Reparatielassen

vm 129

Vereniging FME-CWMvereniging van ondernemers in detechnologisch-industriële sector

Boerhaavelaan 40

Postbus 190, 2700 AD ZoetermeerTelefoon: (079) 353 11 00Telefax: (079) 353 13 65E-mail: info@fme.nlInternet: http://www.fme.nl

© Vereniging FME-CWM/november 2009

Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaaktdoor middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke ander wijze ookzonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

Hoewel grote zorg is besteed aan de waarborging van een correcte en, waarnodig, volledige uiteenzetting van relevante informatie, wijzen de bij detotstandkoming van de onderhavige publicatie betrokkenen alleaansprakelijkheid voor schade als gevolg van onjuistheden en/ofonvolkomenheden in deze publicatie van de hand.

Vereniging FME-CWMafdeling Techniek en InnovatiePostbus 190, 2700 AD Zoetermeertelefoon: 079 - 353 11 00telefax: 079 - 353 13 65e-mail: info@fme.nlinternet: http://www.fme.nl

Reparatielassen

toelichting:Dagelijks worden zeer veel voorwerpen en constructies door middel van lassen gerepareerd. Of dit altijdjuist gebeurt of dat de reparatie op de juiste wijze wordt aangepakt, is veelal de vraag. Vaak is er grotetijdsdruk en daardoor nauwelijks tijd de reparatie goed uit te voeren. Er zijn voorbeelden te over waarmen, zonder nadenken, tot een reparatie is overgegaan en waarvan de reparatie nog eens moest wordenovergedaan.Door, voordat tot de reparatie wordt overgegaan, na te denken over de materiaalidentificatie, de oorzaakvan de storing of defect en daarop in te spelen, kan op voorhand vaak al tijd en geld bespaard worden.

Deze voorlichtingspublicatie is niet direct bedoeld voor het repareren van lasfouten in lasverbindingenzelf, maar meer voor andere defecten die zijn opgetreden tijdens bedrijf van het onderdeel. Hierbij moetworden gedacht aan slijtage, corrosie of combinaties van beide. Doorgaans geldt voor de reparatie vanlasfouten echter dezelfde systematische aanpak als in deze publicatie besproken. Uiteraard gelden inieder geval dezelfde eisen als voor de oorspronkelijke las.

Daarnaast kan deze publicatie ook als hulpmiddel worden gebruikt bij het ontwerpen van constructies.De constructeur weet doorgaans of de constructie wordt blootgesteld aan slijtage en/of corrosie. Dooreen juiste keuze van de toe te passen materialen kan de schade, veroorzaakt door deze fenomenenworden beperkt. Basiskennis van de aard van de optredende slijtage en/of corrosie is dan wel eenvoorwaarde. Vandaar dat in deze publicatie de meest voorkomende vormen van slijtage en corrosiebeknopt worden besproken.

Deze voorlichtingspublicatie is bedoeld voor allen die te maken hebben of te maken krijgen met deselectie, toepassing en reparatie van oppervlaktelagen. Daarbij moet gedacht worden aan constructeurs,lastechnici, werkvoorbereiders, enzovoorts.

Deze voorlichtingspublicatie is een update van de bestaande Praktijkaanbeveling TCV05 - "Reparatiedoor lassen" (uitgave NIL d.d. september 1999).

De updating was noodzakelijk, omdat er enerzijds geen document beschikbaar was met een duidelijkoverzicht van de (belangrijkste) oppervlaktedefecten slijtage en corrosie en anderzijds, omdat deontwikkelingen in onder andere de nieuwe oplaslegeringen en oplasprocessen beperkingen (kunnen)stellen aan de uitvoering ervan.

De in deze voorlichtingspublicatie genoemde slijtage- en corrosiefenomenen zijn die, welke het meestevoorkomen in de industrie. Deze belangrijke fenomenen worden in beknopte vorm behandeld.Doel van deze publicatie is dan ook basisinformatie te verschaffen over deze fenomenen en hoe ze tebestrijden.

samengesteld door:W. Pors IWE (NIL) en Th. Luijendijk (TU-Delft); als co-lezers hebben H. de Jong † IWE (NIL) en H. Bodt IWE(NIL) gefungeerd.Eindredactie: P. Boers (Vereniging FME-CWM).

technische informatie:Nederlandse Instituut voor Lastechniek (NIL)- bezoekadres Boerhaavelaan 40, Zoetermeer- correspondentie-adres Postbus 190, 2700 AD ZOETERMEER- telefoon 088 - 400 85 60- telefax 079 - 353 11 78- e-mail info@nil.nl- website www.nil.nl

informatie over en bestelling van VM-publicaties, TI-bladen en praktijkaanbevelingen:Vereniging FME-CWM / Industrieel Technologie Centrum (ITC)- bezoekadres Boerhaavelaan 40, Zoetermeer- correspondentie-adres Postbus 190, 2700 AD ZOETERMEER- telefoon 079 - 353 11 00- telefax 079 - 353 13 65- e-mail info@fme.nl- website www.fme.nl

4

Inhoud

1 Inleiding

2 Reparatielassen

3 Reparatiefilosofie

4 Vaststellen oorzaak van het defect4.1 Slijtage

4.1.1 Contactsituaties4.1.2 Slijtagemechanismen

4.2 Corrosie4.3 Overige defecten

5 Herkenning van het te repareren materiaal5.1 Materialen in een lastechnisch bedrijf5.2 Eenvoudige methoden om materialen te

herkennen5.2.1 Visueel onderzoek5.2.2 Gewicht van het materiaal5.2.3 Onderzoek met een magneet5.2.4 Onderzoek met een vijl of een zaag5.2.5 Onderzoek met een hamer5.2.6 De vlamproef5.2.7 Onderzoek door het leggen van een

lassnoer5.2.8 Onderzoek met een slijpsteen of -tol5.2.9 Structuur van het breukvlak5.2.10 Minder eenvoudige onderzoeks-

methoden5.2.11 Hand XRF apparatuur5.2.12 Hand hardheidsmetingen5.2.13 Lichtmicroscopisch onderzoek

5.3 Werkmethode om een materiaal te herkennen

6 Onderzoek6.1 Onderzoek naar oppervlaktefouten

6.1.1 Visueel onderzoek6.1.2 Magnetisch onderzoek6.1.3 Penetrant onderzoek

6.2 Inwendig materiaalonderzoek6.2.1 Ultrasoon onderzoek

6.2.2.1 Röntgenonderzoek6.2.2.2 Gammagrafisch onderzoek

6.2.2 Radiografisch onderzoek6.3 Overige onderzoeksmethoden

blz.

5

5

5

5 5 6 6 8 9

9 9

1010101010101010

1011

1111111111

1212121313141415151515

7 Reparatieplan7.1 Vaststellen van de oorzaak van het defect7.2 Karakterisering van de lasplaats7.3 Verwijderen van het defect7.4 Voorbewerking7.5 Keuze lasproces7.6 Keuze lastoevoegmateriaal

7.6.1 Oplassen slijtvaste lagen7.6.2 Beproevingsmethoden slijtvaste lagen7.6.3 Oplassen corrosievaste lagen7.6.4 Opmenging7.6.5 Verbindingslassen

8 Thermische voor- en nabehandeling8.1 Voorwarmen8.2 Tussenlagentemperatuur8.3 Meten van de voorwarm- en tussenlagen-

temperatuur8.4 Waterstofarmgloeien8.5 Spanningsarmgloeien8.6 Temperbead methode8.7 Overige nabehandelingstechnieken

9 Bewaking van de kwaliteit9.1 Lasmethodebeschrijving en de -kwalificatie9.2 Lasserskwalificatie

10 Slotwoord

11 Literatuurverwijzing

Bijlage 1: Bepaling van het te onderzoeken materiaal

Bijlage 2: Overzicht van proeven

151515151515151516161717

171717

1717171718

181818

18

18

20

21

5

1 InleidingIets construeren dat gedurende zijn gehele levensduur nooitmeer defect raakt is nagenoeg onmogelijk. Denk bijvoorbeeldmaar eens aan onze auto die ons om de een of anderereden op de meest ongunstige momenten in de steek laat;of een brug die plotseling "geen zin meer heeft" open danwel dicht te gaan.

In veel gevallen kunnen storingen worden voorkomen doorperiodiek onderhoud. Maar het plotseling optreden van bij-voorbeeld een breuk in een constructie door overbelasting,kan met periodiek onderhoud niet worden voorkomen.

Wanneer in constructies fouten of defecten optreden,moeten deze, om verschillende redenen, meestal zo snelmogelijk worden gerepareerd. De vraag alleen is of het nietveel verstandiger is eerst eens na te denken en te bepalenwat de oorzaak van het falen is en die oorzaak trachtenweg te nemen, voordat de reparatie wordt uitgevoerd.

In deze voorlichtingspublicatie wordt een "filosofie" (syste-matische benadering) behandeld aan de hand waarvan re-paraties zouden moeten worden aangepakt, opdat geenonnodige tijd en kosten worden verspild. De kans op eensuccesvolle reparatie wordt daardoor ook groter.

2 ReparatielassenEr is een bepaalde opvatting over reparatielassen die wij uniet willen onthouden. Deze luidt:"Reparatielassen is een wetenschap van vage veronder-stellingen, gebaseerd op twijfelachtige cijfers, afgelezenvan niet werkende instrumenten, verricht met een uitrus-ting van bedenkelijke onnauwkeurigheid, door personenmet een zekere onbetrouwbaarheidsgraad en een gegaran-deerd verdachte mentaliteit".Duidelijk blijkt hieruit de vaak negatieve benadering van hetrepareren van een defect door middel van lassen. En in veelgevallen is deze negatieve benadering terecht. Onnadenkendovergaan tot een reparatie leidt in de meeste gevallen totslechte resultaten. Als echter de reparatie weloverwogenter hand wordt genomen, zal het werkstuk in kwaliteitzeker niet inboeten; het is zelfs denkbaar dat de kwaliteitervan verbetert. Een weloverwogen aanpak van de repa-ratie is dus noodzakelijk.

Daarnaast is het in veel gevallen mogelijk om reeds in deconstructiefase van een product, dus als de plannen nogop de tekentafel staan, rekening te houden met eventuelereparaties. Denk bijvoorbeeld maar aan onderdelen, onder-hevig aan corrosie, slijtage of zelfs combinaties van beide.Indien de mate van aantasting vooraf (enigszins) ingeschatkan worden en er al rekening mee gehouden wordt dat re-paratie door middel van lassen plaats zal vinden, kan daar-op geconstrueerd worden en de juiste materialen gekozenworden. Materialen die bestand zijn tegen de te verwachtenaantasting en basismaterialen die een goede lasbaarheidhebben. Ook hier geldt dus een bepaalde benadering, diefeitelijk die van het pure reparatielassen completeert. Deze"reparatiefilosofie" wordt in deze publicatie besproken.

3 ReparatiefilosofieIndien iets wordt geconstrueerd, weet de constructeurveelal het doel waarvoor het product wordt gemaakt.Bekend is dan of het product onderhevig is aan slijtage,corrosie dan wel combinaties daarvan; dit naast de aardvan de belasting.Op de aard en de grootte van de belasting wordt in hetalgemeen goed geconstrueerd. Echter, over de aard van deaantasting bezit de constructeur vaak te weinig kennis.Worden materialen toegepast die bestand moeten zijn tegende te verwachten aantasting, dan moet er inzicht zijn in devorm van deze aantasting. Kennis van onder andere slijtagefe-nomenen en corrosievormen is dus eigenlijk onontbeerlijk.Zo moet anderzijds de oorzaak van het ontstaan van het

opgetreden defect bekend zijn, wil men op een zodanigewijze repareren dat het defect niet meer optreedt.

Voorts is het van wezenlijk belang dat de reparatieplaats"gekarakteriseerd" wordt. Hieronder moet worden verstaandat onder andere de volgende punten bekend zijn: wat is de oorzaak van het defect; welke basismaterialen zijn toegepast; welke deklaagmaterialen zijn toegepast; welke kwaliteit wordt vereist; wat zijn de lasomstandigheden.

Als dit alles bekend is, kan een gedegen reparatieprocedureworden opgesteld. Bij elke stap in deze "filosofie" zijn erafwegingspunten. Bovenstaande overwegingsfactoren enafwegingspunten, in combinatie met de verschillende tedoorlopen stappen, leiden tot het schema "Reparatiefiloso-fie" (zie figuur 3.1).

De verschillende stappen in het schema worden nader toe-gelicht.

figuur 3.1 Schema "Reparatiefilosofie"

4 Vaststellen oorzaak van het defectDe mogelijke (oppervlakte)defecten die een reparatie nood-zakelijk maken worden besproken.Zoals in de inleiding is opgemerkt worden hier in eersteinstantie niet de fouten in lasnaden en lasverbindingen be-sproken, maar meer andere defecten. Een onderverdelingvan deze andere defecten wordt gemaakt naar slijtage encorrosie.

4.1 SlijtageDoor slijtage gaat jaarlijks wereldwijd voor vele miljardenaan euro's verloren. Dit bedrag rechtvaardigt alleszins dat

6

ruime aandacht wordt besteed aan voorkoming en bestrij-ding ervan.

De definitie van slijtage luidt:"Slijtage is een ongewenste verandering van het oppervlakvan een vast lichaam, teweeggebracht door contact en eenrelatieve beweging van een vast of gasvormig tegenlichaam".Als de keuze van materialen of oppervlaktebehandelingenvoor de bestrijding van slijtage wordt geoptimaliseerd, moethet systeemgebonden karakter van wrijvings- en slijtage-verschijnselen bekend zijn. Dit houdt in dat de grootte vande wrijvingskracht die nodig is om twee oppervlakken rela-tief ten opzichte van elkaar te laten bewegen en de daarbijbehorende slijtage bekend moeten zijn. Deze aspectenhangen af van een groot aantal factoren, waarvan de be-langrijkste zijn: belasting; snelheid; temperatuur; chemische samenstelling contactvlakken; mechanische eigenschappen contactvlakken; smeringtoestand; omringend milieu; hardheid van het slijtage veroorzakend medium.

Een nauwkeurige voorspelling van het slijtagegedrag is inhet algemeen niet goed mogelijk, omdat dit afhangt van deverschillende genoemde parameters. Een zeker materiaaldat in een bepaalde situatie uitstekend voldoet, kan onderandere omstandigheden een volkomen verkeerde keus zijn,omdat slechts één van de omstandigheden anders is.

4.1.1 ContactsituatiesUit de definitie van slijtage blijkt dat contact nodig is; zon-der contact is er geen slijtage. In de praktijk komen ver-schillende vormen van contact voor, waarvan de twee be-langrijkste zijn: enkelvlakkig en dubbelvlakkig contact.Deze vormen van contact zijn weergegeven in figuur 4.1.

figuur 4.1 Verschillende vormen van contact

Bij enkelvlakkige contactsituaties wordt het slijtend opper-vlak belast door een materiaalstroom over het oppervlak,een langsstromend gas of vloeistof, waarin zich abrasievedeeltjes (kunnen) bevinden. Ook aantasting van het opper-vlak door een caviterende vloeistof behoort tot het enkel-vlakkig contact.Enkelvlakkige contactsituaties treft men aan op uiteen-lopende terreinen zoals baggerwerktuigen, pompen, pijp-leidingen en scheepsschroeven.

Bij dubbelvlakkige contactsituaties zijn twee oppervlakkenmet elkaar in bewegend contact, al dan niet in aanwezig-heid van een vloeistof. Glijlagers, geleidingen en nokkenzijn voorbeelden van situaties waarbij voornamelijk glijdenoptreedt.

Drielichamen contact is een variant op het dubbelvlakkigecontact, waarbij twee vaste oppervlakken elkaar raken vialosse deeltjes, zoals bijvoorbeeld voorkomt in glijlagers diefunctioneren in de aanwezigheid van zand.

Bij kogellagers en spoorwielen is sprake van een rollende be-weging, waarbij de oppervlakken wisselend worden belasten ontlast en waardoor materiaalvermoeiing kan optreden.

Stotende bewegingen komen vaak voor in combinatie metglijden bij slaghamers, ertsbrekers en zware grondverzet-machines.

Typerend voor schavielen zijn de kleine heen en weergaandebewegingen die de contactvlakken ten opzichte van elkaarmaken. Verstelmechanismen, dynamische belaste schroef-draad- en spieverbindingen zijn hiervan voorbeelden.

4.1.2 SlijtagemechanismenDe verschillende typen slijtage en de mate waarin die in depraktijk voorkomen kan men globaal als volgt indelen:1. abrasieve slijtage2. adhesieve slijtage3. erosieve slijtage4. vermoeiingsslijtage5. corrosieve slijtage6. overige slijtage, waaronder schavielslijtage

Figuur 4.2 geeft weer welke in welke mate deze hoofdvor-men van slijtage in het algemeen voorkomen.

figuur 4.2 Onderverdeling van de verschillende hoofdvormenvan slijtage

Vaak zal op den duur het ene type slijtage overgaan in eenander type. Ook kunnen twee of meer slijtagemechanismentegelijk optreden. Dit maakt het vaak moeilijk een optimaleoplossing voor een optredend slijtageprobleem te vinden.

Het blijkt dat abrasieve slijtage het meeste voorkomt (inca. 50% van alle gevallen). Een effectieve bestrijding hier-van is dus zeer de moeite waard. Hoewel de andere vormenvan slijtage minder voorkomen, wil dat nog niet zeggen datzij minder belangrijk zijn. Ook hiervoor geldt, dat met eeneffectieve bestrijding grote (financiële) schade voorkomenkan worden.

Hieronder volgt een beknopte beschrijving van de verschil-lende typen slijtage, aangevuld met typische voorbeeldenvan gesleten oppervlakken. Voor uitgebreidere informatieover slijtagefenomenen en hun bestrijding daarvan doormiddel van lassen, wordt verwezen naar de voorlichtings-publicatie VM 108 "Corrosiebestendige en slijtvaste opper-vlaktelagen door oplassen en thermisch spuiten". Deze publi-catie is te downloaden van de site www.dunneplaat-online.nl.

1 Abrasieve slijtageDeze vorm van slijtage, ook wel ploegslijtage genoemd,treedt op als gevolg van een verspanende werking vanrelatief harde deeltjes, beklemd of ingebed tussen tweeoppervlakken of door harde uitsteeksels op één van deoppervlakken.

Dit slijtageproces, dat in ca. 50% van de praktijkgevallenvoorkomt, kenmerkt zich door relatief hoge krachten ophet oppervlak. De mate van beschadiging hangt af van: hardheidsverschil tussen het abrasieve medium en het

oppervlak; de vorm en de scherpte van het medium; de vrijheid van beweging van het medium.

7

Het oppervlak van een door middel van abrasieve slijtageaangetast voorwerp heeft een kenmerkend beeld: diepedoorlopende groeven (zie figuur 4.3).

figuur 4.3 Abrasieve slijtage

Deze soort van slijtage vindt men onder andere bij grond-verzetmachines, de baggerindustrie, overstorten bij trans-portbanden, grijpers in de stortgoedoverslag en dergelijke.

2 Adhesieve slijtageDeze vorm van slijtage is het gevolg van materiaalover-dracht door plaatselijke overbelasting van in contact zijn-de oppervlakken, onder invloed van belasting en wrijvings-krachten. In feite is deze vorm van slijtage een voortdu-rend proces van vastlassen en losbreken van materiaaluit de loopvlakken. Deze vorm van slijtage wordt ver-klaard door de werking van bindingskrachten tussen decontactvlakken, waarbij de neiging om in elkaar op telossen een grote rol speelt. Het gesleten oppervlak ver-toont een groevenpatroon dat wordt onderbroken doorovergedragen deeltjes materiaal (zie figuur 4.4).

figuur 4.4 Adhesieve slijtage

3 Erosieve slijtageOnder deze vorm van slijtage wordt materiaalverlies ver-staan van een vast oppervlak ten gevolge van de inwer-king van een langs of tegen het oppervlak stromendvloeistof of gas, al of niet voorzien van vaste deeltjes.Deze vorm van slijtage is weer onder te verdelen in ver-schillende vormen die hier niet apart worden besproken.Voor meer informatie: zie de eerder genoemde voorlich-tingspublicatie VM 108 "Corrosiebestendige en slijtvasteoppervlaktelagen door oplassen en thermisch spuiten".Figuur 4.5 geeft een door deeltjeserosie aangetast opper-vlak weer.

figuur 4.5 Door deeltjeserosie aangetast oppervlak

Wel wordt hier nog een bijzondere vorm van erosie ge-noemd, namelijk cavitatie-erosie. Dit is de aantasting vanhet oppervlak ten gevolge van het dichtklappen (implo-deren) van met vloeistofdamp gevulde belletjes in eenlangs het oppervlak stromende vloeistof. Door het dicht-klappen worden metaaldeeltjes uit het oppervlak gerukt.Deze vorm van slijtage treedt bijvoorbeeld op bij waaiersvan centrifugaalpompen, voortstuwingsschroeven vanschepen en dergelijke. Figuur 4.6 geeft het beeld weervan een door cavitatie aangetast oppervlak.

figuur 4.6 Door cavitatie aangetast oppervlak

4 VermoeiingsslijtageOnder slijtage door oppervlaktevermoeiing verstaat mende verwijdering van materiaaldeeltjes uit het oppervlak,losgemaakt door vermoeiing als gevolg van periodiekebelastingsvariaties op dat oppervlak. Dit verschijnseltreedt op bij rollende oppervlakken zoals op flanken vantanden van tandwielen, walsrollen, spoorwagonwielen,spoorstaven, enz. Bij deze soort van slijtage is de belas-ting op de oppervlakken zeer hoog, waardoor onder enevenwijdig aan het oppervlak schuifspanningen ontstaan,met als gevolg scheurtjes die tot uitbreken van groteredelen van het oppervlak leiden. Figuur 4.7 geeft eenbeeld van een aantasting door oppervlaktevermoeiing.

5 Corrosieve slijtageDeze vorm van slijtage ontstaat door de voortdurendevorming en verwijdering van oxiden of andere chemischereactieproducten. Zonder mechanisch contact is er geensprake van slijtage, ook al doet zich dit proces op loop-vlakken voor. Men heeft dan te maken met "gewone"corrosie.

6 SchavielslijtageDeze vorm van slijtage, ook wel fretting genoemd, treedtop wanneer twee oppervlakken ten opzichte van elkaareen heen en weer gaande beweging maken met eenkleine amplitude, zoals bij oppervlakken die trillen ten op-zichte van elkaar.

8

figuur 4.7 Oppervlakte vermoeiing

Als voorbeelden kunnen worden genoemd pasvlakken,koppelingen, kogellagers op assen en dergelijke. Dezevorm van slijtage wordt vaak gekenmerkt door de "pas-singsroest" die bij het losnemen van de onderdelen vrij-komt. Figuur 4.8 geeft een beeld van een oppervlak datis blootgesteld aan schavielslijtage.

figuur 4.8 Schavielslijtage (fretting)

4.2 CorrosieOok aan corrosie gaat jaarlijks wereldwijd voor vele miljar-den aan euro's verloren. Het is dus lonend om ook aan debestrijding dan wel voorkoming van deze vorm van aantas-ting van het oppervlak ruime aandacht te besteden.

De definitie van corrosie is:"Corrosie is de ongewenste aantasting van een materiaalten gevolge van chemische of elektrochemische reactiesmet een omgevend medium."Ook bij corrosie zijn verschillende vormen te onderkennen.Voor meer informatie omtrent de verschillende vormen vancorrosie wordt verwezen naar de publicatie VM 108 "Corro-siebestendige en slijtvaste oppervlaktelagen door oplassenen thermisch spuiten".

In de voorliggende voorlichtingspublicatie wordt beknoptingegaan op de meest bekende vormen van corrosie. Dezezijn:1. algemene corrosie2. galvanische corrosie3. putvormige corrosie4. spleetcorrosie5. interkristallijne corrosie6. spanningscorrosie

1 Algemene corrosieBij deze vorm van corrosie is het gehele oppervlak minof meer gelijkmatig aangetast.

2 Galvanische corrosieDeze vorm van corrosie ontstaat wanneer een "edel"metaal (met een hoog spanningspotentiaal) wordt gekop-peld aan een minder edel metaal. Door deze koppelingzal er een potentiaalverschil ontstaan, waardoor er eenklein elektrisch stroompje gaat vloeien dat het minderedele metaal aantast. Voorbeelden van deze vorm vancorrosie is het doorroesten van de stalen boutjes, waar-mee de aluminium nummerplaten aan de stalen carros-serie van auto's zijn bevestigd of het bewust laten weg-rotten van zinkanodes bevestigd aan stalen scheeps-wanden of offshore constructies. In dit laatste gevalwordt door de aantasting van het zink de constructiezelf niet aangetast.

3 Putvormige corrosieDeze vorm van corrosie, ook wel pitting genoemd, treedtvaak op bij bepaalde typen roestvast staal dat in contactis met chloorionenhoudende milieus. Op plaatsen waarde passieve oxidehuid van het roestvaste staal is ver-dwenen door bijvoorbeeld beschadiging, ontstaat eenactief oppervlak, dat snel wordt aangetast. Deze vormvan corrosie kan aanleiding zijn tot het ontstaan vanlekkages, doordat de putjes zich door de volledige wand-dikte kunnen vreten. Figuur 4.9 geeft schematisch deputvormige corrosie weer.

figuur 4.9 Putvormige corrosie

4 SpleetcorrosieDeze vorm van corrosie is aanwezig op plaatsen waarweinig zuurstof kan komen, zodat geen oxidehuid kanworden gevormd. Hierbij moet worden gedacht aan nau-we spleten in bijvoorbeeld flensverbindingen, eenzijdiggemaakte hoeklassen en dergelijke (zie figuur 4.10).Deze vorm van corrosie is eigenlijk terug te voeren toteen onjuiste constructie of uitvoering van het onderdeel.

figuur 4.10 Voorbeelden waar spleetcorrosie kan optreden

Figuur 4.11 geeft een voorbeeld van opgetreden spleet-corrosie in een flensverbinding.

5 Interkristallijne corrosie.Deze vorm van corrosie ontstaat doordat plaatselijk in hetmetaal, meestal roestvast staal, de gewenste oxidehuidzich niet meer kan vormen, doordat de daarvoor beno-digde chroom zich gebonden heeft aan de in het staalaanwezige koolstof. Hierdoor zakt het chroompercentageplaatselijk beneden het benodigde vereiste minimum van 13%.

9

figuur 4.11 Aantasting door spleetcorrosie

Het oppervlak zal daar ter plaatse niet meer kunnenworden voorzien van de chroomoxidehuid. Plaatselijkeaantasting is het gevolg en deze aantasting zet zich voortlangs de kristalgrenzen het materiaal in, omdat het chroomzich juist op deze plaatsen aan de koolstof bindt.

6 SpanningscorrosieDeze vorm van corrosie ontstaat door een combinatievan trekspanningen in het materiaal en een milieu, waarinhet materiaal gevoelig is voor deze vorm van aantasting.Hierdoor treden kleine haarscheurtjes op, waardoor danweer een versnelde aantasting plaats vindt. Figuur 4.12geeft een door spanningscorrosie aangetast materiaal weer.

figuur 4.12 Spanningscorrosie

4.3 Overige defectenNaast slijtage en corrosie kunnen nog veel andere soortenvan defecten voorkomen in (las)metaal. In de normNEN-EN-ISO 6520 "Lassen en verwante processen - Inde-ling van geometrische onvolkomenheden in metalen - Deel 1:Smeltlassen" zijn deze defecten weergegeven. In deze normworden de onvolkomenheden onderverdeeld in 6 groepen,te weten:Groep 1: Scheuren;Groep 2: Holten;Groep 3: Vaste insluitsels;Groep 4: Bindingsfouten en onvolkomen doorlassing;Groep 5: Geometrische afwijking;Groep 6: Overige onvolkomenheden, die niet in een van de

bovengenoemde groepen kunnen worden onder-gebracht.

Daarnaast is in NEN-EN-ISO 5817 "Lassen - Smeltlasverbin-dingen in staal, nikkel, titanium en hun legeringen (laserlas-sen en elektronenbundel uitgezonderd) - Kwaliteitsniveausvoor onvolkomenheden" voor een 26-tal onvolkomenheden

de grenswaarden voor deze onvolkomenheden in een drie-tal kwaliteitsniveaus ingedeeld. De onderscheiden kwaliteits-niveaus zijn: D= matig; C= gemiddeld; B= streng.

In deze norm is aangegeven bij welk kwaliteitsniveau eenbepaald defect is toegelaten en hoe groot dit defect danmag zijn.

Het is niet zo dat elke onvolkomenheid in een las zondermeer moet worden gerepareerd. Als de onvolkomenheidontoelaatbaar is, mag pas feitelijk van een lasfout wordengesproken. Bij scherpe fouten zoals scheuren zullen de span-ningen aan de scheurtip hoger zijn dan bij meer bolvormigefouten zoals gasinsluitingen. Zo is een theoretische bena-dering opgesteld, aan de hand waarvan kan worden be-paald of een fout noopt tot reparatie of hoe groot de foutmag zijn, voordat een en ander kritisch wordt. Deze wijzevan benaderen staat bekend onder de naam Fitness forPurpose (FFP). Het voert voor deze voorlichtingspublicatiete ver om er op in te gaan.Wel wordt nog opgemerkt, dat deze wijze van benaderenonder meer geënt is op de mechanische eigenschappen vaneen metaal, de foutgrootte, de aard en de ligging van defout, de aard en de grootte van de mechanische belasting.De grootte en de ligging van de fout is belangrijk bij deoverweging welke reparatiemethodiek wordt toegepast.Daarom is onderzoek naar de fouten essentieel en maakthet onderzoek deel uit van deze voorlichtingspublicatie.

5 Herkenning van het te reparerenmateriaal

Wanneer een versleten of gebroken onderdeel van een con-structie of machine moet worden gerepareerd, gaat het nietalleen om de reparatietechniek. Voordat met de reparatiekan worden begonnen, moet worden nagegaan welk typemateriaal en nog specifieker, van welke legering er sprake is.Voor grote constructies als bruggen, kranen, schepen, ge-bouwen, enz. zijn meestal de materiaalgegevens nog voor-handen. Hoe ouder de constructie, des te groter de kansdat deze gegevens niet meer beschikbaar zijn. Met de komstvan de draagbare röntgenfluorescentie-apparatuur (XRF) ishet bepalen van de chemische samenstelling van het mate-riaal heel eenvoudig. Echter, niet iedereen beschikt overdergelijke relatief dure meetapparatuur. Veelal moet vaneenvoudiger technieken gebruik worden gemaakt. In dithoofdstuk wordt allereerst aandacht besteed aan eenvou-dige technieken voor het achterhalen van het soort mate-riaal. Daarna wordt enige aandacht besteed aan de bepa-ling van de chemische samenstelling via de XRF-technieken.

5.1 Materialen in een lastechnisch bedrijfEen bedrijf dat lasconstructies maakt, gebruikt grotendeelsconstructiestaalsoorten. Constructiestaalsoorten hebben inhet algemeen een laag koolstofgehalte, maar hoe ouder hetmateriaal, des te hoger zijn het koolstofgehalte en het ge-halte aan verontreinigingen (zwavel en fosfor).Naast constructiestaalsoorten worden ook veel veredelings-staalsoorten gebruikt. Dit materiaal heeft een aanzienlijkhoger koolstofgehalte en is gelegeerd met chroom en mo-lybdeen. Het is daarmee moeilijker lasbaar dan de construc-tiestaalsoorten.Bevat een constructie bewegende delen, dan is er vaaksprake van machinestaalsoorten, die vaak een koolstof-gehalte hebben van meer dan 0,45%.Al deze staalsoorten hebben dezelfde kleur en zijn visueelniet van elkaar te onderscheiden. Om de kleur goed tekunnen beoordelen moet het oppervlak eerst schoon enliefst zo glad mogelijk worden gemaakt.

De geometrie van het onderdeel bijvoorbeeld kan ook informatieopleveren over het type staal. Een as zal meestal van machine-staal met een relatief hoog koolstofgehalte zijn gemaakt.

10

Roestvast staal is door de kleur van het oppervlak en vaakdoor de afwezigheid van roest te onderscheiden van con-structiestaal. Echter, roestvast staal kan onder bepaaldeomstandigheden sterk zijn gecorrodeerd en het is dan moei-lijk om dit materiaal van constructiestaal te onderscheiden.Een magneetje biedt dan de oplossing; de ferritische enmartensitische roestvaste staalsoorten bijvoorbeeld zijnmagnetisch.

Titaanlegeringen worden weinig toegepast, maar zij hebbenin het algemeen een meer dof grijze kleur dan staal en ver-tonen ook geen zichtbare corrosie.

Aluminiumlegeringen worden meer en meer toegepast enzijn aan de kleur van hun oppervlak relatief gemakkelijk teherkennen. Echter, er is een groot verschil in de lasbaarheidvan de aluminiumlegeringen die hun sterkte krijgen dooreen warmtebehandeling en de legeringen die hun sterktealleen ontleden aan de hoeveelheid legeringselementen.

De koperlegeringen zijn gemakkelijk aan hun kleur te her-kennen. Brons en messing hebben duidelijk verschillendekleuren, maar aluminiumbrons daarentegen lijkt qua kleurheel sterk op messing met een laag zinkgehalte.

Tenslotte worden ook gegoten onderdelen ter reparatieaangeboden en het is als de giethuid nog aanwezig is nietaltijd duidelijk of het om gietijzer of gietstaal gaat.De geometrie van een constructieonderdeel en de kleurkunnen al veel informatie leveren over het soort materiaal.

5.2 Eenvoudige methoden om materialen teherkennen

5.2.1 Visueel onderzoekGelaste constructies zijn door hun vorm en de aanwezig-heid van een las gemakkelijk van gegoten onderdelen teonderscheiden. Een gietstuk is meestal minder hoekig daneen gelast onderdeel en heeft rondere vormen. De vorm isvaak aangepast aan de belastingswijze van het product ofonderdeel.De kleur van het materiaal is een tweede kenmerk; zie ookhierboven.

5.2.2 Gewicht van het materiaalOp grond van hun kleur, vooral in gepolijste toestand, zijnaluminiumlegeringen soms moeilijk te onderscheiden vanroestvast staal. Het gewicht van het onderdeel kan danuitsluitsel geven over het materiaal.Aluminium is bijna driekeer zo licht als roestvast staal.Gietijzer is lichter dan gietstaal, maar de verschillen zijngering en een nauwkeurige bepaling van het soortelijk ge-wicht en volume is daarom nodig.

5.2.3 Onderzoek met een magneetConstructie-, veredelings- en machinestaalsoorten zijn mag-netisch, terwijl austenitisch roestvast staal dat niet is.Duplex roestvast staal is licht magnetisch, terwijl ferritischen martensitisch roestvast staal magnetisch zijn.De laatste twee zijn toch relatief gemakkelijk van construc-tiestaal te onderscheiden omdat het oppervlak niet of nau-welijks is geroest.Aluminiumlegeringen, alsmede koper en koperlegeringenzijn eveneens niet magnetisch, maar vooral de kopersoor-ten zijn door hun kleur gemakkelijk van constructiestaal-soorten te onderscheiden.

5.2.4 Onderzoek met een vijl of een zaagHoe lager het koolstofgehalte van een staalsoort, des telager de hardheid. Met een vijl of zaag is gemakkelijk dehardheid van een materiaal af te schatten en kan de con-clusie worden getrokken of het om een constructiestaal-soort gaat of een machinestaalsoort.Bij het machinaal bewerken van het materiaal, bijvoorbeeldeen lasnaadvoorbewerking, zal bij de constructie- en onge-legeerd gietstaalsoorten een lintspaan worden gevormd,

terwijl bij machine- en hoog gelegeerde gietstaalsoorten erkorte spanen worden gevormd.Lamellair gietijzer geeft een brokkelspaan en er komt gra-fiet vrij.Nodulair gietijzer vormt eveneens een lintspaan, maar despaan zal bij het afvegen zwart afgeven en is daarmee vangietstaal en constructiestaal te onderscheiden.

5.2.5 Onderzoek met een hamerDe geluidssnelheid in een materiaal wordt mede bepaalddoor de elasticiteitsmodulus en door insluitsels die het ge-luidssignaal verstoren. Lamellair gietijzer zal bij een lichtetik met een hamer aanzienlijk doffer klinken dan nodulairgietijzer en gietstaal. Ook is het verschil te horen tussenhet geluid dat een aluminiumlegering en roestvast staalmaakt. Bovendien zal het oppervlak bij aluminiumlegeringengemakkelijker beschadigd worden (indeuken) dan bij roest-vast staal.

5.2.6 De vlamproefBij deze proef wordt met een autogeenbrander of met eenelektrische boog een klein deel van het materiaal tot smeltengebracht. De vorming van een oxidehuid, de vloeibaarheidvan het materiaal, de vorming van dampen en dergelijkezijn kenmerkend voor een materiaal.

Aluminiumlegeringen vormen bij verhitting in lucht eendikke rimpelige en stroperige oxidehuid en zijn daarmeegemakkelijk te onderscheiden van roestvast staal dat eendun vloeibaar smeltbad vormt.

Magnesiumlegeringen kunnen herkend worden, doordat zebij verhitting in lucht kunnen gaan branden.

De smelt van gietijzer zal aanzienlijk dunvloeibaarder zijndan die van de constructiestaalsoorten.

Bij het smelten van messing zal een grijs-witte rookpluimworden gevormd. Voorkomen moet worden dat deze dam-pen worden ingeademd.

De vlamproef wordt niet aanbevolen, omdat als gevolg vanhet smelten de eigenschappen van het materiaal en hetoppervlak nadelig worden beïnvloed. Dit nadeel kan wordenondervangen door de vlamproef uit te voeren met spanenvan het onbekende materiaal.

5.2.7 Onderzoek door het leggen van een lassnoerDoor op het onbekende materiaal een lassnoer te leggenmet een beklede elektrode van bekende samenstelling, kanhet koolstofgehalte van de staalsoort worden afgeschat.Heeft de staalsoort een relatief hoog koolstofgehalte, danzal door opmenging met het lasmetaal een las met een hogehardheid ontstaan. Een veel lagere hardheid ontstaat als destaalsoort een laag koolstofgehalte heeft. De hardheid vande lasrups kan met een vijl of een zaag worden gecontroleerd.

Bij de gietijzersoorten zal de hardheid van de las zo hoogworden, dat als gevolg van de snelle afkoeling scheurvor-ming in de warmte-beïnvloede zone en soms ook in de laszal optreden. Het leggen van een lassnoer is, als er sprakeis van gietijzer, een minder geschikte onderzoeksmethode.

5.2.8 Onderzoek met een slijpsteen of -tolEen veel toegepaste methode om achter de samenstellingvan een materiaal te komen, is de slijpproef. Bij het slijpenontstaat een bundel aan vonken. De vonkenregen is voorelk materiaal verschillend. Het koolstofgehalte speelt eenrol, maar ook de legeringselementen die de staalsoort be-vat. De vonken worden weggeslingerd van het oppervlaken laten een lichtend spoor achter. Om die reden kan deslijpproef het beste in het half duister worden uitgevoerd.

Het vonkenspoor kan wel of niet onderbroken zijn. Ookkunnen in het vonkenspoor nieuwe uitspreidende kortevonken worden gevormd. De vonken kunnen naaldvormigzijn, die in meer of mindere mate spreiding vertonen. Er kun-

11

nen ook dichte en minder dichte vonkenbundels worden ge-vormd. Soms is er sprake van de vorming van speerpuntenen knotsen en zelfs druppels. Het is niet eenvoudig om opbasis van een vonkenproef onderscheid te maken tussende diverse staalsoorten en gietijzersoorten. Het lukt alleenmet de nodige ervaring.Uit de tabellen B.1 t/m B.3 in bijlage 1 volgen enkele aan-wijzingen voor het herkennen van het vonkenspoor.

5.2.9 Structuur van het breukvlakAls er sprake is van een geweldbreuk, dan levert het uiter-lijk van het breukvlak ook de nodige informatie op over deaard van het materiaal.Het breukvlak van grijs gietijzer bijvoorbeeld vertoont nau-welijks plastische deformatie (vervorming) en is veel dofferen grover dan het breukvlak van een gelegeerd gietstaal ofmachinestaal.

Gelegeerde staalsoorten, machinestaalsoorten en gereed-schapsstaalsoorten laten meestal een breukvlak zien met ge-ringe plastische deformatie. Dit breukvlak is lichter van kleuren vaak veel fijner dan het breukvlak van lamellair gietijzer.

Het breukvlak van nodulair gietijzer daarentegen laat in hetalgemeen vrij veel plastische deformatie zien en is grovervan structuur dan het breukvlak van machinestaal.

Vermoeiingsbreuken zijn in het algemeen glad en vaak isaan de hand van halve maanvormige ringen de initiatie-plaats van de scheur terug te vinden (zie figuur 5.1).

figuur 5.1 Breukvlak van een vermoeiingsbreuk

Een vermoeiingsscheur is relatief vlak en vertoont weinigdeformatie.In lamellair gietijzer is de vermoeiingsbreuk vaak vertakt endaarmee te onderscheiden van de vermoeiingsbreuk vannodulair gietijzer, gietstaal en machinestaalsoorten.

5.2.10 Minder eenvoudige onderzoeksmethodenZoals gezegd kan de hardheid de nodige informatie ople-veren voor het soort materiaal. Met behulp van mobielehardheidsmeetapparatuur kan de hardheid binnen nauwegrenzen worden bepaald. Als een klein stukje uit het ge-broken of versleten onderdeel kan worden genomen, dankan de micro-vickershardheid gemakkelijk worden bepaald.Ook kan de chemische samenstelling van het materiaal metmobiele röntgenfluorescentie-apparatuur worden gemeten.Tenslotte kan met behulp van de lichtmicroscoop de struc-tuur van het materiaal worden bepaald van het uitgenomenkleine stukje materiaal.

Het zal duidelijk zijn dat deze methoden arbeidsintensieveren daarmee aanzienlijk duurder zijn dan eerder genoemdeeenvoudige onderzoeksmethoden. Bovendien beschikt nietiedereen over de benodigde apparatuur om de chemischesamenstelling, de hardheid of de microstructuur te bepalen.

5.2.11 Hand XRF apparatuurHandapparatuur voor het middels röntgenfluorescentie be-palen van de chemische samenstelling heeft de afmetingenvan een middelgrote boormachine of slijptol. De chemischesamenstelling wordt bepaald over een oppervlak van minderdan 1 cm2; belangrijk is dat dit oppervlak relatief glad moetzijn. Er zijn meerdere leveranciers op de markt voor draag-bare röntgenfluorescentie-apparatuur, maar de prijs vandergelijke apparatuur ligt al gauw rond de 10.000 euro.Niet iedereen kan zich de aanschaf van dergelijke appara-tuur veroorloven.

Er is bovendien nog een belangrijk nadeel verbonden aandeze meetmethode. Lichtere elementen dan het elementmagnesium kunnen met deze methode eigenlijk niet wordengemeten. Dit betekent dat een nauwkeurige bepaling vanhet koolstofgehalte bijvoorbeeld niet mogelijk is.Voor het bepalen van lichte elementen als magnesium,aluminium, silicium, fosfor, zwavel en chloor wordt welgebruik gemaakt van helium als beschermgas rond het temeten deel van het te repareren onderdeel. Aan de anderekant kan met behulp van deze apparatuur probleemloosonderscheid worden gemaakt tussen austenitisch roest-vast staal type 304 en 316 en kunnen nikkellegeringengemakkelijk worden opgespoord.

5.2.12 Hand hardheidsmetingenDe hardheid van een materiaal kan worden gemeten meteen zogenoemde Poldihamerproef. Hierbij wordt de indruk-king op het te onderzoeken materiaal vergeleken met deindrukking in een materiaal met bekende hardheid.

Andere methoden berusten op de opstuithoogte van eenkogeltje vanaf het te meten oppervlak en bij weer eenandere methode wordt een impactlichaam op het materiaalgeschoten en wordt de hardheid bepaald uit het verschiltussen de inslagsnelheid en de terugkaatssnelheid.

Als een klein deel van het materiaal kan worden uitgeno-men, kan de hardheid aan een gepolijst oppervlak gemetenworden met de microvickershardheidsmeter. Dit is een uiterstnauwkeurige meetmethode en het gemaakte preparaat kandan ook worden gebruikt voor een metallurgisch onderzoek.

5.2.13 Lichtmicroscopisch onderzoekHet preparaat voor de hardheidsmetingen kan worden ge-bruikt voor lichtmicroscopisch onderzoek. Bij een goed ge-kozen etsmethode kan met één oogopslag het verschilworden bepaald tussen gietijzer, gietstaal, constructiestaalen machinestaal. Voor al deze materialen is het etsmiddelNital geschikt voor een eerste beoordeling van de structuur.Niet iedereen is echter vertrouwd met het analyseren vanstructuurbeelden; deze methode is normaal voorbehoudenaan specialisten bij onderzoekinstituten.

5.3 Werkmethode om een materiaal teherkennen

Hoe te werk kan worden gegaan bij het bepalen van deaard van het te onderzoeken materiaal is een stroomschemaopgesteld (zie figuur B.1 in bijlage 2). Verder zijn in detabellen B.1 t/m B.3 in bijlage 1 de tot nu toe besprokenonderzoeksmethoden samengevat voor constructiestaal-soorten, de roestvaste staalsoorten en gietijzersoorten.

Tenslotte nog een opmerking over de herkenning vanmaterialen.Aluminiumlegeringen kunnen op grond van hun kleur engewicht gemakkelijk van de ijzerlegeringen worden onder-scheiden. Dat geldt ook voor de koperlegeringen.

Nikkellegeringen echter, hebben praktisch dezelfde kleur alsstaal. Het verschil tussen beide is, dat de nikkellegeringenmeestal niet of nauwelijks zijn gecorrodeerd. Bovendienhebben nikkellegeringen een hoger soortelijk gewicht (gro-tere dichtheid). Tenslotte is er een aantal eenvoudige che-mische proeven om onderscheid te maken tussen materialen.

12

6 OnderzoekOnderzoek naar de grootte en de ligging van een las- ofmateriaalfout is belangrijk. Kennis over de on(mogelijkhe-den) van de onderzoeksmethoden is van belang voor hetopstellen van een verantwoorde reparatiemethodiek.De onderzoeksmethoden kunnen in twee hoofdgroepenworden onderverdeeld, namelijk: destructief onderzoek (DO); niet-destructief onderzoek (NDO).

Bij het destructieve onderzoek wordt het materiaal kapotgemaakt, opdat bepaalde materiaaleigenschappen bekendworden. Zo wordt, afhankelijk van het type beproeving,onder andere inzicht verkregen in de sterkte-eigenschappen,de taaiheideigenschappen, de snelheid van scheurgroei, dehardheid en andere eigenschappen van het onderzochtemateriaal. Ook wordt meer bekend over de grootte en deligging van de fout.Wordt het werkstuk op deze wijze onderzocht, dan moethet te onderzoeken deel worden uitgenomen; later moetdan weer een nieuw stuk metaal worden ingezet.De destructieve beproevingsmethoden zoals de trekproef,de buigproef, hardheidsmetingen en andere methodenworden hier niet behandeld.

Om iets te weten te komen over het type fout, alsmede deplaats en de ligging ervan, is het eenvoudiger om een niet-destructief onderzoek uit te voeren.Beknopt worden de niet-destructieve methoden besproken.

Het niet-destructief onderzoek is in twee categorieën onderte verdelen, namelijk: onderzoek naar oppervlakte fouten; onderzoek naar inwendige fouten.

Van deze beide categorieën worden, voor wat betreft dewijze van onderzoek, de meest voorkomende methodenbeknopt behandeld. Ook worden de voor- en nadelen, als-mede de toepassingsgebieden van de verschillende metho-den gegeven.Voordat de verschillende onderzoeksmethoden de revuepasseren, wordt ingegaan op een Europees model voor hetonderzoeken op verschillende kwaliteitsniveaus.

In de NEN-bundel 23 "Normen voor niet-destructief onder-zoek van lassen" wordt het Europese model voor de samen-hang van vervaardigingsnormen eerstelijnsnormen genoemd.Voor de tweedelijnsnormen, zoals de normen voor kwali-teitsniveaus, worden acceptatiecriteria en NDO-methodengegeven. In dit overzicht speelt de norm NEN-EN 12062een centrale rol. In deze norm worden algemene regelsgegeven voor het niet-destructief onderzoek van lassen.Vervolgens wordt de relatie gelegd tussen de verschillendeNDO-technieken en wordt de samenhang beschreven tus-sen de kwaliteitsniveaus en de acceptatiecriteria.

In figuur 6.1, het Europese model, wordt de samenhangvan de verschillende normen duidelijk. Deze samenhangwordt niet verder uitgediept. Daarvoor wordt verwezennaar de voorlichtingspublicatie VM 118 "Niet destructiefonderzoek".

6.1 Onderzoek naar oppervlakte fouten6.1.1 Visueel onderzoekDeze methode wordt feitelijk door iedere lasser na het leg-gen van een lasrups al automatisch toegepast. Zo contro-leert hij of er geen eindkraters aanwezig zijn, of de rupsvrij is van porositeiten en scheuren en of er geen randin-kartelingen aanwezig zijn.

Veelal wordt er van uitgegaan dat dit onderzoek zonderhulpmiddelen, zoals een loep of een meetinstrument, moetworden uitgevoerd. Niets is minder waar! Bij het visueleonderzoek moet gecontroleerd worden of de geconstateer-de afwijkingen toelaatbaar zijn overeenkomstig de normNEN-EN-ISO 5817. Meetgereedschap moet derhalve aan-wezig zijn. Bovendien moet de te inspecteren plaats toe-gankelijk zijn en moet er voldoende licht aanwezig zijn.Het is duidelijk dat deze methode alleen geschikt is vooronderzoek naar oppervlaktefouten die zichtbaar zijn. Dezeonderzoeksmethode is op alle materialen toe te passen.Een belangrijke norm bij deze methode van onderzoek isNEN-EN 970: "Lassen - Visueel onderzoek aan gesmelt-laste verbindingen".

figuur 6.1 Europees model voor het onderzoek op verschillende kwaliteitsniveaus

13

6.1.2 Magnetisch onderzoekDeze onderzoeksmethode berust op het fenomeen datijzervijlsel, in een vloeistof opgelost, de eigenschap heeft,indien het zich in een magnetisch veld bevindt, eventueelonderbroken magneetveldlijnen te herstellen.Bij de uitvoering van het onderzoek worden de polen vaneen permanente magneet of een elektromagneet op het teonderzoeken oppervlak geplaatst, nadat het te onderzoekengebied licht wit is geschilderd. Hierna wordt ijzervijlsel, op-gelost in olie, tussen de magneetpolen gebracht. Door hetmagnetische veld zal het ijzervijlsel zich verzamelen op deplaats van eventuele scheuren. Het wil namelijk de terplaatse van de scheur onderbroken magneetlijnen herstellen:het vormt een brug over de scheur. Het zwarte ijzervijlseltekent zich daar ter plaatse dan scherp af tegen de witteachtergrond. Figuur 6.2 is een schematische weergavevan deze methode.

Het zal duidelijk zijn dat deze onderzoeksmethode alleengeschikt is voor gebruik op magnetiseerbare metalen. Hetis niet toepasbaar op austenitische roestvaste staalsoortenen de non-ferrometalen zoals aluminium, koper, nikkel enhun legeringen.

Van deze onderzoeksmethode krijgt men niet automatischeen rapport; dit zal door de onderzoeker moeten wordenopgesteld, al of niet onderbouwd met foto's als bewijs-materiaal.

figuur 6.2 Magnetisch scheuronderzoek

Toepassing van een permanente dan wel elektromagneetmaakt in feite niet uit; op moeilijk bereikbare plaatsen zalmen eerder overgaan tot gebruik van sterke permanentemagneten.

Een variant van dit onderzoek is het onderzoek onder fluo-rescerend licht. Het voordeel hiervan is, dat het werkstuk-oppervlak niet behoeft te worden geschilderd en dus gaafblijft. Een nadeel is, dat het veelal in speciale en verduis-terde ruimten moet worden uitgevoerd.

Indien het onderzoek goed wordt uitgevoerd met krachtigemagneten, is het zelfs mogelijk scheuren op te sporen dienet onder het oppervlak liggen. Ervaring is echter wel vereistvoor dit onderzoek en de interpretatie van de resultaten.

Belangrijke normen bij deze methode van onderzoek zijnNEN-EN 1290: "Niet destructief onderzoek van lassen -Methode" en NEN-EN 1291: " Niet destructief onderzoekvan lassen - Aanvaardbaarheidsniveau's".

Opgelet moet worden als men dit onderzoek toepast op las-verbindingen in bijvoorbeeld moeilijk lasbare staalsoortenwaarbij een austenitisch toevoegmateriaal is gebruikt. Bijdeze onderzoeksmethode zal de smeltlijn tussen lasmetaalen basismetaal zich als een scheur aftekenen. Weten welke

lasmethode en welk lastoevoegmateriaal is toegepast isdus een vereiste.

6.1.3 Penetrant onderzoekDeze onderzoeksmethode ziet er heel simpel uit en wordtdaarom vaak verkeerd uitgevoerd en geïnterpreteerd. Ookhiervoor is ervaring vereist.Dit onderzoek maakt gebruik van de capillaire werking vanvloeistoffen in oppervlakte-onvolkomenheden. De op het op-pervlak gespoten vloeistof, meestal zeer dun en rood vankleur, zal in de in het oppervlak aanwezige onvolkomenhe-den dringen. Uiteraard moet het daarvoor wel de tijd krij-gen. Na deze tijd wordt het oppervlak gereinigd, waarnaeen zogenaamde "ontwikkelaar" op het oppervlak wordtgespoten. Deze ontwikkelaar, meestal wit van kleur, werktnet als het ouderwetse vloeiblad: het zuigt de rode vloei-stof uit de onvolkomenheden op. Er tekenen zich dus in dewitte stof rode lijnen of stippen af. Hier ter plaats zijn dusoppervlakte onvolkomenheden aanwezig. Deze methode isook bekend onder de naam "dye-check".Voor een beknopte werkwijze van deze methode wordtverwezen naar figuur 6.3.

figuur 6.3 Penetrant onderzoek

Zoals opgemerkt: door de eenvoud wordt deze methodeveelvuldig verkeerd uitgevoerd. De intrektijd van de rodevloeistof in de oppervlakte-onvolkomenheden is al genoemd.Een tweede fout kan zijn, dat men met een te grote hoe-veelheid van de reinigingsvloeistof de rode stof uit de on-volkomenheden spoelt.Als derde fout kan de ontwikkelaar zo dik worden aange-bracht, dat de rode stof niet tot aan het oppervlak ervankan doordringen.En als laatste: de ontwikkelaar moet de tijd krijgen de rodevloeistof op te zuigen. Interpretatie van de resultaten moetplaats vinden ca. 10 - 15 minuten na het aanbrengen vande ontwikkelaar.

Deze onderzoeksmethode levert geen direct bewijsmate-riaal en protocol op; ook hier zal de onderzoeker zelf eenrapport moeten opstellen, al of niet met foto's als bewijs-materiaal.Deze methode kan op zowel magnetische (ferro), alsook opniet magnetische (non-ferro) materialen worden uitgevoerd.

De norm ISO 3452-1 "Niet-destructief onderzoek - pene-trant onderzoek - Algemene uitgangspunten" geeft de uit-voering van deze onderzoeksmethode weer, terwijl de norm

14

NEN EN 1289: " Niet destructief onderzoek van lassen -Penetrant onderzoek van lassen - Aanvaardbaarheidsni-veau's" bij de uitvoering van het onderzoek een belangrijkdocument is.

6.2 Inwendig materiaalonderzoekMet deze onderzoeksmethoden krijgt men inzicht in onvol-komenheden die zich in het materiaal bevinden en die nietaan het oppervlak komen. Tot deze groep van methodenbehoren: het ultrasoon onderzoek; het radiografisch onderzoek.

6.2.1 Ultrasoon onderzoekBij deze methode, vaak afgekort tot US-onderzoek, maaktmen gebruik van de eigenschap dat geluid met een zeerhoge frequentie zich kan voortplanten door metalen. Desnelheid van het geluid is een materiaalconstante en ligttussen de 3,2 en 5,9 km/sec. Wordt het geluid op eenplaats uitgezonden en op een andere plaats opgevangen,dan kan, aan de hand van de gemeten tijd tussen zendenen ontvangen, de afgelegde weg worden berekend. Dankzij de moderne elektronica kan dit zeer snel geschieden enkan een en ander op een beeldscherm worden weergegeven.In figuur 6.4 is het principe weergegeven van het ultra-soon onderzoek; in dit geval het meten van een plaatdikte,waarbij een aparte zender en ontvanger wordt gebruikt.

figuur 6.4 Principe van het ultrasoon onderzoek

Bovendien is het zo dat, net als bij het biljarten de bal vande tafelrand terugkaatst, geluid op een scheidingsvlak ookwordt teruggekaatst. Hierdoor kan men de zender en ont-vanger in één huis, de zogenaamde taster, onderbrengen.

Door de zender en de ontvanger beide onder een hoek teplaatsen in de taster en met de taster over het plaatopper-vlak te schuiven, kan met het gereflecteerde geluid, afkom-stig van bijvoorbeeld een defect in een lasnaad, de plaatsvan het defect bepaald worden. Figuur 6.5 geeft een enander weer. Met deze onderzoeksmethode kunnen zowelvolumetrische als ook vlakke fouten worden gevonden.

Deze laatste categorie is moeilijker te vinden. Worden der-gelijke fouten verwacht in een lasnaad, dan moet de onder-zoeker bekend zijn met de lasvorm. Hierop moet hij zijnstraalvorm en gevoeligheid van meten instellen.Het voordeel van een ultrasoon onderzoek is, dat men vrijnauwkeurig de diepte van het defect kan bepalen.Belangrijke normen zijn: NEN-EN 1713 "Niet-destructief onderzoek van lassen

- Ultrasoon onderzoek - Karakterisering van fouten in lassen"; NEN-EN 1714 "Niet destructief onderzoek van lassen

- Ultrasoon onderzoek van lasverbindingen".

De hedendaagse technische ontwikkelingen hebben het mo-gelijk gemaakt om, in plaats van het handmatig bewegenvan de taster langs de lasnaad, dit gemechaniseerd te doen.Bovendien kan het resultaat digitaal worden opgeslagen,waardoor het mogelijk is geworden in alle rust de resultatenop een computerscherm te evalueren.

figuur 6.5 Ultrasoon lasonderzoek

6.2.2 Radiografisch onderzoekBij het radiografisch onderzoek maakt men gebruik van hetfenomeen dat röntgenstralen door een metaal dringen eneen aan de andere zijde van de wand aangebrachte gevoe-lige plaat "belichten". Ter plaatse van volumetrische defec-ten in het metaal zal minder straling op de film komen endaar zal de film meer "zwarting" vertonen. Op de film teke-nen zich na het ontwikkelen de gevonden fouten af. Opwelke diepte deze fouten aanwezig zijn, is meestal niet afte leiden van de film.Het vinden van inwendige scheuren met deze methode kanalleen, indien deze evenwijdig aan de straling lopen.

Er zijn twee soorten van straling, namelijk een die door eenröntgenbuis wordt opgewekt en een ander die door eenradioactieve bron wordt uitgestraald. In het eerste gevalspreekt man van röntgenonderzoek en in het tweede gevalvan gammagrafisch onderzoek.

6.2.2.1 RöntgenonderzoekZoals gezegd wordt hierbij de straling in een röntgenbuisopgewekt. Het betreft hier dus elektrisch opgewekte stra-ling, hetgeen inhoudt dat deze onderzoeksmethode alleenkan plaatsvinden daar waar elektriciteit voorhanden is. Hetprincipe van deze methode is weergegeven in figuur 6.6.

figuur 6.6 Röntgenonderzoek

De tijdsduur van het doorstralen kan door de onderzoekerworden geregeld met behulp van een regelkast.

15

6.2.2.2 Gammagrafisch onderzoekBij deze methode wordt gebruikgemaakt van de natuurlijkestraling van radioactieve bronnen (isotopen) zoals bijvoor-beeld Iridium 192. Voor het stralen wordt de bron uit een"dichte" container via een afstandsbediening naar de plaatsvan doorstraling bewogen. Bij deze methode is men nietplaatsgebonden voor wat betreft de aanwezigheid vanelektriciteit.In figuur 6.7 is het principe van deze methode weergegeven.

figuur 6.7 Gammagrafisch onderzoek

6.3 Overige onderzoeksmethoden.Naast de genoemde en besproken niet-destructieve onder-zoekstechnieken zijn er enkele die hier niet besproken wor-den. Te denken valt aan bijvoorbeeld wervelstroomonder-zoek, lekdetectie testen, gemechaniseerd ultrasoon onder-zoek en dergelijke.

7 ReparatieplanVoordat met het daadwerkelijk uitvoeren van de reparatiewordt aangevangen, is het aan te bevelen, zoals uit hetschema van figuur 3.1 blijkt, een reparatieplan op te stellen.In dit plan komen de volgende stappen aan de orde: Vaststellen van de oorzaak van het defect (§ 7.1); Karakterisering van de lasplaats (§ 7.2); Verwijderen van het defect (§ 7.3); Voorbewerking (§ 7.4); Keuze lasproces (§ 7.5).

7.1 Vaststellen van de oorzaak van het defectZoals uit de behandeling van zowel de slijtage- als de cor-rosievormen is gebleken, vergt iedere vorm een ander toete passen materiaal voor de bedekkingslaag. Duidelijk isdat het vaststellen van de juiste oorzaak van het opgetre-den defect noodzakelijk is. Naast de bespreking van eenaantal defecten in deze publicatie, kan de eerder genoem-de voorlichtingspublicatie (VM 108) behulpzaam zijn.

7.2 Karakterisering van de lasplaatsHieronder moet worden verstaan het inventariseren van devolgende punten: identificatie van het te lassen basismateriaal; onder welke omstandigheden moet het laswerk worden uit-

gevoerd (in een werkplaats, buiten, op grote hoogte, watzijn de weersomstandigheden als buiten gelast moet worden);

welke processen kunnen onder de gegeven omstandig-heden worden toegepast;

is lastoevoegmateriaal verkrijgbaar voor het toe te pas-sen lasproces;

hoe groot is de reparatieplek.

Als de omstandigheden voor de reparatie bekend zijn, metandere woorden: de reparatieplaats is gekarakteriseerd,kan tot het opstellen van een reparatieprocedure wordenovergegaan.

Tot deze procedure behoren: het verwijderen van het defect; eventueel voorwarmen; uitvoeren van het lassen zelf; inspectie en onderzoek; nazorg.

Als tekeningen van het te repareren onderdeel beschikbaarzijn is het vaststellen van het te repareren basismateriaaleenvoudig. Zijn geen gegevens voorhanden, dan zal op deeen of andere manier het te repareren type basismateriaalmoeten worden vastgesteld. Op het herkennen van basis-materialen is in hoofdstuk 5 ingegaan.

7.3 Verwijderen van het defectVerwijdering van defecten kan plaats vinden met één vande volgende methoden (of combinaties daarvan): slijpen,hakken en/of gutsen.Men moet er zeker van zijn dat het defect volledig is ver-wijderd! Tussentijdse inspectie met één van de in hoofd-stuk 6 genoemde onderzoeksmethoden is aan te bevelen.Men moet zich wel realiseren dat scheuren ten gevolge vanslijpen en hakken dichtgedrukt kunnen worden, zodat zij bijeen visuele inspectie niet opgemerkt behoeven te worden.

Bij het koolbooggutsen is het noodzakelijk dat men beschiktover een stroombron met voldoende vermogen, een openspanning van minimaal 80 V, alsook over voldoende pers-lucht, zowel in hoeveelheid als druk (minimaal 600 l perminuut bij een druk van 7 bar). Indien men niet over dejuiste installatie beschikt, treden voortdurend kortsluitingentussen elektrode en werkstuk op, met als gevolg koolstof-opname op de flank van de lasnaad. Naslijpen is in datgeval absolute noodzaak!Bovendien moeten staalsoorten, die voor het lassen dienente worden voorgewarmd, ook voor het gutsen wordenvoorgewarmd. In deze wordt verwezen naar de normNEN-EN 1011: "Booglassen van metallische materialen,deel 1: Algemene voorwaarden" en deel 2: "Het lassenvan ferritische staalsoorten".

7.4 VoorbewerkingDoorgaans zal de lasnaadvoorbewerking gelijk met het ver-wijderen van het defect plaatsvinden. Er moet gezorgdworden voor een vloeiend verloop van de lasnaad naar hetoppervlak van het werkstuk. Hierdoor kunnen allerlei narig-heden achteraf worden voorkomen.

7.5 Keuze lasprocesIn principe komt ieder lasproces voor toepassing bij eenreparatie in aanmerking. Echter, er is een aantal factorendie de keuze van het proces beïnvloeden. Voorbeeldenhiervan zijn: Indien de reparatie buiten moet worden uitgevoerd, zal

eerder worden gekozen voor het lassen met beklede elek-troden of met gasloze gevulde draad, dan dat er wordtovergegaan tot het bouwen van een volledige tent waar-binnen een booglasproces onder gasbescherming kanworden toegepast.

Als de reparatie op bijvoorbeeld grote hoogte moet wordenuitgevoerd, zal eerder worden gekozen voor een proceswaarbij relatief kleine en lichte lasapparatuur kan wordeningezet. Hierbij zal veelal worden overgegaan tot toepas-sing van het lassen met beklede elektroden, waarbij demoderne inverter stroombronnen kunnen worden gebruikt.

De toepassing van een bepaald proces is ook afhankelijkvan de verkrijgbaarheid van het gewenste lastoevoegma-teriaal. Zo is bijvoorbeeld het assortiment aan massievelasdraden voor MAG-oplassen van slijtvaste lagen aan-zienlijk beperkter dan het assortiment beklede elektrodenen gevulde draden.

In het algemeen zijn de processen die het eerst in aanmer-king komen voor het uitvoeren van een reparatie het lassenmet beklede elektroden, alsmede het MIG/MAG lassen metmassieve dan wel gevulde draden.

7.6 Keuze lastoevoegmateriaal7.6.1 Oplassen slijtvaste lagenOmdat de omstandigheden nagenoeg oneindig kunnenvariëren, bestaat er geen lijst aan de hand waarvan voor

16

alle situaties een optimale oplaslegering kan worden geko-zen. De keuze moet gebaseerd zijn op de volgende moge-lijkheden:1. ervaring in het eigen bedrijf;2. advies van leveranciers van oplaslegeringen;3. informatie uit literatuur voor ongeveer gelijke situaties;4. inzicht in optredende slijtagemechanismen;5. kennis van de eigenschappen van oplasmaterialen;6. resultaten uit doelgericht slijtageonderzoek.

De punten 1 tot en met 3 hebben betrekking op reeds aan-wezige specifieke kennis binnen het bedrijf zelf, bij de leve-rancier van oplasmaterialen of bij derden. In feite komendeze drie punten neer op het toepassen van opgebouwdeervaring uit de praktijk. Lukt het niet om op die manier eengoede keuze te maken, dan moet toevlucht worden geno-men tot de punten 4 tot en met 6. Dit zal vooral het gevalzijn bij nieuwe constructies, reparaties of wanneer de be-staande opgelaste deklaag niet voldoet.

7.6.2 Beproevingsmethoden slijtvaste lagenEr zijn verschillende methoden ter beproeving van slijtvasteoplassingen. Velen daarvan zijn gestandaardiseerd. Echter,men moet er van uitgaan, dat deze beproevingsmethodeafwijken van de werkelijke situatie waaraan de oplassingwordt blootgesteld. Veel van deze beproevingen zijn verge-lijkingsproeven: verschillende oplaslegeringen worden on-der dezelfde condities beproefd. Bekend zijn onder meer derubberwiel slijtproef, de straalslijtageproef, de schuurpapier-proef en de slurryproef

Bij de rubberwiel slijtproef (zie figuur 7.1) wordt een tebeproeven proefblokje met een constante kracht tegen eenrubberen schijf gedrukt, terwijl een abrasief medium tussenschijf en monster wordt gevoerd. Na een bepaalde beproe-vingstijd wordt de gewichtsafname van het monster bepaalden uitgedrukt in procenten van dat van staal type S235.

figuur 7.1 Rubberwiel slijtproef

Bij de straalslijtageproef, zie figuur 7.2, wordt straalgritgedurende een bepaalde tijd op het te beproeven monstergestraald. Ook nu is de gewichtsafname van het monstereen maat voor de slijtagebestendigheid.

figuur 7.2 Straalslijtageproef

Bij de schuurpapierproef (figuur 7.3) wordt het monsteronder een constante druk gedurende een bepaalde tijd opeen ronddraaiend schuurpapier gedrukt. Ook nu is de ge-wichtsafname een maat voor de slijtbestendigheid

figuur 7.3 Schuurpapierproef

Bij de slurryproef (figuur 7.4) wordt het monster gedurendeeen bepaalde tijd in bijvoorbeeld een water-zandmengselrondgedraaid. Het zal duidelijk zijn dat de gewichtsafnameeen maat voor de slijtbestendigheid is.

figuur 7.4 Slurryproef

Voor meer informatie over de verschillende slijtageproevenwordt verwezen naar de eerder genoemde voorlichtings-publicatie VM 108 - "Corrosiebestendige en slijtvasteoppervlaktelagen door oplassen en thermisch spuiten".

Zoals eerder opgemerkt is het voorspellen van de meestegeschikte oplaslegering alleen mogelijk in algemene termen.Hiervoor is, naast het eventueel gedrag bij een van de slij-tageproeven, veel ervaring nodig. Toch is er een aantalhulpmiddelen waarmee men de richting van zoeken kanbepalen. De matrix in figuur 7.5 is zo'n hulpmiddel.

laag weerstand tegen abrasieve slijtage hoogaustenitische

Mn- enCr-Mn stalen

laag gelegeerdestalen

wolfraamcarbidecomposieten

laag

weerstandtegen hogetemp. encorrosie

hoog

martensitische roestvaste stalen

austenitischeCr-Ni stalen snelstalen

austenitische enmartensitischehoog Cr stalen

legeringen op basis van Co en Ni

laag weerstand tegen stootbelastingen hoog

figuur 7.5 Kenmerkende eigenschappen van de belangrijkstegroepen oplasmaterialen

7.6.3 Oplassen corrosievaste lagenBekend is dat de bekende roestvaste staalsoorten iederhun specifieke toepassing hebben. Zij worden dan ook ge-kozen voor die toepassing op grond van hun specifiekecorrosiebestendigheid in een bepaald milieu.Zo kunnen natuurlijk ook deze legeringen worden opgelastop een dragermateriaal om dit bestand te maken tegen eencorrosieve aantasting. Hiertoe is een scala aan lastoevoeg-materialen voor de meest toegepaste lasprocessen beschik-baar.

17

In de eerder genoemde voorlichtingspublicatie (VM 108) iseen groot aantal voorbeelden hiervan gegeven.Bovendien worden de verschillende corrosiebeproevingengenoemd.

7.6.4 OpmengingBij het oplassen van zowel slijtvaste alsook corrosievastelagen speelt de vermenging van het lastoevoegmateriaalmet het basismateriaal een grote rol. De opmenging isafhankelijk van onder andere de volgende factoren: lasstroomsterkte; boogspanning; voortloopsnelheid; toegepaste beschermgas bij het MAG-lassen; overlap van de lasrups met de vorig gelegde lasrups.

Zo gelden als richtwaarden voor opmengpercentages: Oplassen met beklede elektroden: 30 - 40%; MAG-oplassen: 25 - 40%; MIG-oplassen: 25 - 40%; Onder poeder oplassen met draad: 25 - 70%; Oplassen onder poeder met band: 15 - 25%; Elektroslakoplassen met band: 5 - 20%.

Bovenstaande opmengpercentages leren ons dat, wil mende juiste eigenschappen bereiken die door de fabrikant vande lastoevoegmaterialen in hun documentatie is opgeno-men, men voor het lassen met beklede elektroden in mini-maal drie lagen moet oplassen. Voor het oplassen onderpoeder met band kan veelal met twee lagen worden vol-staan, terwijl bij het elektroslakoplassen met band veelalmet slechts één laag kan worden volstaan. Hierbij wordtdan meestal van een iets overgelegeerde lasband uitgegaan.

7.6.5 VerbindingslassenBij een reparatie kunnen hoge spanningen optreden in degrondlaag bij het maken van de doorlassing. In dat gevalkan worden overwogen een lastoevoegmateriaal toe tepassen met een lagere vloeigrens dan het te repareren ba-sismetaal zelf. Deze lastoevoegmaterialen worden ook welde "low-yield" toevoegmaterialen genoemd. Het voordeelis dat de nodige rek gemakkelijk door deze toevoegmate-rialen kan worden geleverd.Bovendien moet men in het achterhoofd houden dat, zekerbij reparaties in ferritische staalsoorten waarbij hoge span-ningen worden verwacht, lastoevoegmaterialen moetenworden gebruikt die een laag gehalte aan waterstof hebben.Hierdoor kunnen de zogenaamde "waterstofscheuren", ookwel koudscheuren genoemd, worden voorkomen.

8 Thermische voor- en nabehandelingDe keuze van een thermische voor- en nabehandeling isafhankelijk van een aantal factoren, waarvan de belang-rijkste zijn: de samenstelling van het basismateriaal; de dikte van het te lassen materiaal; het spanningsniveau; de warmte-inbreng tijdens het lassen; de omgevingstemperatuur; de restspanningen na het lassen; de hoeveelheid diffundeerbare waterstof van het lastoe-

voegmateriaal.

Thermische behandelingen bij het lassen kunnen zijn: voorwarmen voor het lassen; aanhouden van de tussenlagentemperatuur (de zoge-

naamde interpass temperatuur); waterstofarmgloeien; spanningsarmgloeien; toepassen van de zogenaamde "temperbead methode".

Voor deze warmtebehandelingen wordt verwezen naar devoorlichtingspublicatie VM 128 - "Warmtebehandelingenvan staal", waarin de warmtebehandelingen uitgebreidworden besproken.

8.1 VoorwarmenWerkstukken worden voor aanvang van het lassen voorge-warmd om de snelheid van afvoer van de laswarmte teverlagen. Hiermee bereikt men dat het optreden van hardezones in daartoe gevoelige staalsoorten wordt voorkomen.

8.2 TussenlagentemperatuurDe tussenlagentemperatuur is die temperatuur die een be-paald punt in de lasnaad mag hebben, voordat de lasboogdat punt weer passeert. Beperking van deze temperatuurlaat het staal alsook het lasmetaal zijn taaiheid behouden.

8.3 Meten van de voorwarm- en tussenlagen-temperatuur

Uiteraard is het op de juiste wijze meten van de voorwarm-temperatuur van belang. Ook dit onderwerp wordt in devoorlichtingspublicatie VM 128 - "Warmtebehandelingenvan staal" uitgebreid behandeld.

8.4 WaterstofarmgloeienHet doel van het waterstofarmgloeien is er voor te zorgen,dat het eventueel in het lasmetaal aanwezige waterstofwordt uitgedreven. In het algemeen is de temperatuur voordeze behandeling, ook wel nawarmen of soaken genoemd,ca. 250 ºC; de houdtijd is ca. 2 uur.Ook heeft het nawarmen het voordeel dat aanwezige krimp-spanningen zich meer gelijkmatig kunnen verdelen rond delasplaats. Zie ook de voorlichtingspublicatie VM 128 - "Warm-tebehandelingen van staal".

8.5 SpanningsarmgloeienDoel van het spanningsarmgloeien is door een warmte-behandeling de hoogte van de inwendige spanningen, ont-staan door onder andere het lassen, te doen afnemen. Detemperatuur hiervan is voor ongelegeerd staal ca. 580-620 ºC.Zie ook de voorlichtingspublicatie VM 128 - "Warmtebe-handelingen van staal".

8.6 Temperbead methodeBij het verbindingslassen is het nagenoeg altijd aan te beve-len een meerlagen techniek toe te passen. Voor het vullenvan de naad moet altijd aan de laskant worden begonnen,zodat met de warmte van de daarop aangebrachte lasrupsook de overgangszone wordt uitgegloeid. Bij het vullen vaneen lasnaad zoals aangegeven in figuur 8.1 vindt dit uit-gloeien plaats.

figuur 8.1 Juiste wijze van vullen van een lasnaad, waarbijde laatst gelegde lasrups de vorige uitgloeit, dezogenaamde "temperbead methode".

Echter, het op deze wijze leggen van de sluitlaag is nietaltijd mogelijk. Denk aan het sluiten van een V-naad uit dezij (positie PC). Hierbij legt men de laatste lasrups boven inde naad. Hierna wordt geen lasrups meer gelegd die deharde zone naast de las uitgloeit.Met de zogenaamde "temperbead methode" last men opca 1,5 mm naast de smeltlijn bovenop de laatstgelegdelasrups nog een kleine rups, waarvan de warmte de hardezone uitgloeit. In figuur 8.2 is dit schematisch weergegeven.

18

figuur 8.2 Tempersnoer

8.7 Overige nabehandelingstechniekenOm de spanningen die zijn ontstaan door het krimpen vanhet lasmetaal te verlagen, is als warmtebehandeling hetspanningsarmgloeien genoemd.Als nadeel van het spanningsarmgloeien moet worden ge-noemd, dat er ontoelaatbare vervormingen kunnen ontstaandoordat vloeien in het materiaal optreedt.

Een andere methode om de spanningen te doen afnemenis het spanningsarmtrillen. Bij deze methode wordt hetwerkstuk in trilling gebracht en wel in de frequentie van heteigen trillingsgetal. Ook door deze trillingsenergie vindt eenherordening van de inwendige spanningen plaats, zodathet niveau van de spanningen afneemt. Een voordeel vanhet spanningsarmtrillen is dat er geen vervormingen vanhet werkstuk optreden.

Scherpe materiaalovergangen zoals kerven naast lasrupsenkunnen, bij een wisselende belasting, aanleiding zijn tothet ontstaan van vermoeiingscheuren. Ook hoge piekspan-ningen (trekspanningen) kunnen onder invloed van de wis-selende belasting meewerken aan het ontstaan van vermoei-ingsscheuren. Kunnen de hoge trekspanningen wordenomgezet in drukspanningen, dan zal de vermoeiingssterktetoenemen. Een methode om drukspanningen aan te bren-gen is het zogenaamde Ultrasonic Impact Treatment, afge-kort tot UIT. Bij deze methode kunnen via het in een hogefrequentie brengen van trilnaden, drukspanningen naast delas worden geïntroduceerd.

9 Bewaking van de kwaliteitHet is van belang dat de kwaliteit van de reparatie goed is.Om dit te bereiken staan ons enkele "hulpmiddelen" terbeschikking: de lasmethodebeschrijving en lasmethodekwalificatie; de lasserskwalificatie.

9.1 Lasmethodebeschrijving en de -kwalificatieDe methode van lassen wordt in eerste instantie beschre-ven in de z.g. lasmethodebeschrijving (WPS of LMB ge-noemd). In deze WPS worden alle relevante details nauw-keurig vastgelegd, zodanig dat de lasser precies weet water van hem wordt verlangd. Een WPS wordt beschreven inNEN-EN-ISO 15609-serie "Beschrijving en goedkeuren vanlasmethoden voor metalen - Lasmethodebeschrijving".Natuurlijk is een beschrijving niet voldoende en zal er moe-ten worden aangetoond dat een aldus gelegde las aan degestelde eisen voldoet. In dat geval moet de WPS wordengekwalificeerd door bijvoorbeeld een proeflas te maken.Dit wordt in detail beschreven in de EN ISO 15614-serie"Beschrijving en goedkeuren van lasmethoden voor meta-len - Lasmethodebeproeving".Deze werkwijze voor het verkrijgen van een goedgekeurdeWPS kent nog enkele alternatieve methoden die wordenbeschreven in: NEN-EN-ISO 15610 "Beschrijving en goedkeuren van las-

methoden voor metalen - Goedkeuring op basis van be-proefde lastoevoegmaterialen";

NEN-EN-ISO 15611: Beschrijving en goedkeuren vanlasmethoden voor metalen"- Goedkeuring op basis vanopgedane ervaring";

NEN-EN-ISO 15612 "Beschrijving en goedkeuren vanlasmethoden voor metalen - Goedkeuring op basis vaneen standaard lasmethode";

NEN-EN-ISO 15613 "Beschrijving en goedkeuren vanlasmethoden voor metalen - Goedkeuring op basis vaneen lasproef voor aanvang van de productie".

Zoals gemeld, is een gekwalificeerde methode niet altijdvereist, maar volgens NEN EN 1011 zal men bij de uitvoe-ring van laswerk ook moeten beschikken over een gekwali-ficeerde reparatiemethode.

9.2 LasserskwalificatieIndien nog gekwalificeerde lassers kunnen worden ingezetvoor het uitvoeren van de reparatie, is dit een extra bijdrageaan het laten slagen van de reparatie.De norm NEN EN 287-1; "Het kwalificeren van lassers -Smeltlassers - deel 1: staal" is een goede basis voor hetdoorvoeren van de reparatie indien het lassen handmatigwordt uitgevoerd. Wordt de reparatie geheel mechanischdan wel automatisch uitgevoerd, dan komt voor het kwali-ficeren van lassers norm NEN EN 1418: "Laspersoneel -Het kwalificeren van bedieners van lasmachines voor smelt-lassen en instellers van weerstandlasapparatuur voor ge-heel mechanisch en automatisch lassen van metallischmaterialen" om de hoek kijken.

Kijk voor meer informatie in de VM 85 "Kwaliteitsborgings-aspecten bij de vervaardiging van gelaste constructies".

10 SlotwoordDeze voorlichtingspublicatie is bedoeld als een handleidingvoor het aanpakken en uitvoeren van reparaties door middelvan lassen. Het is onmogelijk om voor alle reparaties eenpasklaar antwoord of een pasklare oplossing te geven.Vandaar dat deze publicatie een leidraad is, aan de handwaarvan men stap voor stap de invloedsfactoren die leidentot een goede en verantwoorde reparatie kan doorlopen.Daar reparatielassen in veel gevallen om specialisme vraagt,is het verstandig om, indien men twijfelt aan de aanpak enuitvoering van lasreparaties, specialisten te raadplegen.Informatie vooraf met een gedegen voorbereiding van deaanpak kost tijd. Maar als een reparatie meermalen moetworden uitgevoerd, omdat ondoordacht te werk is gegaan,zullen de totale reparatiekosten hoger uitkomen dan nodigis. Hier geldt feitelijk de spreuk: Meten is weten en gissenis missen!

11 Literatuurverwijzing[1] NEN-EN 287-1: Het kwalificeren van lassers - Smelt-

lassers - deel 1: staal.[2] NEN-EN 970: Lassen - Visueel onderzoek aan gesmelt-

laste verbindingen.[3] NEN-EN 1011-1: Het lassen van metallische materialen

- Algemene voorwaarden.[4] NEN-EN 1011-2: Het lassen van metallische materialen

- Het lassen van ferritische staalsoorten.[5] NEN-EN 1289: Niet destructief onderzoek van lassen

- Penetrant onderzoek van lassen - Aanvaardbaar-heidsniveau's.

[6] NEN-EN 1290: Niet destructief onderzoek van lassen- Methode.

[7] NEN-EN 1291: Niet destructief onderzoek van lassen- Aanvaardbaarheidsniveau's.

[8] NEN-EN 1418: Laspersoneel - Het kwalificeren vanbedieners van lasmachines voor smeltlassen en instel-lers van weerstandlasapparatuur voor geheel mecha-nisch en automatisch lassen van metallisch materialen.

[9] NEN-EN 1713: Niet-destructief onderzoek van lassen- Ultrasoon onderzoek - Karakterisering van fouten in lassen.

19

[10] NEN-EN 1714: Niet destructief onderzoek van lassen- Ultrasoon onderzoek van lasverbindingen.

[11] ISO 3452-1: Niet-destructief onderzoek - penetrantonderzoek - Algemene uitgangspunten.

[12] NEN-EN-ISO 5817: Lassen - Smeltlasverbindingen instaal, nikkel, titanium en hun legeringen (laserlassenen elektronenbundel uitgezonderd) - Kwaliteitsniveausvoor onvolkomenheden.

[13] NEN-EN-ISO 6520: Lassen en verwante processen -Indeling van geometrische onvolkomenheden inmetalen - Deel 1: Smeltlassen.

[14] NEN-EN-ISO 15609: Beschrijving en goedkeuren vanlasmethoden voor metalen - Lasmethodebeschrijving.

[15] NEN-EN-ISO 15610: Beschrijving en goedkeuren vanlasmethoden voor metalen - Goedkeuring op basisvan beproefde lastoevoegmaterialen.

[16] NEN-EN-ISO 15611: Beschrijving en goedkeuren vanlasmethoden voor metalen - Goedkeuring op basisvan opgedane ervaring.

[17] NEN-EN-ISO 15612: Beschrijving en goedkeuren vanlasmethoden voor metalen - Goedkeuring op basisvan een standaard lasmethode.

[18] NEN-EN-ISO 15613: Beschrijving en goedkeuren vanlasmethoden voor metalen - Goedkeuring op basisvan een lasproef voor aanvang van de productie.

[19] "Slijtage en corrosie; Voorkomen en repareren."H.J.M. Bodt, A. Kraak en W. Pors, NIL bestelnummerNIL: V950907.

[20] VM 108: "Corrosiebestendige en slijtvaste oppervlakte-lagen door oplassen en thermisch spuiten"; FME.

[21] Voorlichtingspublicatie VM 128 "Warmtebehandelingenvan staal"; FME.

[22] "Modificatie van een installatie - Schade aan eenrvs-leiding"- L. Brandsma; Lastechniek 2 -2005.

[23] "Warmtebehandelingen - Uitvoer en nazorg vanlasreparaties"- W. Pors: Lastechniek 2 -2005.

[24] "Ultrasonic Impact Treatment Technologie (UIT)" -H. Pieper; Lastechniek 2 -2005.

[25] "Reparatie en NDO - Een brug te ver" - A. de Roode;Lastechniek 2 -2005.

[26] "Reparatie met laser - Voordelen van een onconven-tionele methode: - J. Dijk; Lastechniek 2 -2005.

20

Bijlage 1Onderzoeksmethoden voor diverse materialen

Staalsoorten

tabel B.1 Overzicht van proeven voor staalsoorten

soort proef toelichting constructiestaal veredelingsstaal machinestaalVonkenproef Vonktekening

middellange tot lange vonkenbun-del, donker tot lichtgeel in hetbrandende gedeelte, weinig naaldenof speerpunten

middellange tot lange vonkenbun-del, lichtrood tot donkergeel, lichterbij het spreiden, lange speerpuntenen naalden

middellange vonkenbundel,donkergeel tot geel in hetbrandende gedeelte, fijne naaldenof fijnvertakte speerpunten

Magneetproef MagnetischLicht magnetischNiet magnetisch

Magnetisch Magnetisch Magnetisch

Visuele inspectie vana) onderdeelb) breukvlak

oppervlaktegesteldheid,uiterlijk en structuur

geometrie eventuele aanduidingen aanwezige vervorming

en/of scheuren

Onderdeel of constructie geroestBreukvlak: fijnkorrelig en dof grijsbij aanzienlijke vervormingen,soms glanzend bij brosse breuk

Onderdeel of constructie roestendBreukvlak: fijnkorrelig en dof grijsbij aanzienlijke vervormingen englanzend bij geringe vervorming

Onderdeel geroestBreukvlak: fijnkorrelig en zoweldof grijs als glanzend

Verspaningsproef spaanvorming oppervlak na bewerken

Lange lintspaan en gemakkelijk teverspanenOppervlak relatief ruw na verspanen

Lange lintspaan, minder gemakke-lijk te bewerkenOppervlak gladder dan bij construc-tiestaal

Korte spanen, grote spaankrachtRelatief glad bewerkt oppervlak

Hardheid eventueelte bepalen metbehulp van een vijl

reactie van het materiaal kleur van het gevijlde

materiaal

90-130 HBGemakkelijk te vijlen en dof grijsoppervlak na vijlen

150-180 HBVrij gemakkelijk te vijlen, dof grijsoppervlak na vijlen

Ca. 200 HBMinder gemakkelijk te vijlen, opper-vlak na vijlen grijs tot licht glanzend

Lasproef met laagkoolstof elektrode

Bepaling van de hardheidvan de las met een vijl

Goed te vijlen Minder goed te vijlen Moeilijk te vijlen

Vlamproefa) onderdeelb) spanen

smeltgedrag vorming van oxidehuid brandbaarheid

Dunvloeibare smelt, niet brand-baar bij smelten in lucht

Dunvloeibare smelt, niet brand-baar bij smelten in lucht

Dunvloeibare smelt, niet brand-baar bij smelten in lucht

Weegproef Bepaling soortelijk gewicht 7,85 g/cm3 7,85 g/cm3 7,85 g/cm3

Uit tabel B.1 volgt dat om onderscheid te maken tussen constructiestaal, veredelingsstaal en machinestaal het verschil inhardheid en bewerkbaarheid uitsluitsel moet geven. Met de slijpproef kan uit het vonkgedrag aanvullende informatieworden verkregen over de aard van het materiaal. Hoe hoger het koolstofgehalte van het materiaal, des te meer naaldenen speerpunten.

Roestvaste staalsoorten

tabel B.2 Overzicht van proeven voor roestvaste staalsoorten

soort proef toelichting austenitisch roestvast staal duplex roestvast staal ferritisch roestvast staalVonkenproef Vonktekening

middellange tot lange vonkenbun-del, geel tot lichtgeel, ononder-broken lijnen, geen sterren

magere, korte vonkenbundel,lichtrood tot lichtgeel, is zo nu endan verdeeld in kleine naalden ofspeerpunten

Magneetproef MagnetischLicht of niet magnetisch

Niet magnetisch Licht magnetisch Magnetisch

Visuele inspectie vana) onderdeelb) breukvlak

oppervlaktegesteldheid,uiterlijk en structuur

geometrie eventuele aanduidingen aanwezige vervorming

en/of scheuren

Onderdeel of constructie nietgeroest, dof glanzend oppervlakBreukvlak: grofkorrelig en glanzendAanzienlijke vervorming bij breuk

Onderdeel of constructie nietgeroest, dof glanzend oppervlakBreukvlak: fijnkorrelig en glanzendGrote vervorming bij breuk

Onderdeel of constructie nietgeroest, glanzend oppervlakBreukvlak: fijnkorrelig en glanzendMinder grote vervorming bij breuk

Verspaningsproef spaanvorming oppervlak na bewerken

Lange lintspaan en lastig te ver-spanenOppervlak relatief ruw na verspanen

Lange lintspaan, gemakkelijker tebewerken dan austenitisch RVSen oppervlak gladder

Lange spanen, grotere spaankrachtdan bij austenitisch RVSRelatief glad bewerkt oppervlak

Hardheid reactie van het materiaal Gegloeid: 130-180 HBVerstevigd: tot 250 HB

Max. hardheid ca. 260 HB Gegloeid: 130-180 HBLicht martensitische soorten:160-210 HB

Weegproef Bepaling soortelijk gewicht 7,9 g/cm3 7,85 g/cm3 7,7 g/cm3

Het feit of een roestvast staal magnetisch, licht magnetisch of niet magnetisch is, is de belangrijkste indicatie voor hettype RVS. De vervorming bij breuk en de hardheid van het materiaal zijn de andere indicaties voor de soort. De vonken-proef biedt slechts geringe mogelijkheden om onderscheid te maken tussen deze materialen.

21

Bijlage 1 (vervolg)

Gietijzersoorten

tabel B.3 Overzicht van proeven voor gietijzersoorten

soort proef toelichting grijs gietijzer nodulair gietijzer wit gietijzerVonkenproef Vonktekening

korte en middellange vonkenbun-del, donkerrode lijnen, voor hetspreiden een beetje helderder, elkelijn vormt een donkerrode ster

lijkt op grijs gietijzer, maar ietslichter en meerdere sterren op eenlijn, sterren minder dicht

korte bundel donkerrode vonken,af en toe vorming van dezelfdesterren als bij grijs gietijzer

Magneetproef MagnetischLicht magnetischNiet magnetisch

Magnetisch MagnetischAustenitisch nodulair gietijzer isniet magnetisch

Magnetisch

Visuele inspectie vana) onderdeelb) breukvlak

oppervlaktegesteldheid,uiterlijk en structuur

geometrie eventuele aanduidingen aanwezige vervorming

en/of scheuren

Werkstuk is minder geroest dangietstaalBreukvlak is grofkorrelig, mat grijsen laat grafietsporen achter op devinger

Uiterlijk als van lamellair gietijzerHet breukvlak is eveneens grof-korrelig en grijs, maar aanzienlijkgrotere vervormingen zijn herken-baar

Met giethuid geen verschil metlamellair gietijzerBreukvlak heeft een zilverwittekleur

Verspaningsproef spaanvorming oppervlak na bewerken

Korte gladde en brosse spaan meteen lengte van ca. 3 mm

Middellange spaan Zeer moeilijk verspaanbaar, kleinegladde brosse spanen

Hardheid eventueelte bepalen metbehulp van een vijl

reactie van het materiaal kleur van het gevijlde

materiaal

Met giethuid moeilijk te vijlen,zonder giethuid goed te vijlenVingers worden zwart bij aanrakenvan het oppervlak

Als bij grijs gietijzer Niet te vijlen

Weegproef Bepaling soortelijk gewicht 7,2 g/cm3 7,2 g/cm3 7,7 g/cm3

De meest simpele methode om onderscheid te kunnen maken tussen lamellair en nodulair gietijzer is het geven van eentik met een hamer. Lamellair gietijzer geeft daarbij een dof geluid en nodulair gietijzer een helder geluid. De aard van hetbreukvlak is een andere belangrijke indicatie. Nodulair gietijzer kan aanzienlijk vervormen voordat er breuk optreedt, terwijllamellair gietijzer nauwelijks plastische vervormingen toelaat. Wit gietijzer is voornamelijk aan het witte breukvlak en dehoge hardheid te herkennen.

22

Bijlage 2Bepaling van het te onderzoeken materiaal

figuur B.1 Stroomschema bij het bepalen van de aard van het te onderzoeken materiaal

23

24