陈洪强，支 浩，刘雪朋，王圣鲁，王向阳

（山东省冶金科学研究院有限公司，山东 济南250014）

1 前 言

能力验证（Proficiency Testing，PT）是按照预先制定的准则，为验证和监控实验室的检测能力及其持续性而进行的实验室间比对活动［1］。能力验证是评价实验室技术能力的重要依据，是实验室重要的外部质量保证手段，是实验室内部质量控制的补充，是对实验室资质认定的有效性和保持状态的后续监督检查。实验室参加能力验证可以对其出具的数据进行可靠性和有效性评价，借以发现和识别实验室存在的问题，进而提高机构的检测能力和管理水平，实现实验室的可持续发展。

中低合金钢具有强度高、易加工可成型、焊接性能好、耐腐蚀性强、缺口韧性等特点，这使得它们在冶金、机械、矿山、船舶、化工等领域都有着广泛应用［2］。化学成分是合金钢性能的关键影响因素，各个元素的不同含量对中低合金钢的裁量性能有着重要影响，其中C、Si、Mn、P、S等元素是各个实验室的常规检测项目；因此，化学成分分析结果的准确性和可靠性至关重要。

为提升检测机构的技术能力，加强对资质认定检测机构的监督管理，保证检测数据准确可靠，受山东省市场监督管理局委托，山东省冶金科学研究院有限公司能力验证中心开展了2020年度山东省范围内的合金钢化学成分分析的能力验证活动。

2 试验部分

2.1 试验样品

本次能力验证检测项目为合金钢中C、Si、Mn、P、S五个元素，采用干扰样品设计，一共准备了4种不同量值的合金钢样品，依次编号1#～4#，每种各准备了45 块光谱块状样品。其中样品1#和2#为测试样品，样品3#和4#为干扰样品（干扰样品测试结果不计入统计），4种样品均采用有证标准样品。对各检验机构进行随机编号，同时随机编成两组。向第一组检测机构发放测试样品1#和干扰样品（样品3#和4#随机发放）；向第二组检测机构发2#和干扰样品（样品3#和4#随机发放）。根据每组对测试样品的测定结果，分别对各组中检测机构的结果数据进行统计分析，并对检测机构的检测能力进行分析比较和评定。

2.2 样品均匀性检验

样品均匀性检验为分别从样品1#和2#两种测试样品中随机抽取10 块样品并按顺序编号，用国家标准方法GB/T 4336—2016《碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子光谱法》对C、Si、Mn、P、S 在相同的条件下进行分析。均匀性检验每瓶测量两次，用单因素方差分析法得出所测元素均匀性统计结果的计量F值，用此次特征参数进行样品均匀性评价。评价方法按照CNAS—GL003：2018《能力验证样品均匀性和稳定性评价指南》中规定的“单因子方差分析”的要求进行。经检验测试，样品的C、Si、Mn、P、S含量的均匀性统计结果的统计量F 值均小于临界值F0.05（9，10），同时因本次能力验证采用有证标准样品，其均匀性可以得到充分的保证；因此可评估样品的均匀性完全满足能力验证的要求。

2.3 检测方法

此次能力验证主要考察参加机构利用国家标准方法GB/T 4336—2016《碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子光谱法》进行合金钢化学成分分析精确测试的能力和水平。

2.4 统计处理

为了保护各检验检测机构的权益，保证本次能力验证计划的安全性与准确性，对参加的检验检测机构随机赋予一个代码，各检验检测机构的分组情况见表1。

本次能力验证设计有干扰样品，干扰样品不列入统计。计划依据CNAS－GL002：2018《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》，采用稳健统计技术的中位值和标准化四分位距法处理检验结果。用中位值（med）作为指定值，用标准化四分位距（NIQR）度量样本数据的分散程度，能力评价标准差由标准方法的精密度试验结果确定（计算方法参见GB/T 28043—2019《利用实验室间比对进行能力验证的统计方法》），计算各实验室结果的Z比分数：

式中：x为参加者测定结果；X为指定值；σ为能力评定标准差。

以Z 比分数评价各检测机构的能力。∣Z∣≤2，为满意结果；2＜∣Z∣＜3，为有问题结果（可疑值）；∣Z∣≥3，为不满意结果（离群值）。

如果检测机构结果出现可疑值或者离群值，可依据CNAS—GL002：2018《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》，对检测机构的结果按临界值（CD值）的方法进行补充评定。当用于测量的标准方法提供重复性标准差σr和再现性标准差σR，或者提供重复性r 和再现性R 时，可采用本方法对测定结果进行评定，具体评定方式为：

式中：σr为重复性标准差；σR为再现性标准差；r为重复性限；R 为再现性限；n 为重复条件下测试次数。

若检测机构在重复条件下n 次测量的算术平均值x与指定值之差的绝对值∣x-X∣＜CD值，则检验检测机构的测试结果判定为满意，否则维持之前的判定结果。

3 结果分析

3.1 参加实验室情况

本次的能力验证，必须参加的机构数量为84家，实际参加86 家（其中有4 家检验检测机构自愿参加了本次能力验证），有两家通过该项目资质认定的检测机构未报名参加本次能力验证。表2 列举了此次能力验证活动的稳健参数。

表2 主要稳健参数汇总表

3.2 Z值结果

如表3 所示，实际参加的86 家检验检测机构，全部返回测试结果。全部86家机构报送各检测项目有效结果数据共425组，其中满意结果374组，约占参试机构的88.0%；存在可疑值的结果9组，约占参试机构的2.1%；存在离群值的结果42组，约占参试机构的9.9%。返回有效测试结果的86家检验检测机构中，所参加项目均获得满意结果的机构59家，约占参试机构的68.6%；仅存在可疑结果的机构6 家，约占参试机构的7.0%；存在离群值结果的机构21家，约占参试机构的24.4%。

3.3 依据专业标准补充评定

本次能力验证，对统计结果不满意机构的监测数据按照临界值（CD值）进行了评定。按照稳健统计技术处理数据，个别实验室结果虽为不满意，但仍符合项目依据标准的判定要求的，本次能力验证给予了标示，但实验室仍需采取有效的预防和纠正措施。

采用的标准方法为GB/T 4336—2016《碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子光谱法》，精密度如表4所示。

表3 合金钢中化学成分分析能力验证各检测项目结果统计

表4 采用的标准方法精密度 %

3.4 存在的问题及原因分析

本次能力验证计划中，通过对86 家实际参加检验检测机构提供的数据结果进行分析，各项检验项目满意率在78%～96%，说明各机构对每项指标的检验水平较高。但是整体来看，所有参试项目都获得满意结果的机构所占比例不高，只有68.6%，说明部分检验检测机构对合金钢中各元素的检测水平不均衡，甚至有些数据偏差较大，主要问题及原因分析如下：

1）从各机构提供的原始记录来看，存在实验记录不规范的问题，缺少样品识别号，质控样品信息以及实验日期等必要信息。

2）通过对出现可疑和离群结果检验检测机构的原始记录进行分析，发现有些检验检测机构没有使用质控样品对检验过程进行质量控制，有些机构没有记录相关标准样品和质控样品编号，无法对标准样品和质控样品进行溯源。

3）本次能力验证考察各检验检测机构使用火花源原子发射光谱法测定合金钢中元素成分的能力，在使用该方法检测时，应考虑光源的不稳定、磨样时操作不规范、环境因素的变化和干扰、氩气纯度及其压力的波动所带来的偶然误差，同时还需要考虑标准曲线漂移。

因此，对于此次能力验证计划中出现可疑和离群结果的检验，检测机构应对人、机器、试样、方法、环境等诸多因素进行检查，规范相关检验检测的原始记录，及时做好对仪器的清理维护，正确选择合适的标准样品和质控样品，掌握正确校准仪器和处理分析结果的方法。同时根据相关标准和规范，对影响因素进行全面控制，控制范围应涉及样品检测的全过程，并找出偏离原因，制定纠正措施。

4 结 语

能力验证对于实验室内部的质量控制起到了有效的辅助作用，能帮助实验室不断提高测试技术和管理水平。本次能力验证计划中，大部分参加实验室（59家）的测定结果较好，表现出较高的检测水平；但是有21家实验室的检测结果出现了离群值，说明这些实验室的检验检测能力还需有待进一步提高。