浅谈压力容器检验中百分比抽样的不合理性

实践经验 浅谈压力容器检验中百分比抽样 的不合理性 袁国迅,张国顺,李安营,马国敏,王秀京 (中原石油勘探局 特种车辆修造总厂,濮阳 457001) A DISCUSSION ON THE UNREASONABLENESS OF PERCENTAGE SAMPLING INSPECTION IN PRESSURE VESSEL EXAMINATION YUAN Guo2xun , ZHANG Guo2shun , LI An2ying, MA Guo2min , WANG Xiu2jing (Special Vehicle Repair 再者,由于工业生产的需要,压力容器 内多为易燃易爆、 有毒或腐蚀性介质,特别是一些 高、 中压的高温或深冷容器,往往处于生产系统的 “心脏” 部位,其潜在危险性更大,一旦爆炸,不仅毁 坏设备、 破坏生产,造成重大的经济损失,而且会造 成人员伤亡和社会不安定,后果严重。 基于上述特征,保证压力容器的安全运行是至 关重要的,因此在压力容器的制造过程中对技术检 验工作进行了极其严格的规定。 1 钢制压力容器检验中采用百分比抽样的 不合理性 百分比抽样是抽样检验的一种经验方法,现代 统计抽样检验方法被广泛使用以前,百分比抽样就 已被采用。按照这种抽样检验方法,不论产品的批 量大小,都按同样的百分比抽取样本,而在样本中允 许存在的不合格数是相同的,即Ac= 0。显然,这种 方法是不合理的。例如,现有批量不同的三个检查 批,即N1= 1 000, N2= 4 000, N3= 20 000 ,按0. 5 %抽取样品,规定Ac= 0 ,可得三个抽样方案 (5 , 收稿日期:2001212203 0) ,(20 ,0)和(100 ,0)。给定不同的批不合格率 P, 由二项分布表查得相应的接收概率值p(表 1) 。 从表1可以看出,方案(100 ,0)要比方案(5 ,0) 严得多,当批不合格率为0. 02时方案(5 ,0)的接收 概率为0. 903 9 ,而方案(100 ,0)的接收概率为 01132 6。即百分比抽样对大批过严而对小批过松。 从20世纪20年代起,百分比抽样检验就在国 际上广泛采用。我国自建国后从前苏联引进了这种 抽样技术,但前苏联早在1972年就已将其废止,并 已参照国际标准制订了自己的抽样检验标准。1974 年国际标准化组织制订了ISO 28591974计数抽 样检查程序及常用抽样表 以及其它抽样检验标准。 现在,世界上大多数国家早已屏弃了既无科学依据 也不经济的百分比抽样技术。 表1 P ( n , Ac)p P ( n , Ac)p 0. 01(5 ,0)0. 951 00. 05(5 ,0)0. 773 8 0. 01(20 ,0)0. 817 90. 05(20 ,0)0. 358 5 0. 01(100 ,0)0. 366 00. 05(100 ,0)0. 005 9 0. 02(5 ,0)0. 903 90. 10(5 ,0)0. 590 5 0. 02(20 ,0)0. 667 60. 10(20 ,0)0. 121 6 0. 02(100 ,0)0. 132 60. 10(100 ,0)0. 000 0 0. 03(5 ,0)0. 858 70. 15(5 ,0)0. 443 7 0. 03(20 ,0)0. 543 80. 15(20 ,0)0. 038 8 0. 03(100 ,0)0. 047 60. 15(100 ,0)0. 000 0 214 第24卷第9期 2 0 0 2年9月 无损检测 NDT Vol. 24 No. 9 Sep . 2 0 0 2 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 我国早在1981年就颁布了GB 28281981逐 批检查计数抽样程序及抽样表 和GB 28291981 周期检查计数抽样程序及抽样表 。但是,由于百 分比抽样简单方便,并且对我们的影响根深蒂固,致 使统计抽样检验在许多行业仍未得到广泛应用。 GB 1501998钢制压力容器10. 8. 2. 2条规 定 “除10. 8. 2. 1和10. 8. 2. 3规定以外的容器,允许 对其A类及B类焊接接头进行局部射线或超声检 测。检测方法按图样规定。检测长度不得小于各条 焊接接头长度的20 % ” 。 假定选一台压力容器中的三条焊缝,长度分别 为1 500 ,3 000和6 000mm。现采用百分比抽样, 按GB 150标准采用20 %的比率对每条焊缝进行抽 样检验,则三条焊缝相应的百分比抽样方案如下。 当N= 1 500时,样本(焊缝的检验长度 ) n = 300;当N= 3 000时,样本n= 600;当N= 6 000 时,样本n= 1 200,但在三条焊缝中不允许的超标 缺陷却是相同的,即Ac= 0。现假设两条焊缝的质 量是一样的,1 200mm的检测长度中发现超标缺陷 的可能性要比抽取300mm的检测长度中发现超标 缺陷的可能性大。如果焊缝质量较差,在大样本中 抽到不合格数(超标缺陷)的可能性就更大。 以上三条焊缝三个百分比抽样方案的OC函数 (由给定的抽样方案所确定的批接收概率L ( P)与 批不合格率p之间的关系曲线,称为抽查特性曲 线,亦称OC曲线)依次为 (1 - p) 300 , ( 1 - p) 600和(1 -p) 1 200。它们的 OC曲线如图1所示。 图1 三个百分比抽样方案的OC曲线 由图1可见,按同一百分比抽检质量水平相同 的不同长度的焊缝,焊缝越长,则被判定为合格的概 率L ( P)越小;而焊缝越短,被判为合格的概率L ( P)越大。即百分比抽样检验具有大批严,小批松 的严重缺点。 2 建议 在统计抽样检验中,一般以批不合格率或每百 单位产品不合格品数作为批质量指标。如规定P0 即AQL (合格质量水平)作为某产品的批质量标准, 则当批实际不合格率PP0时,该批是合格的,应 百分之百接收,即L ( P)= 1;若PP0时,该批是 不合格的,应百分之百拒收,即L ( P)= 0。理想的 OC曲线见图2。 图2 理想的OC曲线 由图2可知,在理想情况下,PRQ(生产方风险) 和CRQ(使用方风险)都为零。显然,对于抽样检验 来说,是不可能达到这样理想状态的,既使全数检 验,也不可能绝对避免错检或漏检,这样的抽样方案 是不存在的。所以,应正确对待抽样的两种风险,即 将合格批判为不合格而拒收,或将不合格批判为合 格而接收。前一种错判称为第一类错判(生产方风 险 ) ; 后一种错判称为第二类错判(使用方风险)。这 两种风险的存在,是由于用样本检验推断全体这一 方法的本质所决定的,不是人的主观愿望所能改变 的,而现代抽样理论则是协调考虑两者之间的关系, 从而确定一个符合要求并切实可行的抽样方案。 在压力容器检验中,通过采用统计抽样技术,对 于不同质量的批(焊缝 ) , 判定合格的概率也不同,质 量好的批(焊缝)判为合格的概率大,而质量不好的 批(焊缝)判定为不合格的概率较大。在实际工作 中,我们应积极正确地贯彻使用抽样检验国家标准, 从而达到保证产品质量和提高经济效益的目的。那 些既不科学又不经济的非标准化抽样检验方法(如 百分比抽样等)必须屏弃。 本刊2003年将扩增版面 为扩大期刊信息量,2003年起 无损 检测 将由48页扩增至56页,定价不变, 仍为6元/册,全年72元。请新老读者尽 快去