吳錚,常文婧,楊 俊

(江蘇中圣壓力容器裝備制造有限公司,南京 211112)

隨著時(shí)代和科技的發(fā)展,越來越多的企業(yè)內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室意識(shí)到規(guī)范管理對(duì)于公司產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要性。對(duì)檢測而言,設(shè)備就是生產(chǎn)機(jī)器,管理好、維護(hù)好設(shè)備對(duì)于提升公司的管理水平和產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義[1]。筆者以布氏硬度測試為例,從設(shè)備購買、驗(yàn)收、送檢、送校、設(shè)施環(huán)境溫度控制、期間核查等多方面探討實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備管理工作。

1 設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)是根據(jù)檢測標(biāo)準(zhǔn)、檢測對(duì)象的常用范圍來確定的。布氏硬度測試的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 231.1—2018 《金屬材料 布氏硬度試驗(yàn) 第1部分:試驗(yàn)方法》,要求硬度計(jì)符合GB/T 231.2—2022 《金屬材料 布氏硬度試驗(yàn) 第2部分:硬度計(jì)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)》或JJG 150—2005 《金屬布氏硬度計(jì)》的規(guī)定,應(yīng)能施加預(yù)定試驗(yàn)力或9.807～29.420 kN的試驗(yàn)力,要求碳化鎢合金壓頭及壓痕測量裝置符合GB/T 231.2—2022或JJG 150—2005的規(guī)定。此外,標(biāo)準(zhǔn)要求將試驗(yàn)結(jié)果修約至3位有效數(shù)字。

2 設(shè)備購買、驗(yàn)收

設(shè)備購買應(yīng)按照文中的技術(shù)指標(biāo)執(zhí)行,尤其注意力值范圍、壓頭要求以及結(jié)果體現(xiàn)方式等是否同時(shí)滿足標(biāo)準(zhǔn)需求及實(shí)際檢測需求。設(shè)備驗(yàn)收應(yīng)按照購買時(shí)提出的技術(shù)指標(biāo)對(duì)安裝調(diào)試后的設(shè)備性能、技術(shù)參數(shù)及校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)收。

3 設(shè)施環(huán)境要求確認(rèn)

根據(jù)GB/T 231.1—2018 要求,一般在10～35 ℃溫度下進(jìn)行試驗(yàn),對(duì)于溫度要求嚴(yán)格的試驗(yàn),根據(jù)說明書要求,設(shè)備使用環(huán)境溫度為(23±5) ℃,濕度不大于75%。

整個(gè)試驗(yàn)期間,硬度計(jì)不應(yīng)受到?jīng)_擊和振動(dòng)的影響。綜上,在硬度測試時(shí)應(yīng)單獨(dú)劃分檢測區(qū)域,避免其他檢測設(shè)備的振動(dòng),例如沖擊、拉伸等對(duì)硬度計(jì)造成影響,硬度測試室的溫度和濕度的控制要求為:溫度為18～28 ℃,濕度不大于75%。

4 設(shè)備送檢、送校

在ISO 17025:2005標(biāo)準(zhǔn)體系中,設(shè)備送檢、送校屬于外部提供的服務(wù),需對(duì)外部供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此設(shè)備的送檢、送校有幾大關(guān)鍵點(diǎn):①提供計(jì)量服務(wù)的供應(yīng)商是否具有CMA(檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定)/CNAS(國家認(rèn)可認(rèn)證中心)資質(zhì)證書,且該項(xiàng)設(shè)備檢定或校準(zhǔn)是否在資質(zhì)附表范圍內(nèi);② 送檢、送校計(jì)劃內(nèi)容應(yīng)包括但不限于設(shè)備的送檢、送校時(shí)間,校準(zhǔn)周期,檢測工作使用的關(guān)鍵量或值的范圍以及校準(zhǔn)單位等;③計(jì)量證書返回后,對(duì)檢定、校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行確認(rèn);④ 編制設(shè)備檢定、校準(zhǔn)結(jié)果不符合要求后的措施。

4.1 設(shè)備送檢、送校計(jì)劃

設(shè)備送檢、送校的選擇:一般常見的計(jì)量證書分為3種(檢定證書、校準(zhǔn)證書和檢測證書),3種不同證書之間的區(qū)別如表1所示。除列在國家強(qiáng)制檢定目錄內(nèi),以及涉及安全、環(huán)境、貿(mào)易結(jié)算的設(shè)備需出具檢定證書外,對(duì)于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不同的儀器,可根據(jù)儀器的使用情況進(jìn)行選擇,文中布氏硬度計(jì)采用的校準(zhǔn)證書、校準(zhǔn)周期及校準(zhǔn)范圍由實(shí)驗(yàn)室自行規(guī)定。

表1 設(shè)備檢定、校準(zhǔn)、檢測證書的區(qū)別

設(shè)備的送檢、送校周期應(yīng)按照實(shí)驗(yàn)室的使用情況定,一般情況下,校準(zhǔn)周期不超過12個(gè)月,當(dāng)設(shè)備使用頻率較高,或出現(xiàn)可疑結(jié)果時(shí),可根據(jù)需求提高校準(zhǔn)頻率。

GB/T 231.1—2018中提到設(shè)備需符合GB/T 231.2—2022的要求,新購入的設(shè)備安裝后的首次工作前,以及間接檢驗(yàn)不合格或間接檢驗(yàn)超過13個(gè)月時(shí),需對(duì)設(shè)備進(jìn)行直接檢驗(yàn)。如果日常檢驗(yàn)結(jié)果超差,應(yīng)檢查壓頭、試驗(yàn)臺(tái)和硬度計(jì)的狀態(tài)是否良好后再重復(fù)試驗(yàn),如果硬度計(jì)仍舊超差,應(yīng)按照GB/T 231.2—2022進(jìn)行校準(zhǔn)。間接檢驗(yàn)要求對(duì)每一試驗(yàn)力和所使用的每種規(guī)格球計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn),對(duì)于每一試驗(yàn)力,應(yīng)從表內(nèi)規(guī)定的硬度范圍中至少選用2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行檢驗(yàn)。文中的布氏硬度計(jì)常用取值為130～330 HBW10/3 000,對(duì)照GB/T 231.2—2022,其校準(zhǔn)要求硬度為130～250,250～330 HBW 10/3 000的試樣各1個(gè)。

4.2 設(shè)備檢定、校準(zhǔn)確認(rèn)

設(shè)備操作人員更加清楚設(shè)備的使用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)方法,因此計(jì)量設(shè)備操作人員應(yīng)該明確校準(zhǔn)結(jié)果;另一方面,在明確校準(zhǔn)結(jié)果期間,應(yīng)準(zhǔn)確掌握校準(zhǔn)結(jié)果是否滿足標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范要求[2]。布氏硬度計(jì)校準(zhǔn)結(jié)果如表2所示。

表2 布氏硬度計(jì)校準(zhǔn)結(jié)果 HBW10/3 000

根據(jù)ISO 17025:2005標(biāo)準(zhǔn)體系,實(shí)驗(yàn)室需對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行確認(rèn),確保設(shè)備滿足檢測要求。布氏硬度計(jì)檢定、校準(zhǔn)確認(rèn)記錄如表3所示,符合性判斷依據(jù)GB/T 231.2—2022標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

表3 布氏硬度計(jì)檢定、校準(zhǔn)確認(rèn)記錄

5 期間核查

期間核查適用于所有設(shè)備,但不是所有設(shè)備均需要進(jìn)行期間核查。當(dāng)需要利用期間核查保持設(shè)備性能時(shí),按照程序進(jìn)行核查[3]。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)設(shè)備的使用頻率、校準(zhǔn)頻率、歷次校準(zhǔn)結(jié)果、質(zhì)量控制結(jié)果、維護(hù)情況、使用人員的變化、存放和使用環(huán)境、設(shè)備使用范圍的變化等進(jìn)行識(shí)別和確定。

5.1 布氏硬度計(jì)期間核查

5.1.1 期間核查計(jì)劃及核查周期

應(yīng)對(duì)設(shè)備校準(zhǔn)周期為1 a以上的設(shè)備進(jìn)行期間核查,期間核查一般在校準(zhǔn)有效期的中間段開展,對(duì)設(shè)備的功能性進(jìn)行核查時(shí),核查周期為1次/a。如果核查設(shè)備在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)數(shù)據(jù)異?；蛐枰S修,設(shè)備使用環(huán)境、人員發(fā)生變化,或質(zhì)控結(jié)果可疑等,需要增加核查次數(shù)[4]。

5.1.2 核查程序

選擇標(biāo)準(zhǔn)硬度試樣,原則上選取與實(shí)驗(yàn)室日常檢測值接近的標(biāo)準(zhǔn)試樣作為核查標(biāo)準(zhǔn)。

外觀、安裝要求核查:硬度計(jì)應(yīng)裝有銘牌,標(biāo)明產(chǎn)品名稱、型號(hào)、編號(hào)、校準(zhǔn)日期及下次校準(zhǔn)日期等。

硬度計(jì)的主軸、加力機(jī)構(gòu)、緩沖機(jī)構(gòu)和測量裝置等均應(yīng)正常、靈活地工作;加載和卸載試驗(yàn)力應(yīng)平穩(wěn),不應(yīng)有顫動(dòng)或卡滯現(xiàn)象,絲杠升降不應(yīng)有晃動(dòng)現(xiàn)象;試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)光滑、平整。

硬度計(jì)示值核查:在標(biāo)準(zhǔn)試樣上測定5點(diǎn)布氏硬度,兩相鄰壓痕中心的距離應(yīng)不小于壓痕直徑的3倍,壓痕中心至標(biāo)準(zhǔn)試樣邊緣的距離不應(yīng)小于壓痕直徑的2.5倍。每次在相互垂直的兩個(gè)方向上進(jìn)行壓痕直徑的測量,取其平均值,兩垂直方向直徑之差與其中較短的直徑之比不應(yīng)大于1%。硬度計(jì)示值重復(fù)性按式(1)進(jìn)行計(jì)算。

式中:Hcf為硬度計(jì)示值重復(fù)性;Hmax為5點(diǎn)中硬度最大值;Hmin為5點(diǎn)中硬度最小值;Hj為5點(diǎn)硬度的算術(shù)平均值。

硬度計(jì)示值誤差按式(2)進(jìn)行計(jì)算。

式中:δ為硬度計(jì)示值誤差為硬度計(jì)示值(測試5點(diǎn)硬度的平均值)為標(biāo)準(zhǔn)硬度試樣的硬度。

5.1.3 核查結(jié)果

按照核查程序在校準(zhǔn)有效期的中間段對(duì)布氏硬度計(jì)進(jìn)行核查,選用硬度為203 HBW,且符合GB/T 231.3—2022要求的標(biāo)準(zhǔn)硬度試樣,均勻分布地測定5點(diǎn)布氏硬度,測定結(jié)果如表4所示。

表4 布氏硬度計(jì)期間核查數(shù)據(jù)

根據(jù)式(1)計(jì)算得Hcf=0.83%,根據(jù)式(2)計(jì)算得δ=0.58%。

硬度計(jì)示值重復(fù)性、誤差均符合GB/T 231.2—2022的要求,且硬度計(jì)的外觀、主軸、加力機(jī)構(gòu)、緩沖機(jī)構(gòu)和測量裝置等均能正常、靈活地工作。期間核查結(jié)果為滿意。

5.2 布氏硬度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)期間核查

實(shí)驗(yàn)室的布氏硬度計(jì)通過標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行期間核查,為保證核查和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的有效性,實(shí)驗(yàn)室也應(yīng)定期對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行期間核查。根據(jù)GB/T 231.3—2022的要求,標(biāo)準(zhǔn)試樣均勻度需在一定范圍內(nèi),因此在首次購買并使用標(biāo)準(zhǔn)試樣時(shí),應(yīng)關(guān)注其均勻度是否符合檢測標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.2.1 期間核查計(jì)劃及核查周期

標(biāo)定的有效期宜限制為5 a,應(yīng)注意對(duì)鋁合金和銅合金標(biāo)準(zhǔn)試樣標(biāo)定的有效期應(yīng)視實(shí)際情況減少到2～3 a。在標(biāo)準(zhǔn)試樣有效期內(nèi),一般可進(jìn)行一次期間核查,或根據(jù)使用情況改為一年一次期間核查,應(yīng)在布氏硬度計(jì)剛進(jìn)行校準(zhǔn)后的一個(gè)月內(nèi)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試樣的期間核查。

5.2.2 核查程序

外觀、保存條件核查:標(biāo)準(zhǔn)試樣不得有磁性,其工作面和支承面不得有銹蝕、裂紋、劃痕、毛刺、砂眼等缺陷;標(biāo)準(zhǔn)試樣應(yīng)有編號(hào)、硬度范圍標(biāo)記、制造商標(biāo)志,這些標(biāo)記應(yīng)刻在標(biāo)準(zhǔn)試樣的側(cè)面或工作面上。硬度試樣應(yīng)附有硬度范圍的標(biāo)記。

布氏硬度標(biāo)準(zhǔn)試樣的均勻度及穩(wěn)定性:按照檢測標(biāo)準(zhǔn)要求,在標(biāo)準(zhǔn)試樣上壓出5點(diǎn)均勻分布的壓痕,兩相鄰壓痕中心距離不得小于直徑的3倍,壓痕中心至標(biāo)準(zhǔn)試樣邊緣距離不得小于壓痕直徑的2.5倍,壓痕直徑d與壓頭的球直徑D應(yīng)符合0.24D≤d≤0.6D的關(guān)系。

應(yīng)在相互垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行每個(gè)壓痕直徑的測量,取其平均值,同一壓痕兩個(gè)垂直方向的直徑之差與其中較短的直徑之比不應(yīng)大于1%。按上述方法測定的5個(gè)壓痕直徑中,最大值與最小值之差除以5點(diǎn)壓痕直徑平均值的百分比,即為該標(biāo)準(zhǔn)試樣的均勻度,應(yīng)符合表5中均勻度的要求。由表5可知:硬度低于225 HBW時(shí),標(biāo)準(zhǔn)試樣均勻度的最大允許值可以是2.0%。

表5 布氏硬度標(biāo)準(zhǔn)試樣的均勻度

5.2.3 核查結(jié)果

根據(jù)核查程序要求,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)硬度為203 HBW的試樣進(jìn)行核查,核查數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 布氏標(biāo)準(zhǔn)硬度試樣期間核查數(shù)據(jù)

根據(jù)數(shù)據(jù)算得該標(biāo)準(zhǔn)硬度試樣的均勻度為0.58%,符合要求。硬度試樣的外觀、標(biāo)記、標(biāo)志等均滿足要求,期間核查結(jié)果為滿意。

若經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)儀器設(shè)備或標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的技術(shù)參數(shù)已經(jīng)發(fā)生較大偏離,且可能導(dǎo)致測試結(jié)果不可靠時(shí),應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行處理,直到重新進(jìn)行校準(zhǔn)或檢定后,確認(rèn)儀器設(shè)備或標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)正常,方可投入使用[5]。

6 質(zhì)量監(jiān)控

在實(shí)驗(yàn)室管理中,設(shè)備、人員、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)等均與質(zhì)量控制相關(guān)。根據(jù)要求,實(shí)驗(yàn)室的監(jiān)控應(yīng)包括但不限于測量設(shè)備的期間核查,還可采用重復(fù)檢測、設(shè)備比對(duì)、實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)等方式驗(yàn)證設(shè)備的有效性。進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控活動(dòng)時(shí),可采用期間核查程序中的標(biāo)準(zhǔn)作為驗(yàn)收值。

7 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理需要規(guī)范設(shè)備體系的建立,這個(gè)設(shè)備管理體系不僅要完整、規(guī)范、細(xì)致,更要與企業(yè)現(xiàn)狀相適應(yīng),與企業(yè)未來的發(fā)展統(tǒng)一[6]。以布氏硬度計(jì)為例,除文中提到的管理方法外,還應(yīng)注意日常使用中的設(shè)備維護(hù)、維修等。隨著時(shí)代的發(fā)展,信息化已成為實(shí)驗(yàn)室管理中必不可少的一部分,可參考文中對(duì)ISO 17025:2005體系的理解,與信息化管理相結(jié)合,進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理的規(guī)范性。