發展，也勢必對實驗室提出更高的要求。焊管制造企業實驗室只有通過持續改進現有的質量管理體系以及技術能力，才能更好地服務于焊管生產，為油氣管線的安全運行提供質量保證。