石油管拉伸试验检测结果临界值符合性判定

摘要：目前石油管产品技术协议对于材料性能只给出了上限值或下限值，对检测结果进行判定不够明确，特别是未考虑检测不确定度对检测结果判定的影响。本文尝试论述了检测结果的符合性判定规则及相应风险水平，并以力学拉伸试验结果为例探讨了接受或拒绝检测结果的判定规则及考虑不确定度后的判定规则，希望能对石油管拉伸试验的数据处理有一定借鉴作用。

关键词：石油管道;检测结果;符合性判定;风险水平;不确定度

引言

石油管是石油开发重要通道，其服役条件苛刻，受力状况复杂，其母材质量性能优劣关系着使用的安全可靠性以及油井的开采寿命。在对石油管设备的质量监督体系中，对理化试验的结果进行核查和确认尤为重要。其测量结果是评价管材性能的重要依据，然而任何测量均存在测量不确定度，被测量的真值不可能确切得到，测量值只能是一个在真值附近浮动的估算值。因此，当测量值为临界值时，就必须考虑测量不确定度对符合性判定的影响，否则就误判的风险。将测量不确定度与规定要求进行比较，可以得到基于测量的误判概率，从而管控带来的风险。

1测量不确定度对符合性判定的影响

在实际检测中，检测值具有不确定度，检测结果加上一定包含概率下的不确定度才是检测结果的完整表述。假设某一被测量X真值为 ，标称值 为测得值为 ，对应的不确定度为 ，则其测量结果的完整表述为：X= ± ，其意涵为：真值 在 范围内的概率为95%。其误判概率为5%。如果标准文件对该被测量X的允许误差为±MPEV。

1.1 不考虑不确定度影响的判定规则及情况

当与客户达成的协议或实施准则或规范中说明其采用的方法的准确性是足够的或者检测结果的不确定度 与要求的最大允许误差极限（MPEV）的比值小于或等于1∶4时，即 ≤MPEV/3.则判概率小于5%可以忽略不计，判定测定值或其计算值是否符合规定要求时，应将测定值或其计算值与规定的极限数值作比较作为判定方法。即：

数值比较法包括全数值比较和修约值比较。

当标准或技术协议中，对极限数值无特殊规定时，默认使用全数值比较。当要采用修约值比较，标准或技术协议应有明确说明。

1.1.1全数值比较

测量值或最佳估值 不经修约处理进行1.1所列比较，如 经过修约处理，則应标注是舍、进或未进未舍。

1.1.2修约值比较

测量值或最佳估值 经修约处理后进行1.1所列比较，参与比较各数值位数当一致，保证处于同一精度，j消除或降低因修约引入的不确定度对比较结果的影响。当测量精度允许时，应先将所得测量值按指定的修约数位多一位来报出，再修约至规定的数位进行比较。

1.2 考虑不确定度影响的判定规则及情况

由于检测结果的不确定度 的存在，简单接受/拒绝的判定规则对于在接近规定范围边界的检测值，会产生较高的判定风险，则在检测结果的符合性判定中，必须考虑不确定度的影响。 此时分三种情况，即：

当测量结果 符合标准/规范要求时，可作如下说明：”当考虑包含概率为95%的测量不确定度时，测量结果在规范限值内”。

2 临界值的符合性判定方法及应对

对于检测结果是否符合要求的符合性判定，测量是根本。由于赋予被测量的量值存在测量不确定度，基于测量结果所进行的合格判定均存在误判风险。而当检测结果逼近临界值时，相应的误判概率大大增加，为了减小误判概率，应尽量采取降低测量不确定度的措施，如选择更高精度的仪器、改进测量方法降低或抵消不确定度、减少不确定度的影响因素、增加测量次数等，然后重新评定测量不确定度。若检测结果仍在待定区间，可采取以下措施：

若判定符合需要更高的可信程度，则将待定区域视为不符合区域;

若判定不符合需要更高的可信程度，则将待定区域视为符合区域;

若不要求给出判定结论或者可忽略 影响时，当对测量结果作完整表述。

3 临界值的符合性判定在石油管试样拉伸试验中的应用

以石油管试样拉伸试验为例，API 5CT《油管与套管》C.5规定P110钢级屈服强度范围为758MPa-965MPa，相关实验室所出的试验报告上给出测量值 和扩展不确定度 。此时分别测得三个试样的屈服强度分别为为761MPa、885MPa、961MPa。针对以上数据进行判定：

由于石油管材的特殊性，其具有重要的经济价值，且误判会带来重大的安全风险，故不确定度的影响不可忽略。

油井管母材质量性能优劣关系着使用的安全可靠性以及油井的开采寿命。鉴于石油管的重要价值，其符合性判定需要更高的可信程度，故屈服强度为885MPa的试样符合标准要求，屈服强度为761MPa和961MPa的试样不符合标准要求。

4 结束语

在日常的石油管监造工作中，经常要对检测结果作符合性判定，而当检测结果为临界值时，就必须考虑测量不确定度的影响。若检测结果位于符合区或不符合区，可依据GB /T8170-2008《数值修约规则与极限数值的标示和判定》直接判定; 若检测结果位于待定区，则应要求实验室重新取样进行试验，必要时翻倍取样。若重新取样后检测结果仍在待定区，由于试验所得石油管材料力学性能指标对石油管质量有重大影响，具有极高的经济价值和安全风险，当加严处理，对待定区域检测结果作不符合判定。

目前的油井管监造中，对于检测结果临界值符合性判定多未给予明确要求。近年因疫情影响，世界经济整体下滑，石油管材生产企业为降低成本采取相关措导致油井管母材质量性能切近界限在所难免，石油管监造中需要考虑不确定度影响的情况将会增多，在技术协议中明确检测结果临界值符合性判定规则，消除模糊空间，厘清责任，势在必行。尤其对重大工程用油气输送管明确母材质量要求不仅能保证工程的顺利进展，而且可为油井的安全开采提供保障。

参考文献：

[1]GUM 测量不确定度表示指南[S].

[2]GB /T8170-2008《数值修约规则与极限数值的标示和判定》[S].

[3]CNAS—CL07《测量不确定度评估和报告通用要求》[S].

[4]ISO/IEC 98-4： 2012《测量不确定度-第4部分： 测量不确定度在合格评定中的应用》[S].

[5]API SPEC 5CT《油管与套管》[S].

作者简介：曹明源出生于1989.02.28，性别，男，民族，汉，籍贯，陕西，职称，初级，学历，本科，研究方向主要从事计量校准，设备监造，石油管工程。