מהדורת 2021 של תקן ASME IX, אשר קיבלה תוקף מחייב ב 1.1.2022, כוללת שינויים מהותיים ונרחבים, אשר מחובתנו להכיר ולהפנים. הורגלנו בעבר, שחלק זה של תקני ASME אינו "זוכה" לשינויים מקיפים אלא מקומיים ולכן שומה עלינו להקדיש זמן, לקרוא וליישם את העדכונים הלכה למעשה. יובהר, כי כל השינויים, אשר בעיקריים שבהם יעסוק מאמר זה, מובאים בתחילת התקן תחת הכותרת "Summary of Changes".

להכרת מבנה תקן ASME IX ותכולתו לחצ/י כאן

השינויים המרכזיים במהדורת 2021 של תקן ASME IX

Part QG, General Requirements

בשנת 2019, QG-106 הציג דרישה שכל מי שפיקח על ריתוך במסגרת הסמכת תהליך ריתוך או על ריתוך שעניינו בחינת רתך, היה עליו להיות מוסמך. בנוסף, חייבה דרישה זו, שהאנשים עם הכישורים הנדרשים להיותם מוסמכים, ייקבעו על ידי הארגון תוך מתן האחריות לאנשים הללו לאשר את מסמכי ההסמכה. בצל האמור יובהר, כי ארגונים רבים מטילים את האחריות לאישור המסמכים למנהל הבטחת האיכות ולא למנהל העבודה הבוחן את הרתכים.

במסגרת עדכון 2021 נמחק האזכור של זהות הגורם החותם על רשומות הסמכה ופשוט דורש מהארגון לקבוע בעצמו מי הם האחראים לפיקוח על ריתוך הדגמים הנדרשים במסגרת הליך ההסמכה.

הערה: עקב שגיאת הדפסה, המשפט שאומר שהרתך שמרתך את דגמי הבחינה צריך להיות העובד בארגון שלך עדיין מופיע בטעות במהדורת 2021 וניתן למחוק אותו מאחר ונמחק במקור.

במשך עשרות שנים, IX ASME דרש מהרתך שמרתך את דגמי הבחינה במסגרת הסמכת מבחן התהליך, להיות עובד הארגון או קבלן עצמאי. מאחר ובתיקון 2021 ארגונים חויבו בפיקוח מוסמך על הרתך שמרתך את דגמי הבחינה, הדרישה האמורה הוסרה.

במסגרת התיקון, נוספה פסקה חדשה QG-106.4 המאפשרת ליותר מארגון אחד לבצע במקביל מבחן הסמכת תהליך ריתוך, כאשר תקן הבניה (לדוגמא: ASME VIII, B31.3 וכו'). מאפשר זאת במפורש. זה מחייב את הגורמים המעורבים להסכים על ה WPS שהוכן מראש. היה והוכנסו שינויים כלשהם במהלך מבחן התהליך, על הגורמים הללו להסכים לשינויים. מבחן התהליך יבוצע בנוכחות כלל הצדדים המעורבים. ב PQR יש לציין שהמבחן בוצע לפי UG 106.4 שעניינו ביצוע המבחן על ידי יותר מגורם אחד במקביל. כללים אלה זהים לאלה המופיעים ב QG-106.5 בהתייחס להסמכה במקביל של רתכים.

QG-108 מתייחס להסמכות שבוצעו בהתאמה למהדורות קודמות של ASME IX. על פי הקבוע בפסקה זו, ניתן להמשיך ולעשות שימוש ב-WPSs שאושרו מאז שנת 1962, כך, שאין צורך לעדכן אותם ולאשרם בהתאם למהדורה האחרונה של ASME IX.  על אף שהאמור נתפס כמובן באופן כללי יש לזכור, כי קיימת חובה לבדוק האם תקן הבניה עצמו מאפשר זאת.

לדוגמא: ASME VIII Div. 1 בפסקה UW-13(f) מגדיר כללים מיוחדים להסמכת תהליך ורתך כאשר מדובר בריתוך מחברים פינתיים (Corner Joints). מהדורה זו של התקן מבהירה, כי למרות ש-WPS ישן עשוי להיות מקובל בהתאם לקבוע ב ASME IX ללא צורך בעדכון ה WPS כאמור, עדיין חייבים לעמוד בכל דרישות ההסמכה של תקן הבנייה (ראה להלן QG 100 (b))

יובהר, כי אמנם אין צורך לעדכן את ה PQR ולהכניס בו שינויים מאוחרים יותר שהוכנסו במהדורות חדשות יותר של ASME IX ובלבד שהדרישות הקבועות ב QG 421.4 ב P Numbers & Group of P Numbers מתקיימות.

כמובן שהסמכות חדשות תבוצענה לפי המהדורה העדכנית של ASME IX.

QG 100(b)

בביטוי "מערכת בקרת איכות או מערכת הבטחת איכות" נעשה שימוש במקומות רבים בתקן ASME IX. מאחר ולארגונים רבים שפועלים בכפוף לדרישות תקן זה אין בהכרח מערכת הבטחת איכות, ביטוי זה הוחלף במונח כללי יותר כ"תוכנית איכות", והגדרה של "תוכנית איכות" נוספה.

"תוכנית איכות" (הגדרה)- תוכנית כתובה או נוהל הכוללים, כמינימום, הוראות המבטיחות, כי ההסמכות בריתוך, הלחמה ואיחוי (Fusing) תואמות את הנדרש בתקן ASME IX.

ב-QG-109, ההגדרה של "טמפרטורת מעבר" (Inter pass Temperature"") שונתה כדי לאפשר ביצוע מדידה על מתכת הבסיס בטווח של אינץ' מתפר הריתוך. כמו כן, ההגדרה של "גיבוי"  (Backing") תוקנה כדי להסיר את הביטוי שהיה במהדורות קודמות- "כדי לסייע בחדירה מלאה של המחבר". "גיבוי" מוגדר במהדורת התקן החדשה רק כ"חומר המונח בשורש המחבר לצורך תמיכה במתכת הרתך המותכת".

Welding Procedure (QW-200) Changes

זהו השינוי הגדול ביותר במהדורה זו של התקן ולפיו בעת שימוש בתהליך ריתוך GMAW במוד "קצר" ("Short Circuiting Transfer"), מגבלת ההסמכה של פי 1.1 עובי מתכת הבסיס ופי 1.1 מעובי שיקוע הריתוך, הוסר. מגבלות אלה נקבעו לפני עשרות שנים בשל הבעייתיות בהיווצרות פגם חוסר התכה הגלום במוד "קצר" של תהליך GMAW. הסבירות להיווצרות פגם קריטי מסוג זה גדל ככל שהעובי גדל. הוועדה הכירה באיחור רב שקריטריוני הוועדה להגדרת משתנה כחיוני הוא ששינויו צריך להשפיע על התכונות המכניות של הריתוך, אלא שהגבלת עובי של פי 1.1 באה להבטיח את היותו של הריתוך נקי מפגמים ולא על תכונות מכניות.

הערה: QW-403.10 עדיין נמצא ב-QW-400, אבל כבר לא מתייחסים אליו ב-QW-255, אז הוא לא תקף יותר וצפוי להימחק במהדורה הבאה.

מצד שני, הסמכת רתכים משמעותה שיקוע ריתוך הנקי מפגמים (Sound Metal) ולכן רתכים יהיו מוגבלים להסמכה בעובי של עד פי 1.1 מעובי השיקוע (Deposited Weld) המיושם בדגמי מבחן הריתוך כאשר נעשה שימוש בתהליך GMAW במצב "קצר".

חוזק החומרים מקבוצות P-No. 8,  , P-No. 21- 26 ו-P-No. 41-49  אינו מושפע מקצב הקירור כמו פלדות פחמן וסגסוגת. המהדורה החדשה פוטרת את החומרים הללו מאותם משתנים המשפיעים על קצב הקירור: טמפרטורה בין זחלית, עובי מינימלי וחום מושקע.

הערה: המשתנים ב- QW-409.4 (סוג הזרם וקוטביות) וב- QW-410.9 (שינוי ממספר מעברי זחל לכל צד למעבר זחל יחיד לכל צד) הושפעו מהשינוי בתקן, והם קובעים שאתה לא צריך להתייחס אליהם גם בעת ריתוך חומרים מקבוצות P-No. 8,  , P-No. 21- 26 ו-P-No. 41-49. הוועדה כשלה ולא לקחה בחשבון שמשתנים אלה מהווים משתנים לא מהותיים גם לתהליכי הריתוך הנפוצים. אשר על כן, מהדורת 2021 קובעת שבכל מקרה אין צורך להתייחס במפרט הריתוך WPS לסוג הזרם, לקוטביות ולמעברים בודדים/מרובים לכל צד בעת ריתוך חומרים המשתייכים לקבוצות P-No. 8,  P-No. 21- 26 ו-P-No. 41-49.

דא עקא. ASME IX מפרסם למעשה פרשנות מכוונת המותירה את QW-409.4 ו-QW-410.9 בצורתם הקודמת, כמשתנים לא מהותיים ללא החרגות ולתת לגרסאות הנוכחיות עם היוצאים מהכלל, מספרי משתנים חדשים כמשתנים מהותיים משלימים.

בשורה התחתונה, נדרש להתייחס ב WPS לסוג הזרם, לקוטביות ולשימוש במעבר בודד לכל צד או במעברים מרובים לכל צד (או שניהם)  כאשר QW-409.3 ו-QW-410.9 הם משתנים לא מהותיים למרות שהנוסח הנוכחי פוטר אותם בעת ריתוך חומרים המשתייכים לקבוצות P-No. 8, P-No. 21- 26 ו-P-No. 41- 49.

QW-200.4(b) מגדיר חריג ל-QW-451. האחרון עוסק בגבולות העובי המוסמך במסגרת מבחני תהליך, ובהתייחס למקס' העובי של מתכת הרתך המשוקעת במסגרת ההסמכה, ישנה הפניה לאמור בסעיף  QW-200.4(b). החריג מאפשר למעשה לכתוב WPS באמצעות שימוש בתהליך המשמש ליצירת זחל ריתוך בשורש חריץ המחבר והשלמתו באמצעות תהליך שני, וזאת למרות שהתהליך הראשון, המשמש לריתוך השורש, אינו נופל בגדרי תחום ההסמכה של עובי מתכת הבסיס כפי שהתהליך השני מוסמך לו. פסקה זו עוצבה מחדש כדי להקל על ההבנה. (אני מקווה).

QW-217 (a) העוסק בחיבור מתכות מסוג Clad Metals  עוצב מחדש כדי להקל את הבנת הדרישות. לבד מזה, לא היו שינויים טכניים.

הערה: Clad Metals הנו הרכב של שתי מתכות שונות או יותר, המחוברות זו לזו באופן מטלורגי, כדי להשיג מאפיינים פונקציונליים משופרים, טובים יותר מאלה הזמינים במתכת או סגסוגת אחת. ניתן להשיג את האיחוי הנדרש על ידי שימוש בשיטות שונות, כגון: אקסטורזיה, דיפוזיה, לחיצה או גלגול של הפחים יחד תחת לחץ ועוד.

במהדורת 2019, הערות רבות בטבלאות רבות הועברו לגוף התקן. הערה שמבהירה כי משתנים מהותיים משלימים (Supplementary Essential Variables) חלים גם על ריתוך מילאת כאשר הם מופעלים נמחקה אך לא התווספה לגוף התקן. עדכון זה מוסיף את הדרישה הזו ל-QW-251.2. כמו כן נוספה הערה לטבלה QW-451.1 המציינת כי משתנים מהותיים משלימים עשויים להגביל את טווחי העובי בטבלה זו. (משמעות הדבר היא שכאשר ההסמכה לחוזק ישימה, יש מגבלת עובי מינימלי של מתכת בסיס בעת ביצוע ריתוך מילאת וכי ריתוך מילאת במעבר זחל יחיד אינו מותר אלא אם ה-WPS אושר באמצעות ריתוך דגמי מחבר חריץ תוך ביצוע ריתוך במעבר זחל יחיד לכל צד).  

QW-215.4 נוסף כדי לאפשר להרחיב את טווח ההסמכה בתהליכי LBW ו-EBW בעת ביצוע ריתוך דגמי חריץ בחדירה חלקית. בניגוד לתהליכים אחרים, פרמטרי הריתוך ותחום העובי המוסמכים בעת שימוש ב-LBW ו-EBW מגבילים מאוד. כעת, נדרש קיומו של  WPS המוסמך באמצעות ריתוך חריץ ותוך ביצוע כל הבדיקות המכניות הנדרשות בתוספת דגם מבחן המייצג את חלקי ייצור.

עם ביצוע האמור, רשאי הארגון לעדכן את ה- WPS ולעשות שימוש בפרמטרי ריתוך של דגמי הריתוך שנבחנו ושימוש בהם במהלך הייצור על חלקים המיוצגים על ידי אותם פרמטרי ריתוך.

כאשר מסמיכים תהליך LBW, הוועדה החליטה שמתן אפשרות לריתוך כל החומרים בקבוצות מספרי P היא רחבה מדי. מאחר ופחמן אקוויוולנטי גבוה מגביר את הסיכון להיווצרות סדקים, נוספה הגבלה המגבילה את ערך הפחמן האקוויוולנטי של החומרים שיש לרתך לזה של דגמי מבחן הריתוך בפועל. הוועדה גם בחנה את AWS C7.4, מפרט התהליך והסמכת המפעיל לריתוך באמצעות קרן לייזר. זה הביא למספר שינויים במשתני LBW ו-LLBW כדי לשקף טוב יותר את הטכנולוגיה והבקרות הנוכחיות של ריתוך לייזר.

QW-404.7 (שינוי בקוטר האלקטרודה לכזו שקוטרה מעל 6 מ"מ, משתנה זה אינו ישים כאשר ה WPS מוסמך עם PWHT מעל טמפ' הטרנספורמציה או כאשר פלדה אוסטניטית עוברת טיפול תרמי בתמיסה)  נותן מענה לאלקטרודות SMAW שקוטרן מעל 6 מ"מ (1/4 אינץ') ו-QW-410.12 (שינוי הטכניקה מ Melt In (בשלב ההיתוך מנצלים זרם ריתוך נמוך יותר ומייצרים בריכת ריתוך דומה לזו שנוצרת ב-GTAW, לפיה חלק מחומר העבודה מתחת לקשת נמס) לטכניקה Keyhole (טכניקה שבה מקור חום מרוכז חודר חלקית או בצורה מלאה דרך העובד ויוצר חור (חור מנעול) בקצה המוביל של בריכת הריתוך. ככל שמקור החום מתקדם, המתכת המותכת מתמלאת מאחורי החור כדי ליצור את זחל הריתוך) נותן מענה לריתוך בקשת פלזמה כשמצבי ההפעלה (Mode Operations) הם משתנים מהותיים משלימים.

מאחר ומשתנים אלה הקדימו את בקרת החום המושקע המובאת במהדורת התקן החדשה, הם הפכו למיותרים ולכן נמחקו.

נהוג היה בקרב יצרני חומרי הריתוך מתכלים להשתמש במרכיבי הבדיקה המופיעים במפרטי מתכת המילוי כדי לקבוע את מספר ה A. מה עושים כאשר מתכת מילוי מסוימת אינה עומדת במפרט מתכת מילוי קיים? לא היה מענה לזה. QW-404.5 קובע במהדורה החדשה, כי נתוני הבדיקה שבמפרטי מתכת המילוי (SFA) ישמשו לסגירת הפער הנ"ל.

פסקת המבוא לטבלת מספרי  ה- P ב  QW-420התרחבה במהלך השנים לכיסוי נושאים רבים הקשורים למספרי P. מהדורה זו קיבצה את הנושאים תחת כותרות נוחות יותר כדי שיהיה קל יותר למצוא אותן ולעקוב אחריהן. לא בוצעו שינויים טכניים.

נהלי ריתוך סטנדרטיים (SWPSs) נוספו ל ASME IX במהדורת 2000. בעוד ש SWPSs חדשים מתווספים לנספח E באופן קבוע, הישנים עודכנו מעת לעת. QW-500 תוקן כדי להבהיר כי מהדורות קודמות של SWPSs שארגון מסוים אימץ עשויות להמשיך לשמש אף על פי שמהדורה מאוחרת יותר מוצגת בנספח E. נוספו פסקאות מבוא לנספח E כדי לספק הנחיות לגבי אימוץ SWPSs, והטבלה המפרטת את SWPSs עוצבה מחדש כדי להקל על מציאת ה-SWPS הרצוי. SPWPSs הם נהלים טובים, לא יקרים, ואינם צפויים לעורר שאלות כאשר יועברו ללקוח לאישור. מומלץ לארגונים נוספים לעשות בהם שימוש.

Welder Qualification (QW-300) Changes

ASME IX תמיד אפשר לרתכים ולמפעילים המשתמשים ב-GTAW להסמיך על ידי בדיקה נפחית (Volumetric Examination) בעת ריתוך טיטניום. מהדורה זו מרחיבה את זה לזירקוניום.

הערה: Volumetric Examination- בדיקה של כל עובי הריתוך (להבדיל מבדיקת משטח הריתוך בלבד) באמצעות בדיקה אולטרסאונד ו/או בדיקה רדיוגרפית נעשית כדי לבחון את השלמות הפנימית או הנפחית של ריתוכים או חומרים שבהם איכות המחבר היא בדרך כלל קריטית.

כאשר QG-106 תוקן בשנת 2019 כדי להוסיף דרישות המחייבות הסמכה של מי שמפקח על ריתוך של דגמי ריתוך, המילים "פיקוח ובקרה" ב-QW-322 הובילו חלק מהמשתמשים לחשוב שמי שעדכן את הרשומות המשמשות לתיעוד רציפות עבודת הרתכים גם היה צריך להיות מוסמך אך מעולם לא הייתה לכך הצדקה. אשר על כן, המילים "פיקוח ובקרה" הוסרו מ-QW-322. יחד עם זאת, פסקה זו מחייבת כעת כי מפעילי ריתוך המוסמכים להשתמש גם בריתוך במכונה וגם בריתוך אוטומטי באותו תהליך ריתוך לנהל רשומות מעקב נפרדות לצורך השמירה על רציפות עבודתם.

Base Metals and Filler Metals

החומרים שלהלן נוספו לקבוצת P-No.1:

AS 1548, CSA-G40.21, GB 713, IS 2062, JIS G3118, JIS G4303, NF A 36-215, and EN10025-2 Grades S275J2, S355JR and S355J2

UNS S31655 הוסף לקבוצת P-No. 8.

החומרים שלהלן הוקצו ל-P-No. 10H במספר מפרטי מוצר:

The following were assigned to P-No. 10H in several product form specifications:

UNS S32506, S82011, J93345, J93404, J93371, J93372, J93379

SB-674, UNS N08354 was assigned to P-No. 45

מפרטי הריתוך הבאים של AWS עודכנו כמפרטי SFA:

A5.01M/A5.01:2019, Filler metal procurement guidelines

A5.17/A5.17M:2019, Carbon steel submerged arc electrodes and fluxes

A5.34/A5.34M:2018 Nickel alloy flux cored and metal cored electrodes

A5.39/A5.39M:2020 שילובי פלקס ואלקטרודות עבור ריתוך בקשת חסויה SAW וריתוך בשיטת Electroslag וציפוי של נירוסטה וסגסוגות ניקל נוספו והם חדשים בתעשייה.  כל מי שמרתך נירוסטה או סגסוגות ניקל באמצעות SAW צריך לשקול לעדכן את ה-PQRs וה-WPSs שלו.

SFA 5.36- מפרט עבור אלקטרודות עם ליבת פחמן, סגסוגת נמוכה וליבת מתכת, אומץ בשנת 2017. הוא הציג מערכת חדשה לזיהוי של אלקטרודות אלו שמשתמשי התקן מצאו שהיא מסובכת שלא לצורך. המפרט הזה הוסר.

נספח D הכולל רשימה של מתכות בסיסיות לפי מספר P, נמחק מכיוון שחיפוש אלקטרוני  ב ASME IX ומשאבים אחרים כגון www.pnumbers.com ייתרו אותו.

Testing (QW-400)

מידות מתקן בדיקת הכיפוף בטבלה QW-466.1 נראות אחרת. עמודות "C" ו- "D" תוקנו כדי להגדיר את המידות כפונקציה של עובי הדגם ואת הערכים שבעמודות "A" ו-"B" במקום כערכים מדויקים. זה הופך את הטבלה לקלה יותר להבנה. שם לא היו שינויים טכניים במידות אלא רק באופן שבו המידות באות לידי ביטוי בטבלה.

נוספה פסקה ל-QW-162.1 הקובעת שיחסי רדיוס הכיפוף לעובי הדגם הנתונים ב-QW-466.1 הם מקסימום. זה אומר שניתן לבצע כפיפות פנים ושורש על NPS 6 Schedule 80  (עובי 0.432 אינץ', 11 מ"מ) באמצעות מתקן סטנדרטי ברדיוס של ¾ אינץ' מבלי להפחית את עובי הדגם עד 3/8 אינץ'. בכך יש כדי לחסוך בזמני העיבוד של הדגם ועלותו.

מאז מהדורת 2013 של ASME IX, דגמי מתיחה העומדים בדרישות הממדיות של AWS וסטנדרטים בינלאומיים שונים היו מקובלים. מהדורה זו של התקן מאפשרת הכנת דגמים לבדיקת כיפוף לפי ISO 5173 ובלבד שהיחס בין רדיוס הכיפוף לעובי הדגם תואם את הדרישות של QW-466.1. מהלך זה זה מקרב את ASME IX ואת  EN ISO 9606 עבור רתכים ו-EN ISO 14732 עבור רתכים מפעילים עד כדי יישור קו.

בעת הסמכת רתכים באמצעות מבחני ריתוך מילאת, QW-184(a) אפשר קבלת אינדיקציות ליניאריות כגון סדקים ואיחוי לא שלם שאורכם היה פחות מ-1/32 אינץ' בשורש המאקרו של דגם הבדיקה. במהדורה העדכנית אפשרות זו הוסרה מאחר ו- QW-183 להסמכת הליך ריתוך מילאת לא מאפשר קיומה של שום אינדיקציה בשורש.

לסיכום

הכרת השינויים הנורמטיביים בתקן, הפנמתם ויישומם הלכה למעשה ביומיום הינה תנאי הכרחי לביצוע פיקוח ריתוך נכון והסמכות רתכים בהתאמה לדרישות התקן. כל חריגה מהם עלולה להעמיד אותך בסיטואציה בעייתית עם השלכות מרחיקות לכת, אותן מאמר זה נועד למנוע.

© הכותב אינג' ועו"ד עדי א. עציץ–  מנכ"ל חב' איוויקס שירותי הנדסה, פיקוח וייעוץ בע"מ, בעל תואר ראשון ושני בהנדסה מכנית, בעל תואר ראשון במשפטים, מפקח ריתוך מוסמך, בודק מוסמך של ציוד לחץ על פי דרישות התקינה האמריקנית ASME, בודק מוסמך של ציוד לחץ וריתוך מטעם ארגונים אירופאיים בלתי תלויים (Notified Bodies), לשעבר מנהל המעבדות למכניקה והידרוליקה במכון התקנים הישראלי, יו"ר הוועדה הלאומית לריתוך בישראל  בלשכת המהנדסים והאדריכלים, יו"ר וועדת התקינה המרכזית להנדסת מכונות, יו"ר ועדת התקינה הטכנית לציוד לחץ ויו"ר  ועדת התקינה הטכנית לריתוך במכון התקנים הישראלי.