NASA 的扣件收貨標準沒有強制最關鍵的一級做收貨拉伸試驗:強制抽樣拉伸的是來源或追溯有缺口的第二級,而比 #10 小或太短的螺絲可能做不了這項試驗

扣件的收貨檢驗可以包含抽樣拉伸:從一批貨裡抽幾支,夾上拉力機拉斷,看強度有沒有到規格。直覺上,越關鍵的扣件越該這樣做。NASA 的扣件收貨標準 NASA-STD-8739.14 卻把這件事排得不太一樣:第一級(包括失效會造成災難性危害的扣件)收貨時的拉伸試驗,在表上寫的是 Optional(選擇性);本標準強制抽樣拉伸的,是供應商未合格、或追溯文件不完整的第二級螺紋扣件。表下還有一條註:比 #10 小、或短於兩倍直徑的扣件,可能無法滿足這項試驗要求。這篇讀的是這份 16 頁標準的全文,並對照它取代的前身 NASA-STD-6008,從買小螺絲的人的角度看:三個等級怎麼分、拉伸試驗留給了誰、小螺絲那條註把問題推到哪裡、樣本數與零允收、「合格供應商」與「完整追溯」在文件上要什麼、從 6008 到 8739.14 改了哪幾處,最後是這頁不能說的事。閱讀約 11 分鐘。

一支長螺栓橫跨兩個鋼製夾塊,兩端以頭與螺帽固定;旁邊放著一支以紅色標示的短小機械螺絲,長度不夠跨過兩個夾塊(示意)。

三個等級,照的是失效造成的危害,不是螺絲大小

先講這份標準管什麼。NASA-STD-8739.14 在 2020 年 6 月 2 日核准,標題是 NASA 任務硬體的扣件採購、收貨檢驗與儲存作法,取代了以 2008 年基準版為基礎的 NASA-STD-6008。 它在 1.1.1 節自己劃了界線:這裡管的是供應鏈風險管理、採購、收貨檢驗、試驗、追溯管理與儲存,沒有設計與設計分析的要求,那些在另一份 NASA-STD-5020;4.3 節另要求把扣件納入防偽管制計畫。 它說的扣件範圍也比一般印象寬,1.1.2 節指所有接合或固定零組件的金屬扣件,包括但不限於螺栓、螺絲、螺帽、螺帽板、螺紋嵌件、鉚釘、剪力銷、止付螺絲、墊圈、保險線(safety wire,又稱防鬆線)與開口銷。

這份標準不會自動套到每一個供應商身上。前言寫明它在上層要求文件(例如 NASA 中心的品質管理系統文件)、計畫的安全與任務保證計畫,或採購單與合約「invoke」時適用;1.2 節另有對 NASA 內部的適用規定,1.3.1 節要求計畫把要求往下流到內部單位、外部供應商,再到次級供應商。 1.2.4 節也承認流不下去的情況:任務關鍵用途的扣件,如果要求無法流到供應商,例如商用現成品(COTS)裡製造商已經裝好的扣件、不受美國聯邦採購規則約束的國際夥伴供應商,計畫要用其他方式確立扣件品質。

分級的依據寫在 4.2.2 節。第一級(Level I)是失效會造成災難性危害(catastrophic hazard)的扣件,或依破壞控制標準 NASA-STD-5019 屬於破壞關鍵(Fracture Critical)或非破壞關鍵中的低風險類(NFC-Low Risk); 第二級是失效會造成嚴重危害(critical hazard),或屬於失效安全(NFC-Fail Safe);第三級是兩者都不會,或屬於受包覆(Contained)、低釋放質量(Low Released Mass)。 標準對兩種危害的定義在 3.2 節:災難性是可能致命、或損失太空船、運載器、地面設施;嚴重是可能重傷、職業病,或對設施、系統、飛行硬體造成重大財產損壞。

換句話說,不能只看 M3 這類尺寸規格判定等級。同一支 M3 螺絲,如果評估確認它失效不會造成嚴重或災難性危害,或符合指定的 5019 分類,可能屬第三級;如果它鎖住的結構脫離會造成災難性危害,或它符合第一級的分類,就歸第一級。 這一點在後面會變得重要:表 1 的管制項目與抽樣欄位,主要就是依這個等級和下一節的兩個條件決定的。

拉伸試驗留給了誰:來源或追溯有缺口的第二級

等級之外,標準再看兩個條件:供應商合不合格(qualified),追溯完不完整(complete traceability)。第一級兩者都是硬性要求,4.4.1.1 節要第一級向合格供應商購買,4.4.2.1 節要第一級完整追溯; 第二、三級則都可以向未合格的供應商買,追溯不完整也可以接受。於是第二級在表 1 裡被拆成四欄,來源與追溯條件不同,必須做的試驗項目與抽樣欄位就跟著改變:

NASA-STD-8739.14 表 1 的第二級四欄(A、B、C 是表 2 的樣本數欄;同一批量下 A 不少於 B,B 不少於 C)
第二級的來源尺寸檢驗表面處理目視化學分析拉伸試驗
合格供應商、完整追溯System 21,CC選擇性選擇性
合格供應商、追溯不完整System 21,BBCC
未合格供應商、完整追溯System 21,BBBB
未合格供應商、追溯不完整System 21,AAA,須用定量法A

表 1 的註補了三個範圍:尺寸檢驗只適用螺紋扣件;System 21 可以依 ASME B1.3-2007 改用 System 22,樣本數相同;拉伸試驗只適用螺紋的螺栓、螺絲、螺帽與螺帽板。

對照另外兩級。第一級:尺寸依 ASME B1.3 的 System 22 全數檢驗,表面處理目視抽 B,化學分析與拉伸試驗都是選擇性。第三級:尺寸 System 21 抽 B、表面處理抽 B,化學與拉伸也是選擇性,而且第三級的製造商試驗報告(MTR)也是選擇性。 各等級都必須有供應商的符合性證明(CoC),也都要做 1 倍(不放大)的全數均一性目視,確認外觀一致,沒有鏽、氧化皮、縫、爆裂、空洞、碰傷、挖傷與毛邊。

為什麼最關鍵的一級,收貨時反而不強制拉斷?標準只對化學分析寫了答案。4.5.7 節的註說:第一級已經要求合格供應商與完整追溯,所以不需要額外的化學分析;化學分析的用途,是在向未合格供應商購買時驗證批與文件的完整性,或在追溯文件不完整時確認材料。 對拉伸試驗,標準沒有寫同樣的句子。本站依化學分析那條註的邏輯推論,供應商資格與完整追溯可能是拉伸列為選擇性的考量之一;第一級仍然要做全數尺寸與目視等其他收貨檢驗。這是推論,不是標準原文。

還有兩個細節值得記下。4.5.2 節的註說,收貨的檢驗與試驗是在製造商自己的檢驗之外另做的,目的是驗證那一批的品質與交付文件的完整性;4.5.1 節要求做這些檢驗的單位,品質系統要符合或註冊於適當的 ISO 或同等標準,例如 ISO 17025:2017、ISO 9001:2015、AS9100D。 拉伸試驗依 NASM1312-8(Rev 2)、NAM1312-108(Rev 1)或 ASTM F606/F606M-16 其中之一做,報告要寫斷在哪裡、極限荷重或強度,以及規格的上下限;荷重–伸長曲線不需要。

比 #10 小、短於兩倍直徑:那條註把問題推回採購

上一節的表裡,拉伸試驗只對第二級的三種缺口是強制的。對小螺絲來說,接下來這條註才是重點。4.5.8 節在拉伸試驗的要求後面附了一段說明: 比 #10 小、或短於兩倍直徑的第二級扣件,因為收貨時可能無法做拉伸試驗,可能需要向合格供應商、帶完整追溯購買。表 1 的註 5 也提示同樣的尺寸條件:比 #10 小或短於兩倍直徑的扣件,可能無法滿足這項要求;採購上的建議只寫在 4.5.8 節的註。

#10 是英制機械螺絲的號數,公稱直徑 0.190 吋(這個數值不在兩份 NASA 標準裡,站內〈這顆是公制還是英制〉有寫),本站換算約 4.83 mm。就公稱直徑比較,公制的 M3、M4 都小於 #10。 「短於兩倍直徑」也舉一個假設的例子:一支公稱直徑 3 mm、長度 5 mm 的第二級螺絲,兩倍直徑是 6 mm,它符合「短於兩倍直徑」的提示條件;實際能不能試驗,仍要依適用的試驗方法確認。標準沒有說明為什麼這類尺寸可能做不了收貨拉伸試驗,本頁也不替它補理由。

這條註的用詞是「may」:可能做不了、可能需要。它沒有禁止向未合格供應商購買小螺絲,這一條也沒有列出以硬度或其他試驗替代收貨拉伸試驗的規定。它做的事,是把一個收貨端可能解決不了的問題,指回採購端: 如果第二級的螺絲小到無法拉伸,標準註明這種情況可能需要在採購時就確保合格供應商與完整追溯。這和上一節第一級的要求走向同一個方向。

前身 6008 對這個問題給的是另一條路。它的 4.11.4.3 節允許:只限失效安全級的扣件,太短不能拉伸時可以改做硬度試驗,但要考慮硬度與拉伸數據的相關性,並另做顯微組織評估,證明該批符合適用的採購規格;評估內容是粗大缺陷或異常、鍛造及/或滾製作業的流線,以及晶粒度。 4.11.4.1 節還說 #8 以下的扣件可以用淺層洛氏硬度(superficial hardness)或微硬度取代洛氏硬度,量在桿部或螺紋區的截面上。8739.14 全文沒有出現「hardness」這個字,沒有收錄 6008 這項硬度替代規定;原因標準沒有說明,本頁不推定。

樣本不跟批量成比例,而且一支不良就不收

那需要抽樣的時候,要抽幾支?表 2 依批量分 15 個級距,給 A、B、C 三欄樣本數,允收準則每一格都是「0 failures」,4.5.3 節也寫明檢驗與試驗的批允收準則是零不良。樣本數的上限很快就到頂:

NASA-STD-8739.14 表 2 節錄(允收準則全部為 0 不良)
批量ABC
1–2211
281–5001193
501–1,20015113
3,201–10,00022154
10,001–35,00029154
500,001 以上29157

A 欄到 10,001 支就停在 29,B 欄到 3,201 支就停在 15,C 欄最多 7。本站試算兩個假設的批量:1,000 支的批抽 A 欄 15 支,是 1.5%;20,000 支的批抽 29 支,是 0.145%。 樣本數不跟批量等比例增加;在同一個級距內,批量越大,抽到的比例越小,跨級距時則可能上升(本站試算:15 支抽 3 支是 20%,16 支抽 4 支是 25%)。ISO 3269 的版本,本站在〈為什麼五顆就能判一整批〉談過,這裡不重複。

這種小樣本、零允收的表能抓到什麼?8739.14 沒有說,但它的前身說得很直白。6008 的 4.11.2 節寫明,這些抽樣計畫假設供應商的品質系統正確有效、生產在工程與統計管制之下, 只用來抓影響整批的明顯偏離,例如材料用錯(an incorrect material),不會例行地抓到細微的問題,甚至不會例行地抓到影響一批中相當比例的問題。 8739.14 改成 A、B、C 三套樣本數,A、B 欄的上限高於 6008 的 7 支與 9 支,但不是所有情況都抽得比較多:20,000 支的批用 C 欄只抽 4 支。標準在表下註明它的樣本數與允收準則設計為符合或超過 ASTM F1470-19;那份 ASTM 標準本站沒有讀原文。 6008 那段話是否仍適用於新表,8739.14 沒有表態,本頁只把它當成前身標準對自己抽樣表的說明。

零允收的意思也要讀準。它是一個收不收這一批的判定規則:樣本裡出現一支不良,這一批就不依標準允收;就抽樣判定而言,樣本全過也不等於已經逐支證明整批沒有不良品。 「合格」兩個字能證明什麼,見〈「檢驗合格」到底是什麼意思〉。

「合格供應商」與「完整追溯」,在文件上要什麼

回到前面的主線:對可能無法做收貨拉伸試驗的第二級扣件,標準提醒要在採購階段確認供應商資格與完整追溯;第一級本來就必須滿足這兩項。這兩件事在標準裡都有具體定義。

合格供應商,4.4.1.2 節列了四種條件,符合其中一種以上即可:一、製造商符合 AS9100D 或 ISO 9001:2015、經銷商符合 AS9120B,並經第三方稽核認證;二、以第二方或第三方稽核結果,證明符合上述標準之一或 AS9003A; 三、列在美國國防後勤局(DLA)的合格供應商名單(QSL);四、通過硬體開發方品質系統定義的第二方稽核,效期不超過 3 年。證明資格的客觀證據由硬體開發方保存。

完整追溯,4.4.2.4 節要兩段文件同時成立:一段是從原料製造商、經原零件製造商的所有保管轉移,含唯一的批號/爐號(lot/heat numbers);另一段是從原零件製造商到任何中間製造商、經銷商,直到最終供應商的所有轉移。 缺任何一段,就算不完整追溯。標準在這裡附了一句註:螺栓常在空間允許時,標上材料符號、製造商符號與批號,方便追溯。如果扣件本體放不下完整的識別標記,追溯就要靠完整的文件鏈與批的識別,不能靠頭部標記。

文件之外還有三個定義會影響出貨。一是批(lot):同一組態、同一材料熔煉批(mill heat),在同一時間成形、加工、熱處理與表面處理,用同樣的製程。二是 4.4.2.2 與 4.4.2.3 節:要以均質批採購,不得混批; 混批在 3.2 節的定義是兩批以上放在同一料格或其他容器,結果失去對品質資料、證明文件與紀錄的追溯。三是文件本身:每一批都要 CoC,內容要引用適用的技術規格與供應商;第一、二級還要 MTR,MTR 通常包含批號、製造日期、批量、原料爐號、化學成分、機械性質與冶金試驗結果。 材質證明的不同型別怎麼讀,見〈材質證明怎麼看〉與〈兩份文件都叫 3.1〉。

入庫之後,4.6 節要求搬運、包裝與儲存要防止損傷,包括溫度、濕度與污染的環境管制;要防止混批;扣件存放在管制進出的區域,直到領用;文件受管制。它也建議外包裝標上料號、批號與供應商名稱。

從 6008 到 8739.14:改了哪幾處

前面已經提到兩處差異,這裡把讀得到的改變排在一起。只列兩份原文都寫得出來的項目:

NASA-STD-6008(2008 年基準版,2020 年起不得用於新設計)與 NASA-STD-8739.14(2020)對照
項目60088739.14
分級依據按斷裂控制分類與扣件類型列要求(破壞關鍵、低風險、失效安全、低釋放質量、受包覆),另列開口銷等保持/防脫件三個管制等級,依危害或 NASA-STD-5019 分類
供應商破壞關鍵、低風險扣件及配用的螺帽與嵌件,須向經現場稽核核准的來源購買,可用規定允許的既有核准名單;最多 3 年重新稽核四種合格條件,含第三方認證的 ISO 9001:2015、AS9100D、AS9120B 與 DLA QSL;第一級須符合至少一種,第二、三級可用未合格來源
最大樣本數核准製造商 7 支、非核准 9 支(1,201 支以上)A 欄 29、B 欄 15、C 欄 7
太短不能拉伸只限失效安全級,可改做硬度+顯微組織評估,須證明符合採購規格沒有收錄硬度替代;註明第二級過小或過短的扣件可能需要合格供應商與完整追溯
化學分析方法定量或半定量皆可,OES 為首選第二級向未合格供應商購買且追溯不完整時須用定量法;半定量的 XRF、EDS 精度不足以滿足此要求
表面處理目視至少 10 倍放大抽樣依適用的表面處理規格(倍率、環境、判定由規格訂)
材料選擇原則上從 MSFC-STD-3029 的表 IA–E 選,其他金屬材料須有核准的材料使用協議(MUA)未列材料選擇的要求,設計與分析要求指向 NASA-STD-5020

化學分析那一列,對買方的意思最直接。8739.14 把 XRF 與 EDS 列為半定量方法,承認它們可以確認合金種類,但在「第二級、未合格供應商且追溯不完整」的情況下,精度不足以滿足要求,要用定量法,標準點名首選光學發射光譜(OES)。

讀表 1 時另有一個小地方要留意。表 1 的註 3 寫「化學分析須以定量法進行(Section 4.5.6.2)」,但 8739.14 的 4.5.6 節是全數均一性目視,沒有 4.5.6.2;定量法的要求在 4.5.7.2 節,而 4.5.7.2 節自己也回指表 1 的註 3。 本站讀到的是 2020 年 6 月 2 日的基準版(Change 0),本頁引用定量要求時以內文 4.5.7.2 節為依據,並在這裡註明這個交叉引用不一致。

從買方這一側帶得走的幾件事

以下是本站的讀法,不是 NASA 對任何供應商或買方的要求。這份標準適不適用,要依它的前言、1.2 節與相關要求文件判定;對外部供應商,則看合約、協議與要求實際流下的範圍。

  1. 先問等級,再談試驗。同一支螺絲在三個等級下,收貨要做的事差很多;等級是設計端依失效造成的危害或 5019 分類決定的,詢價時把它講清楚,供應商才知道要準備哪些文件。
  2. 小尺寸扣件,先確認來源、追溯與試驗可行性。比 #10 小或短於兩倍直徑的第二級扣件,標準提醒收貨時可能無法拉伸,可能需要合格供應商與完整追溯。本站建議在下單前確認需要哪些文件(CoC、MTR、各段保管轉移)與提供範圍。
  3. 一批就是一批。標準對批的定義到同一材料熔煉批、同一次熱處理與表面處理,而且不得混批。本站建議用清楚的包裝與批識別維持追溯;標準另建議外包裝標上料號、批號與供應商名稱。
  4. 零允收,表 2 的抽樣數最多 29 支。6008 對自己的抽樣計畫說過,這類計畫只用來抓材料用錯這類整批性的偏離,不會例行地抓到影響一批中相當比例的問題;這是前身標準的自述,不能直接當成 8739.14 新表的能力宣告。6008 也寫明,若要以統計評估一批的品質,要考慮更大的樣本、更複雜的計畫或持續的統計管制評估。

這頁不能說的

本頁讀的是 NASA-STD-8739.14 基準版(2020-06-02)與 NASA-STD-6008 w/Change 2 的全文。ASTM F1470、ASME B1.3 的 System 21 與 22、NASA-STD-5019 與 5020 的內容,本站沒有讀原文,只寫 8739.14 怎麼引用它們。 標準沒有說明 #10 以下為什麼可能做不了收貨拉伸試驗,也沒有說明為什麼未收錄硬度替代,本頁不推定理由。第一級拉伸為什麼是選擇性,標準只對化學分析寫了理由,拉伸的部分是本站依同一邏輯的推論。 6008 對抽樣計畫能力的那段說明,是前身標準的文字,8739.14 沒有重述。#10 的公稱直徑來自英制螺紋的通用數值、不是這兩份標準;換算成毫米、各批量的抽樣比例、M3×5 的例子,都是本站的換算或假設,不表示實際試驗一定不可行。 本頁不判斷任何特定供應商是否符合合格條件,也不代表本站或任何供應商符合這份標準。

這一篇屬於第 6 步,文件。完整的順序是母材、牙、頭型、驅動、表面處理、文件;至於為什麼順序做反了是重工而不是微調,見指定一顆螺絲。

常見問題

為什麼最關鍵的第一級扣件,收貨時不強制做拉伸試驗?

NASA-STD-8739.14 的表 1 把第一級的收貨拉伸試驗與化學分析列為選擇性。標準明確以「已要求合格供應商與完整追溯」說明第一級不需要額外的化學分析,對拉伸試驗沒有寫出相同的理由,本站只能推測兩者可能有相近的考量。供應商未合格或追溯不完整的第二級螺紋螺栓、螺絲、螺帽與螺帽板,則須依表 1 抽樣拉伸。

如果第二級的 M3 螺絲無法做收貨拉伸試驗,怎麼辦?

標準 4.5.8 節的註寫明,比 #10 小或短於兩倍直徑的第二級扣件,收貨時可能無法拉伸試驗,所以可能需要向合格供應商、帶完整追溯購買。#10 的公稱直徑 0.190 吋(約 4.83 mm)是本站補充的換算,不是該註列出的數字。8739.14 沒有收錄硬度替代規定;前身 6008 曾允許太短不能拉伸的失效安全級扣件,在考慮硬度與拉伸相關性並做顯微組織評估的條件下,以硬度試驗替代。

螺絲廠有 ISO 9001,就算 NASA 標準裡的合格供應商嗎?

製造商符合 ISO 9001:2015 並經第三方稽核認證,可以滿足 4.4.1.2 節的第一種途徑。另外三種途徑是:以第二方或第三方稽核結果證明符合 AS9100D、ISO 9001:2015、AS9120B 或 AS9003A;列入 DLA 合格供應商名單;通過硬體開發方品質系統定義、效期不超過 3 年的第二方稽核。資格證據由硬體開發方保存,實際採購仍要依適用的要求文件辦理。

一批 20,000 支螺絲,要抽幾支?

依表 2,批量 10,001 到 35,000 支對應 A 欄 29 支、B 欄 15 支、C 欄 4 支;每一個檢驗項目各自依表 1 選欄,同一批的尺寸、表面處理、化學、拉伸可能用不同欄,要求全數檢驗的項目就不用這三個樣本數。允收準則一律是 0 不良。本站試算,29 支約是 20,000 支的 0.145%。

參考資料

本頁對照 NASA-STD-8739.14 的 2020-06-02 基準版與 NASA-STD-6008 w/Change 2,表 1 的欄位依 8739.14 PDF 第 16 頁確認。本頁不展開 ASTM F1470、ASME B1.3、NASA-STD-5019 或 5020 的要求。#10 的公稱直徑與毫米換算是補充資料,抽樣比例及 M3×5 是本站計算或假設,不代表實際試驗必然不可行。8739.14 只對第一級不需額外化學分析明寫理由,本頁對拉伸試驗的理由僅作推論。「從買方這一側帶得走的幾件事」是本站的讀法,不是 NASA 原文要求。

詢價

如果您的採購文件引用了收貨檢驗或追溯要求,詢價時請一併告訴我們扣件的用途等級、需要的文件(例如符合性證明、試驗報告)與批量;我們會依這些條件回覆能提供的文件與選項。等級與試驗要求,應由負責設計與品質的單位依適用標準決定。

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