Een lasmethode kwalificatie is het praktische bewijs dat de lasmethode beschrijving, waarin alle relevante lasparameters binnen het betreffende lasproces in combinatie met het te lassen materiaal zijn vastgelegd en mits goed gevolgd kan leiden tot een las van voldoende sterkte en andere aan de las gestelde eigenschappen. In het algemeen moet een las tenminste dezelfde eigenschappen hebben als de minimaal gespecificeerde eigenschappen van het gelaste (basis)materiaal.

De lasmethode kwalificatieproef, bestaat uit:

• het daadwerkelijk lassen van een proefstuk volgens de lasmethode beschrijving, inclusief een eventuele warmtebehandeling na het lassen en eventuele reparatielassen ook weer gevolgd door warmtebehandelingen,
• niet destructief onderzoek (visueel onderzoek en radiografisch, ultrasoon, magnetisch, penetrant en/of lekdichtheid onderzoek), en
• destructief onderzoek (zoals trek, buig, kerfslag, hardheid en macroscopisch onderzoek, maar ook corrosie onderzoek), gericht op het opsporen van typische uitvoeringsfouten (bijv. onjuiste lasnaadvorm, laspositie of voorgeschreven lasparameters) of metaalkundige afwijkingen (bijv. verkeerde lagenopbouw, te hoge hardheid van de warmte beïnvloede zone, te lage kerfslagwaarde of verlies aan corrosievastheid).

Bij de lasmethode kwalificatieproef wordt dan ook rekening gehouden met de latere werkelijkheid tijdens de fabricage van een product. Daarbij valt te denken aan beperkte toegankelijkheid van de lasnaden, een zeer beperkte krimpmogelijkheid bij starre constructies (denk aan dikwandige doosvormige constructies) of een moeilijke inspecteerbaarheid van de lassen, en corrosie door het milieu tijdens gebruik.

Een lassers kwalificatie is het bewijs dat een lasser onder gegeven (bedrijf-, werkplaats-, montage) omstandigheden volgens een voorschrift (een aantoonbaar goede lasmethode beschrijving) in staat is gebleken een las te maken, die voldoet aan de daaraan in het van toepassing zijnde voorschrift gestelde eisen. In het algemeen moet een proeflas voor een lassers kwalificatie geen lasser fouten vertonen. Er wordt niet of veel minder dan bij een lasmethode kwalificatie gekeken naar de materiaal eigenschappen van de lasverbinding, maar vooral naar de vaardigheid van de lasser.

Bij de lassers kwalificatie wordt vooral gekeken naar de vaardigheid van de lasser en eventueel het begrip dat de lasser heeft van de lasmethode beschrijving.

Bij een lasser kwalificaties voor een operator van gemechaniseerde processen wordt beoordeeld of de operator in staat is volgens het voorschrift een (bij voorkeur ontregelde) lasmachine (robot e.a.) in te stellen en daarmee een goede las te produceren in een gegeven werkstuk (vaak één van een serie van bepaalde grootte) en materiaal. Een voorschrift hiervoor is bijvoorbeeld ASME Section IX, EN 287-1, AWS D1.1.

De lasser kwalificatieproef, bestaat in het algemeen uit:

• het daadwerkelijk lassen van een proefstuk volgens een goede lasmethode beschrijving (en daarbij ook beoordelen of de lasser begrip en kennis heeft van die lasmethode beschrijving), inclusief eventueel voorwarmen in de gewenste laspositie,
• niet destructief onderzoek (visueel onderzoek en radiografisch, ultrasoon, magnetisch, penetrant), en/of

De breukmechanica beschrijft de invloed die defecten hebben op wisselend of statisch belaste constructies of constructiematerialen. Voor constructies met defecten is het van belang om te weten of te onderzoeken hoe materiaal zich onder belasting nabij defecten gedraagt.

De mechanische eigenschappen (die temperatuur afhankelijk zijn) van het materiaal zijn sterk van invloed op de breuktaaiheid. Onderscheid kan gemaakt worden tussen

• materialen die zich nabij een defect elastisch gedragen, en
• materialen waarbij onder belasting uitgaande van de defecten beperkte plastische zones gevormd worden.

In geval van statische en semi-statische (overwegend statische) belastingen wordt het bezwijkgedrag van materialen met bovenstaand gedrag beschreven door

• lineair elastische breukmechanica (LEFM, bros materiaalgedrag), en
• elastisch-plastische breukmechanica (EPFM, taai materiaalgedrag).

Wat betreft elastisch of plastisch gedrag is behalve de mechanische eigenschappen van het materiaal (zoals bepaald met een trekproef) ook de bij belasting optredende spanningstoestand van groot belang. Hierbij speelt de mate van constraint (beperking van de vervorming of vervormingsverhindering), die wordt opgelegd door de constructie, een belangrijke rol. De mogelijkheid tot plastische vervorming wordt minder naarmate de wanddikte en stijfheid van de constructie toeneemt, doordat dan een 2-dimensionale spanningstoestand (zogenaamde plane stress) overgaat in een 3-dimensionale spanningstoestand (zogenaamde plane strain) optreedt. Hierdoor neemt effectief de vloeigrens van het materiaal (von Mises criterium) toe.

Vezelversterkte kunststoffen (VVK) worden vervaardigd door sterke glas-, aramide-, of koolstofvezels te binden door middel van kunstharsen, vaak polyesters of epoxy’s. Tijdens de fabricage of het gebruik van vezelversterkte onderdelen, waarbij in verband met de stijfheid van het onderdeel veelal ook nog gebruik gemaakt wordt van kernen van bijvoorbeeld schuim of zogenaamde honingraat, is het in een aantal gevallen van belang om te controleren op:

• de positionering van de vezels (willekeurig georiënteerd in mat, of georiënteerd volgens een vast patroon in weefsels, garens), bijvoorbeeld:
  • willekeurig
  • onder hoeken van i.h.a. 1 +/- 45 of 90 graden met de as-richting van het te maken onderdeel
• de wijze van aanbrengen van de vezels
  • spuiten
  • hand lay-out
  • machinaal wikkelen
• de wijze van aanbrengen van het hars
  • handmatig met de kwast
  • spuiten
  • geëmpregneerde vezel of weefsel

Die controle kan bestaan uit:

• bepaling van de stijfheid (elasticiteitsmodulus) van het VVK middels een buigproef
• bepaling van de laagopbouw door een verbrandingsproef
• bepaling van de vezel/harsverhouding door middel van een verbrandingsproef

Warmtebehandelingen kunnen, als deel van het fabricage of verwerkingsproces aan metalen worden gegeven. Een dergelijke warmtebehandeling kan twee verschillende doelen hebben. Namelijk: 1) verandering van de microstructuur van het materiaal, en dus verandering van de mechanische of corrosie eigenschappen van dat materiaal 2) verlaging van de inwendige materiaalspanningen in het materiaal of het metalen product. Een bijzonder derde doel, dat gecombineerd kan worden met bovenstaande twee doelen, kan zijn het laten diffunderen van atomen van stoffen, zoals koolstof (carboneren), stikstof (nitreren) of waterstof (waterstofarm gloeien).

In een aantal gevallen maakt het uitvoeren van een warmtebehandeling van een proefstuk deel uit van een onderzoek aan lasproefplaten of aanlasproefplaten, zoals Schielab die met grote regelmaat uitvoert. Maar ook bij schade onderzoek kunnen warmtebehandelingen een grote rol spelen, hetzij als oorzaak van de schade, hetzij als mogelijke remedie van toekomstige schades. Kennis met betrekking tot de zogenaamde fasediagrammen, de microstructuren en de effecten van de warmtebehandelingen (tijd, temperatuur, opwarmsnelheid en afkoelsnelheid) op de verschillende metalen, maar ook van de (praktische) mogelijkheden tot het uitvoeren van de warmtebehandelingen aan de specifieke constructies is dan van essentieel belang voor het verkrijgen van een juist resultaat of advies. Ook daarvoor kunt u bij Schielab terecht.

Onderstaand wordt een overzicht gegeven van de belangrijkste warmtebehandelingen aan metalen en lasverbindingen in metalen:

In de lastechniek worden twee groepen onderzoek onderscheiden, namelijk niet-destructief onderzoek (visueel onderzoek, radiografie (röntgen en gammastraling), ultrasoon onderzoek, penetrant en magnetisch onderzoek, wervelstroomonderzoek) en destructief onderzoek. Onder destructief onderzoek worden verstaan alle onderzoeken, waarbij het te onderzoeken object/monster kapot wordt gemaakt. Dit gebeurt door snijden, zagen, slijpen, knippen, frezen, draaien en boren. Hiermee worden delen zichtbaar gemaakt voor onderzoek of proefstukken gemaakt die vervolgens kunnen worden beproefd.

Een dergelijke proefstuk is bijvoorbeeld de trekstaaf. Trekstaven voor het uitvoeren van trekproeven ter bepaling van de mechanische eigenschappen, zoals de vloei- of rekgrens, de treksterkte, de breekrek en de insnoering. Bij een trekproef worden de trekstaven belast met een toenemende kracht totdat breuk optreedt. Tijdens de proef wordt de verlenging gemeten. Trekstaven kunnen worden gemaakt dwars over de las, om de sterkte van de las te bepalen, of van basismateriaal, in een richting dwars op de walsrichting of evenwijdig daaraan. Ook kunnen trekstaven in de dikterichting van een plaat of pijpmateriaal uitgenomen worden.
Om de kerftaaiheid of kerfslagwaarde, de weerstand van een materiaal tegen een plotselinge stootbelasting bij de ontwerptemperatuur, te bepalen, worden kerfslagstaven gemaakt.

Taaiheid is van belang voor materialen. Behalve de trekproef kan men ook een goede indruk van de taaiheid verkrijgen middels een buigproef. Een strook materiaal (vaak inclusief een las) wordt daarbij om een doorn gebogen. Deze doorn heeft een diameter, die afhankelijk is van het type (las)materiaal en de dikte van het proefstuk. In dit geval betekent scheuren over het algemeen falen.

Schade en metallografisch onderzoek maken in toenemende mate deel uit van het proces van totale kwaliteitsbeheersing, productcontrole en conditie bewaking. Hierbij spelen bedrijfseconomische en juridische overwegingen een belangrijke rol.

Als constructies of onderdelen van constructies falen of schade hebben opgelopen tijdens normaal gebruik of juist door blootstelling aan extreme condities (brand, explosies, agressieve milieu's, etc.), is het van belang de oorzaak van het falen en/of de omvang van de schade vast te stellen. Pas daarna kunnen de juiste maatregelen worden getroffen om herhaling van deze of soortgelijke incidenten te voorkomen. Eventueel noodzakelijke reparaties kunnen vaak pas op verantwoorde wijze worden uitgevoerd na schade of metallografisch onderzoek. Door tijdig onderzoek te laten uitvoeren, kan verder productieverlies door stilstand en schade aan het milieu wordt beperkt.

Ook kunnen eventuele schadeclaims van afnemers worden bestreden door middel van doelgericht onderzoek. Dit wordt steeds belangrijker, zeker sinds de invoering van de wet op de productaansprakelijkheid, waardoor de bewijslast bij de producent ligt.

Het uitvoeren van schadeonderzoek en het oplossen van materiaalkundige problemen (ook vanaf het ontwerpstadium) behoren tot het uitgebreide werkterrein van Schielab. Daartoe beschikt Schielab o.a. over raster elektronen microscopen, optische microscopen met fotografische opties en videoprinters, ferriet meters, micro-hardheidsmeters, analyse apparatuur, corrosieproef opstellingen en mechanisch/technologische beproevingsfaciliteiten. Indien nodig kan Schielab bovendien gebruik maken van haar netwerk (NDO uitvoering en ontwikkeling / technische inspecties / toegepaste mechanica / geometrische meettechniek).

Met appendages worden afsluitorganen (bijvoorbeeld veiligheidskleppen), vloeistofpeil meters, drukregelaars, slangen, buigzame metalen leidingen, LPG pompen en dergelijke bedoeld. Schielab voert zogenaamd appendage onderzoek uit, ten behoeve van het verstrekken van zogenaamde type-keuren. Hiertoe wordt de te testen appendage aan verschillende onderzoeken onderworpen.

De uit te voeren onderzoeken staan beschreven in de voorschriften voor type-beoordeling en het onderzoek van toebehoren voor Propaan, Butaan, en LPG-installaties van Stoomwezen, "UL" Standards for Safety en diverse Europese normen. De onderzoeken bestaan uit de beoordeling van de constructie en de toegepaste materialen, de controle op een goede werking middels o.a. duurzaamheids proeven, gangbare onderzoeken ter vaststelling van de mechanische eigenschappen van de toegepaste materialen, duurproeven op de buigzaamheid van kunststofslangen bij lage temperaturen, ozon-bestendigheidsproeven, en pers- en barstproeven tot drukken van 3000 bar.

Schielab voert de proeven uit als onderdeel van de afspraken tussen Stoomwezen en Schielab, zoals die gemaakt zijn tijdens de overname van een deel van het laboratorium van de toenmalige "Dienst voor het Stoomwezen" door Schielab, in 1988.

Van de goedgekeurde, en op grond daarvan door het Stoomwezen toegelaten appendages, is in het blad M0806 van de "Regels voor Toestellen onder Druk" een opsomming gemaakt. Deze lijst wordt jaarlijks door Stoomwezen aangepast.

De samenstelling van een materiaal bepaalt direct of indirect vrijwel alle eigenschappen. Controle van de materiaalsamenstelling is daarom van belang. Naast de klassieke nat chemische methode (die bij ons zuster laboratorium in Sheffield wordt uitgevoerd) bestaat ook de mogelijkheid om de samenstelling te bepalen door materiaal (metaal of legering) in een elektrische boog te verdampen en vervolgens de samenstelling van de damp te bepalen. Deze methode staat bekend onder de naam Optische Emissie Spectrometrie (OES). Deze methode kent tegenwoordig een zeer grote nauwkeurigheid en heeft als groot voordeel dat deze methode in één "meting" de mogelijkheid biedt de gehaltes aan vrijwel alle standaard (legering en toevoeging) elementen als silicium, mangaan, chroom, nikkel en molybdeen te bepalen. Maar ook de elementen koolstof, zwavel, fosfor, stikstof en de elementen borium, vanadium, e.a. kunnen in dezelfde meting worden meegenomen en bepaald. In een aantal gevallen moet echter toch vanwege het specifieke element of de zo geringe concentratie of de stof (geen metaal of legering, of een poreus metaal) worden terug gevallen op nat-chemisch onderzoek.

Schielab beschikt over meerdere emissie spectrometers, namelijk een zeer nauwkeurige statische spectrometer waarvoor kleinere monsters (met een oppervlam van ongeveer een één Euro munt) moeten worden aangeleverd of uit het betreffende te analyseren product worden genomen. Ook heeft Schielab enkele mobiele spectrometers, waarmee ter plaatse bij onze opdrachtgevers op een niet-destructieve manier de samenstelling van metalen onderdelen worden bepaald. Hiermee kunnen, anders dan bij de bekende PMI apparatuur, die veelal gebaseerd is op de röntgen fluorescentie techniek, op locatie ook behalve de gebruikelijke legeringelementen ook koolstof, zwavel en fosfor worden bepaald. Zo kan bijvoorbeeld het koolstof-equivalent van onbekende stalen nodig voor lasreparatie worden bepaald. Ook voor de keuze van het toevoegmateriaal bij lasreparaties kan dit van belang zijn.

Behalve de emissie spectrometers beschikt Schielab ook over draagbare röntgen fluorescentie spectrometers. Deze apparatuur is alleen geschikt om elementen zoals chroom, nikkel, molybdeen, vanadium, titaan en vele andere aan te tonen en semi-kwantitatief de gehalten daarvan te bepalen, en daarmee legeringen te identificeren. Door de compactheid en gewicht is het meten op de meeste locaties en posities mogelijk. Deze röntgen fluorescentie spectrometers werken met een radioactieve bron of een röntgenbuis, waarmee het monster wordt bestraald. Hierdoor zullen de in het metaal aanwezige elementen elk hun eigen qua golflengte specifieke röntgenstraling uitzenden. Deze straling wordt vervolgens gemeten. De golflengte geeft de aanwezigheid van het element aan, de hoeveelheid straling met die specifieke golflengte geeft de concentratie van het betreffende element aan. Door middel van dergelijke röntgen fluorescentie spectrometers kunnen materialen worden herkend (positief worden geïdentificeerd; Positieve Materiaal Identificatie (PMI)) en kan gecontroleerd worden of er geen materiaalverwisseling heeft plaatsgevonden in constructies. Want zeker is dat verwisseling van materialen, dus toepassing van materialen op ongeschikte posities grote gevolgen kan hebben door bijvoorbeeld corrosie. PMI of verwisselingsonderzoek wordt vaak toegepast bij installaties waarin de volgende materialen zijn verwerkt:

• roestvast staal
• nikkel legeringen
• laaggelegeerde Cr-Mo stalen (kruipvaste materialen)

Ingeval er slechts een zeer klein stukje materiaal beschikbaar is, bijvoorbeeld slechts ter grootte van een speldenknop, dan kan met behulp van de energie dispersieve röntgen micro analyse (EDX) opstellingen op onze elektronenmicroscopen een semi-kwantitatieve analyse worden uitgevoerd. Met deze opstellingen kan ook de samenstelling van corrosieproducten worden geanalyseerd.