CN103995971A - 一种综合评价油气输送管厂制管能力的方法 - Google Patents

Abstract

一种综合评价油气输送管厂制管能力的方法，包括步骤如下：第一步，按照油气输送焊管的各项性能的标准是否存在上限要求，确定其相应的计算公式；第二步，依据制管标准中对有关于母材和焊缝的强度和韧性的组批试验频次的要求，得出的试验数据，通过这些原始数据的统计分析，分别得出母材屈服强度的平均值和标准偏差、母材抗拉强度的平均值和标准偏差、母材冲击功值的平均值和标准偏差、焊缝抗拉强度的平均值和标准偏差、焊缝冲击功值平均值和标准偏差、焊缝热影响区冲击功值的平均值和标准偏差，代入上述公式。本发明首次将过程能力指数引入制管行业以定量评价制管水平，可以判断企业当前的产品制造状况，达到质量和经济的相互平衡。

Description

一种综合评价油气输送管厂制管能力的方法

技术领域

本发明涉及油气管道质量检测技术领域，尤其是涉及一种综合评价油气输送管厂制管能力的方法。 

背景技术

目前，在业主对油气输送钢管进行招标时，技术标部分一般只能从工厂的资质水平、销售业绩、人员和设备等硬件水平进行打分，而无法实际区分制管厂的生产技术能力。为达到对工厂制管水平的横向比较，需要一个量化的指标来衡量制管厂产品质量控制水平。 

评价产品质量控制水平的方法有很多，如6σ管理方法、帕累托图法、直方图法、过程能力指数法等，每种方法都有其优缺点和适用范围，一般的评价方法都是对单一性能的评价，而焊管成品验收指标多样，需要对多项性能指标进行综合考虑。 

过程能力指数是指过程能力满足产品质量标准要求的程度，表示工序在一定时间里，处于控制状态(稳定状态)下的实际加工能力，是度量生产过程客观存在着分散的一个参数。过程能力指数的值越大，表明产品的离散程度相对于技术标准的公差范围越小，因而过程能力就越高；过程能力指数的值越小，表明产品的离散程度相对公差范围越大，因而过程能力就越低。 

目前，钢管质量控制水平水平较高的制管厂家，对于万吨以上的制管合同，即便是强度达X80钢级，钢管的制管合格率一般也能达99％以上，但即便是符合标准要求的钢管，仍有质量高低之分，这样就很难评判出各厂家的真实制管水平。焊管的强度和韧性指标水平，除了与钢厂所供原料的强度和韧性水平有关，还与 制管厂自身的制管水平有关系，由于各厂家制管工艺的不同，有的厂家对拉伸性能控制得较好，而有的厂家对冲击性能控制得较好。 

发明内容

本发明的目的在于设计一种新型的综合评价油气输送管厂制管能力的方法，解决上述问题。 

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 

一种综合评价油气输送管厂制管能力的方法，包括步骤如下： 

第一步，按照油气输送焊管的各项性能的标准是否存在上限要求，确定其相应的计算公式，通过对加权系数的优化组合，确定油气输送焊管的强度和韧性指标综合评价公式如下： 

F(u,σ)＝a₁[f_Rt0.5(u,σ)+f_Rm(u,σ)]+a₂f_bm-cvn(u,σ)+a₃f_Tm(u,σ)+a₄[f_w-cvn(u,σ)+f_HAZ-cvn(u,σ)]——公式(1) 

其中：f_Rt0.5(u,σ)为母材屈服强度的过程能力指数； 

f_Rm(u,σ)为母材抗拉强度的过程能力指数； 

f_bm-cvn(u,σ)为母材冲击功值的过程能力指数； 

f_Tm(u,σ)为焊缝抗拉强度的过程能力指数； 

f_w-cvn(u,σ)为焊缝冲击功值的过程能力指数； 

f_HAZ-cvn(u,σ)为焊缝热影响区的过程能力指数； 

a1＝12.5％，a2＝25％，a3＝25％，a4＝12.5％； 

焊管母材屈服强度和抗拉强度标准存在上下限的要求，则，—公式(2)，TU为标准要求上限，TL为标准要求下限； 

焊缝的抗拉强度和母材、焊缝、热影响区的冲击功值仅存在下限要求，则， ——公式(3)，u为平均值； 

第二步，依据制管标准中对有关于母材和焊缝的强度和韧性的组批试验频次的要求，得出试验数据，通过这些原始数据的统计分析，分别得出母材屈服强度的平均值和标准偏差、母材抗拉强度的平均值和标准偏差、母材冲击功值的平均值和标准偏差、焊缝抗拉强度的平均值和标准偏差、焊缝冲击功值平均值和标准偏差、焊缝热影响区冲击功值的平均值和标准偏差，代入上述公式(1)、公式(2)和公式(3)，从而得出各厂家的综合制管过程能力指数。 

还包括第三步，以下述标准评价管厂的制管水平： 

A++级：F(u,σ)≥2.0，制管水平为特优，能够考虑成本的降低； 

A+级：2.0>F(u,σ)≥1.67，制管水平为优，应当保持之； 

A级：1.67>F(u,σ)≥1.33，制管水平为良，能力良好，状态稳定，但应尽力提升为A+级； 

B级：1.33>F(u,σ)≥1.0，制管水平一般，能力一般，过程因素稍有变异即有产生不良的危险，应利用各种资源及方法将其提升为A级； 

C级：1.0>F(u,σ)≥0.67，制管水平为差，过程因素不良较多，必须提升其能力； 

D级：0.67>F(u,σ)，制管水平不可接受，能力太差，必须调整工艺。 

第三步中，同时，通过过程能力指数的横向对比，评判各家管厂制管水平的 高低。 

本发明首次将过程能力指数引入到焊管的质量水平评价中，以焊管的强度和韧性这两个油气输送焊管的两个最主要的性能指标为例来说明。管线钢管在几何尺寸、外观性能、无损检测性能合格的基础上，不同厂家所供合格钢管的强度和韧性会有较大差异。 

本发明通过对母材屈服强度、母材抗拉强度、母材冲击功值、焊缝抗拉强度、焊缝冲击功值和焊缝热影响区冲击功值等多项性能过程能力指数的优化组合计算，得出一个可以综合评价焊管的强度和韧性性能的量化过程能力指标，对指导制管企业产品质量控制和业主招标有重要意义。 

以油气输送焊管的强度和韧性这两个主要性能指标为例，按照各项性能的标准是否存在上限要求，确定其相应的计算公式，通过对加权系数的优化组合，确定油气输送焊管的强度和韧性指标综合评价公式如下： 

F(u,σ)＝a₁[f_Rt0.5(u,σ)+f_Rm(u,σ)]+a₂f_bm-cvn(u,σ)+a₃f_Tm(u,σ)+a₄[f_w-cvn(u,σ)+f_HAZ-cvn(u,σ)]其中：f_Rt0.5(u,σ)为母材屈服强度的过程能力指数； 

f_Rm(u,σ)为母材抗拉强度的过程能力指数； 

f_bm-cvn(u,σ)为母材冲击功值的过程能力指数； 

f_Tm(u,σ)为焊缝抗拉强度的过程能力指数； 

f_w-cvn(u,σ)为焊缝冲击功值的过程能力指数； 

f_HAZ-cvn(u,σ)为焊缝热影响区的过程能力指数； 

a1＝12.5％，a2＝25％，a3＝25％，a4＝12.5％ 

焊管母材屈服强度和抗拉强度标准存在上下限的要求，则，TU为标准要求上限，TL为标准要求下限。 

焊缝的抗拉强度和母材、焊缝、热影响区的冲击功值仅存在下限要求，则，  $f(u,\mathrm{\σ})=\frac{u-T_L}{3\mathrm{\σ}},$ u为平均值。 

制管水平的评价： 

依据制管标准中对有关于母材和焊缝的强度和韧性的组批试验频次的要求，得出大量的试验数据，通过这些原始数据的统计分析，分别得出母材屈服强度的平均值和标准偏差、母材抗拉强度的平均值和标准偏差、母材冲击功值的平均值和标准偏差、焊缝抗拉强度的平均值和标准偏差、焊缝冲击功值平均值和标准偏差、焊缝热影响区冲击功值的平均值和标准偏差，代入上述发明公式，从而得出各厂家的综合制管过程能力指数。以下述标准评价管厂的制管水平，从而有利于制管厂合理控制制管成本，达到质量和经济的相互平衡；同时，也可以通过过程能力指数的横向对比，评判各家管厂制管水平的高低。 

A++级：F(u,σ)≥2.0，制管水平为特优，可考虑成本的降低； 

A+级：2.0>F(u,σ)≥1.67，制管水平为优，应当保持之； 

A级：1.67>F(u,σ)≥1.33，制管水平为良，能力良好，状态稳定，但应尽力提升为A+级； 

B级：1.33>F(u,σ)≥1.0，制管水平一般，能力一般，过程因素稍有变异即有产生不良的危险，应利用各种资源及方法将其提升为A级； 

C级：1.0>F(u,σ)≥0.67，制管水平为差，过程因素不良较多，必须提升其能力； 

D级：0.67>F(u,σ)，制管水平不可接受，能力太差，必须调整工艺。 

本发明的有益效果可以总结如下： 

1)首次将过程能力指数引入制管行业以定量评价制管水平，通过计算制管 厂的综合过程能力指数，可以判断企业当前的产品制造状况，从而有利于企业合理控制制管成本，达到质量和经济的相互平衡； 

2)在目前国内制管行业的高合格率制管水平下，能有效区分出各厂家的真实制管水平，从而改变了以往业主招标技术文件只能对投标企业的资质水平、销售业绩、人员和设备等硬件水平进行打分，而无法实际区分工厂的生产技术能力的局面；通过对各管厂以往所供钢管的过程能力指数进行量化评价，从而达到对工厂制管水平横向比较的目的，为业主招标、订购钢管提供决策依据； 

3)能够综合量化评价油气输送焊管的强度和韧性这两项主要指标，同时，根据钢管服役条件的不同，对钢管各项性能的关注度也不同，可以在公式里添加相应的所关注性能的过程能力指标，如可以添加焊管化学成分、落锤性能、几何尺寸等性能的过程能力指标； 

4)本公式在权重系数的分配上达到管体和焊缝、强度和韧性各占一半比率；同时，根据钢管服役条件不同，对钢管各项性能的关注程度也不同，可以对每项性能的权重系数按照重要程度的不同进行调整。 

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

一种综合评价油气输送管厂制管能力的方法，包括步骤如下： 

第一步，按照油气输送焊管的各项性能的标准是否存在上限要求，确定其相应的计算公式，通过对加权系数的优化组合，确定油气输送焊管的强度和韧性指标综合评价公式如下： 

F(u,σ)＝a₁[f_Rt0.5(u,σ)+f_Rm(u,σ)]+a₂f_bm-cvn(u,σ)+a₃f_Tm(u,σ)+a₄[f_w-cvn(u,σ)+f_HAZ-cvn(u,σ)]——公式(1) 

其中：f_Rt0.5(u,σ)为母材屈服强度的过程能力指数； 

f_Rm(u,σ)为母材抗拉强度的过程能力指数； 

f_bm-cvn(u,σ)为母材冲击功值的过程能力指数； 

f_Tm(u,σ)为焊缝抗拉强度的过程能力指数； 

f_w-cvn(u,σ)为焊缝冲击功值的过程能力指数； 

f_HAZ-cvn(u,σ)为焊缝热影响区的过程能力指数； 

a1＝12.5％，a2＝25％，a3＝25％，a4＝12.5％； 

焊管母材屈服强度和抗拉强度标准存在上下限的要求，则，—公式(2)，TU为标准要求上限，TL为标准要求下限； 

焊缝的抗拉强度和母材、焊缝、热影响区的冲击功值仅存在下限要求，则， 

——公式(3)，u为平均值； 

第二步，依据制管标准中对有关于母材和焊缝的强度和韧性的组批试验频次的要求，得出试验数据，通过这些原始数据的统计分析，分别得出母材屈服强度的平均值和标准偏差、母材抗拉强度的平均值和标准偏差、母材冲击功值的平均值和标准偏差、焊缝抗拉强度的平均值和标准偏差、焊缝冲击功值平均值和标准偏差、焊缝热影响区冲击功值的平均值和标准偏差，代入上述公式(1)、公式(2)和公式(3)，从而得出各厂家的综合制管过程能力指数。 

在更加优选的实施例中，还包括第三步，以下述标准评价管厂的制管水平： 

A++级：F(u,σ)≥2.0，制管水平为特优，能够考虑成本的降低； 

A+级：2.0>F(u,σ)≥1.67，制管水平为优，应当保持之； 

A级：1.67>F(u,σ)≥1.33，制管水平为良，能力良好，状态稳定，但应尽力提升为A+级； 

B级：1.33>F(u,σ)≥1.0，制管水平一般，能力一般，过程因素稍有变异即有产生不良的危险，应利用各种资源及方法将其提升为A级； 

C级：1.0>F(u,σ)≥0.67，制管水平为差，过程因素不良较多，必须提升其能力； 

D级：0.67>F(u,σ)，制管水平不可接受，能力太差，必须调整工艺。 

在更加优选的实施例中，第三步中，同时，通过过程能力指数的横向对比，评判各家管厂制管水平的高低。 

以西气东输二线工程的供货管厂为例，西气东输二线工程共计涉及供货钢厂9家，累计供货272.54万吨；涉及供货管厂12家(国内管厂10家，国外某制管发达国家管厂2家)，累计供货252.67万吨，其中螺旋钢管203.34万吨，直缝钢管49.32万吨，其中Φ1219×18.4mm-X80规格螺旋钢管的不同钢厂和管厂组合共计17组，Φ1219×22mm-X80规格直缝钢管的钢厂和管厂组合共计4组。分别以本发明公式计算两种管型钢管的各钢厂管厂组合的强韧性综合过程能力指数如表1-2所示。 

表1Φ1219×18.4mm-X80规格螺旋钢管 

表2Φ1219×22mm-X80规格直缝钢管 

钢厂	管厂	综合过程能力指数	样本数	制管等级
					J钢厂	j管厂	2	151	特优
K钢厂	k管厂	1.69	287	优
					G钢厂	g管厂	1.56	1210	良
H钢厂	g管厂	1.2	409	一般

如上表所示，通过选取各家管厂由相同厂家原料制造的钢管的综合过程能力指数进行对比分析，可以直接判断出各厂家的实际钢管制造水平的高低；而如果管厂采用的原料厂家均不相同，则可以选择样供货量大(即本数数大)的原料制造的钢管综合过程能力指数进行对比。 

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (3)

1.一种综合评价油气输送管厂制管能力的方法，其特征在于，包括步骤如下：

第一步，按照油气输送焊管的各项性能的标准是否存在上限要求，确定其相应的计算公式，通过对加权系数的优化组合，确定油气输送焊管的强度和韧性指标综合评价公式如下：

F(u,σ)＝a₁[f_Rt0.5(u,σ)+f_Rm(u,σ)]+a₂f_bm-cvn(u,σ)+a₃f_Tm(u,σ)+a₄[f_w-cvn(u,σ)+f_HAZ-cvn(u,σ)]——公式(1)

其中：f_Rt0.5(u,σ)为母材屈服强度的过程能力指数；

f_Rm(u,σ)为母材抗拉强度的过程能力指数；

f_bm-cvn(u,σ)为母材冲击功值的过程能力指数；

f_Tm(u,σ)为焊缝抗拉强度的过程能力指数；

f_w-cvn(u,σ)为焊缝冲击功值的过程能力指数；

f_HAZ-cvn(u,σ)为焊缝热影响区的过程能力指数；

a1＝12.5％，a2＝25％，a3＝25％，a4＝12.5％；

焊管母材屈服强度和抗拉强度标准存在上下限的要求，则，—公式(2)，TU为标准要求上限，TL为标准要求下限；

焊缝的抗拉强度和母材、焊缝、热影响区的冲击功值仅存在下限要求，则，

——公式(3)，u为平均值；

第二步，依据制管标准中对有关于母材和焊缝的强度和韧性的组批试验频次的要求，得出试验数据，通过这些原始数据的统计分析，分别得出母材屈服强度的平均值和标准偏差、母材抗拉强度的平均值和标准偏差、母材冲击功值的平均值和标准偏差、焊缝抗拉强度的平均值和标准偏差、焊缝冲击功值平均值和标准偏差、焊缝热影响区冲击功值的平均值和标准偏差，代入上述公式(1)、公式(2)和公式(3)，从而得出各厂家的综合制管过程能力指数。

2.根据权利要求1所述的综合评价油气输送管厂制管能力的方法，其特征在于：还包括第三步，以下述标准评价管厂的制管水平：

A++级：F(u,σ)≥2.0，制管水平为特优，能够考虑成本的降低；

A+级：2.0>F(u,σ)≥1.67，制管水平为优，应当保持之；

A级：1.67>F(u,σ)≥1.33，制管水平为良，能力良好，状态稳定，但应尽力提升为A+级；

B级：1.33>F(u,σ)≥1.0，制管水平一般，能力一般，过程因素稍有变异即有产生不良的危险，应利用各种资源及方法将其提升为A级；

C级：1.0>F(u,σ)≥0.67，制管水平为差，过程因素不良较多，必须提升其能力；

D级：0.67>F(u,σ)，制管水平不可接受，能力太差，必须调整工艺。

3.根据权利要求2所述的综合评价油气输送管厂制管能力的方法，其特征在于：第三步中，同时，通过过程能力指数的横向对比，评判各家管厂制管水平的高低。