Hoe verloopt de controle van een lasnaad?

Lasnaden van stalen buizen worden visueel en, afhankelijk van de eisen, ultrasoon, radiografisch, magnetisch of met penetrantonderzoek gecontroleerd.

De kwaliteitscontrole kan vóór, tijdens en na het lassen plaatsvinden. Welke lasinspectie nodig is en welk deel van de lasnaad moet worden gekeurd, wordt bepaald door de productspecificatie, het ontwerp, het bestek of een inspectie- en testplan. ISO 17635 geeft algemene richtlijnen voor de keuze van niet-destructieve onderzoeksmethoden op basis van onder meer materiaal, lasdikte, lasproces, kwaliteitseisen en onderzoeksomvang.

Wat is lasnaadcontrole?

Lasnaadcontrole, lasinspectie en lasonderzoek zijn termen voor het onderzoeken en beoordelen van een gelaste verbinding. Daarbij worden de las, de laswortel, het aangrenzende basismateriaal en de warmtebeïnvloede zone gecontroleerd op maatvoering en mogelijke onvolkomenheden.

Bij niet-destructief onderzoek (NDO) blijft de onderzochte stalen buis bruikbaar. Internationaal wordt de afkorting NDT gebruikt, van non-destructive testing. NDO wordt toegepast op fabrieksmatig geproduceerde buisnaden en op lasverbindingen die later in een werkplaats of op de bouwplaats zijn aangebracht.

Welke soorten lasnaden worden gecontroleerd?

De vorm en positie van de las bepalen mede welke inspectiemethode kan worden gebruikt. Bij stalen buizen komen voornamelijk drie soorten lasnaden voor:

een langsnaad of langslas in de lengterichting van de buis;
een spiraalnaad of spiraallas die schroefvormig rond de buis loopt;
een rondnaad, omtreklas of stuiklas waarmee twee buissegmenten worden verbonden.

Langsnaadgelaste buizen kunnen onder meer elektrisch weerstandsgelast of onder poederdek gelast zijn. Hiervoor worden ook aanduidingen als ERW, HFI en LSAW gebruikt. Spiraalgelaste buizen worden vaak met een geautomatiseerd onder-poederdekproces geproduceerd en worden ook aangeduid als SSAW- of HSAW-buizen.

Een rondgaande stompe las wordt veel gebruikt voor het verlengen van funderingsbuizen en stalen buispalen. Bij een volledig doorgelaste stompe las loopt de verbinding over de volledige wanddikte. De bereikbaarheid van de binnenzijde, de buisdiameter en de wanddikte hebben invloed op de mogelijke lascontrole.

Welke lasfouten kunnen worden opgespoord?

Tijdens het lassen kunnen verschillende soorten lasonvolkomenheden ontstaan. Welke afwijkingen waarschijnlijk zijn, hangt onder meer af van het lasproces, de naadvorm, de warmte-inbreng, het materiaal en de uitvoering.

Veelvoorkomende onvolkomenheden zijn:

scheuren in de las of warmtebeïnvloede zone;
poriën of groepen poriën;
slakinsluitingen;
bindingsfouten tussen lasmetaal en basismateriaal;
onvoldoende doorlassing bij de laswortel;
randinkarteling of onvoldoende aansluiting;
doorbranding of een onregelmatige laswortel;
overmatige of onvoldoende lasversterking;
een te grote uitlijnings- of wandverspringing.

Een lasonvolkomenheid is niet automatisch een afkeurpunt. Pas wanneer de aard, afmetingen of positie van een indicatie de vastgelegde acceptatiegrens overschrijdt, is sprake van een ontoelaatbare onvolkomenheid. Dezelfde indicatie kan daardoor bij een licht belaste constructiebuis acceptabel zijn en bij een zwaar belaste funderingsbuis worden afgekeurd.

Controle vóór en tijdens het lassen

Een betrouwbare lasverbinding begint met een correcte lasnaadvoorbereiding. Vóór het lassen worden onder meer de materiaalidentificatie, diameter, wanddikte, laskanten, openingshoek, vooropening, reinheid en uitlijning gecontroleerd.

Roest, vocht, olie, verf en zink moeten rond de laszone voldoende worden verwijderd. Bij het koppelen en verlengen van ronde buizen wordt daarnaast gelet op ovaliteit, centrering en wandverspringing. Een slechte passing kan de doorlassing, krachtsoverdracht en rechtheid van de samengestelde buis nadelig beïnvloeden.

Tijdens het lasproces kunnen de lasvolgorde, laagopbouw, warmte-inbreng, toevoegmaterialen, voorwarmtemperatuur en tussenlaagtemperatuur worden bewaakt. Deze voorwaarden worden doorgaans vastgelegd in een Welding Procedure Specification (WPS). Tussen de laslagen door kan visueel worden gecontroleerd op reinheid, slakresten, bindingsproblemen en zichtbare scheuren.

Visuele controle van lasnaden

Visueel onderzoek (VT) vormt doorgaans de basis van de lasnaadinspectie. ISO 17637 beschrijft het visuele onderzoek van smeltlasverbindingen en kan ook worden gebruikt voor controles vóór het lassen.

Bij een visuele lascontrole wordt gekeken naar de continuïteit, vorm en aansluiting van de las. De inspecteur beoordeelt onder meer de lasbreedte, lasversterking, randinkarteling, zichtbare poriën, scheuren, doorbranding en uitlijning. Wanneer de binnenzijde bereikbaar is, kan ook de laswortel worden geïnspecteerd.

Voor de maatcontrole kunnen een lasmeter, meetlat, lamp, spiegel of optisch hulpmiddel worden gebruikt. Visuele inspectie kan echter geen volledig verborgen inwendige lasfouten aantonen. Daarvoor is aanvullend oppervlakteonderzoek of volumetrisch onderzoek nodig.

Niet-destructief onderzoek van buislassen

Magnetisch onderzoek

Bij magnetisch onderzoek (MT) wordt een ferromagnetisch stalen oppervlak gemagnetiseerd. Een oppervlaktefout verstoort het magnetische veld. Magnetische deeltjes verzamelen zich rond deze verstoring en maken de indicatie zichtbaar.

MT is geschikt voor het opsporen van oppervlaktegebonden scheuren en andere onvolkomenheden in de las en warmtebeïnvloede zone. De methode kan worden toegepast op veel gangbare koolstof- en constructiestalen, waaronder veel S235- en S355-kwaliteiten. Voor niet-ferromagnetische materialen is magnetische lasinspectie niet geschikt. ISO 17638 beschrijft de onderzoekstechniek; ISO 23278 bevat acceptatieniveaus.

Penetrantonderzoek

Bij penetrantonderzoek (PT) wordt een penetrerende vloeistof op een schoon en niet-poreus oppervlak aangebracht. De vloeistof dringt door capillaire werking in scheuren en poriën die openstaan naar het oppervlak. Na het reinigen trekt een ontwikkelaar de achtergebleven penetrant uit de onvolkomenheid, waardoor een indicatie zichtbaar wordt.

PT toont alleen oppervlaktebrekende discontinuïteiten aan. Het materiaal hoeft niet ferromagnetisch te zijn. De methode kan daarom worden gebruikt wanneer magnetisch onderzoek niet mogelijk of niet passend is. De ISO 3452-serie beschrijft de techniek; ISO 23277 bevat acceptatieniveaus voor penetrantonderzoek van lassen.

Ultrasoon onderzoek

Bij ultrasoon onderzoek (UT) worden geluidsgolven via een taster en koppelmiddel in het staal gestuurd. Wanneer de geluidsgolven een overgang of onvolkomenheid raken, wordt een deel van het signaal teruggekaatst. Uit de looptijd en signaalsterkte kan de locatie van een indicatie worden bepaald en de omvang ervan worden ingeschat.

Ultrasone lasinspectie is vooral geschikt voor het opsporen van inwendige, vlakvormige onvolkomenheden, zoals scheuren, bindingsfouten en onvoldoende doorlassing. De detecteerbaarheid wordt beïnvloed door de richting van de fout, de wanddikte, de lasgeometrie, de oppervlakteconditie en de materiaalstructuur.

ISO 17640 beschrijft handmatig ultrasoon onderzoek van hoofdzakelijk volledig doorgelaste verbindingen in ferritische materialen met een dikte vanaf 8 millimeter. Dunnere lassen kunnen met daarvoor geschikte technieken en toepassingsnormen worden onderzocht. De genoemde diktegrens behoort uitsluitend bij het toepassingsgebied van deze specifieke norm.

Voor specifieke toepassingen kunnen geavanceerde ultrasone technieken worden ingezet. Bij phased array ultrasonic testing (PAUT) worden meerdere ultrasone elementen elektronisch aangestuurd. Time-of-flight diffraction, of TOFD, gebruikt de looptijd van diffractiesignalen rond de uiteinden van een onvolkomenheid. Welke techniek geschikt is, moet projectspecifiek worden bepaald.

Radiografisch onderzoek

Bij radiografisch onderzoek (RT) wordt de las doorgelicht met röntgen- of gammastraling. Verschillen in doorgelaten straling worden vastgelegd op film of met een digitale detector. Zo ontstaat een tweedimensionaal beeld van de inwendige structuur van de las.

Röntgenonderzoek van een lasnaad is vooral geschikt voor volumetrische lasfouten, zoals poriën en slakinsluitingen. Vlakvormige fouten kunnen eveneens zichtbaar worden, maar de detectiekans hangt sterk af van hun oriëntatie ten opzichte van de stralingsbundel. ISO 17636-1 behandelt filmradiografie en ISO 17636-2 digitale radiografie van onder meer gelaste buisverbindingen.

Vergelijking van lasonderzoeksmethoden

Methode	Vooral geschikt voor	Belangrijkste beperking
Visueel onderzoek (VT)	Zichtbare vorm- en oppervlakteafwijkingen	Geen verborgen inwendige fouten
Magnetisch onderzoek (MT)	Oppervlaktefouten in ferromagnetisch staal	Niet geschikt voor niet-ferromagnetische materialen
Penetrantonderzoek (PT)	Fouten die openstaan naar het oppervlak	Vereist een schoon, niet-poreus oppervlak
Ultrasoon onderzoek (UT)	Inwendige en vooral vlakvormige lasfouten	Geometrie en foutoriëntatie beïnvloeden de detectie
Radiografisch onderzoek (RT)	Inwendige en vooral volumetrische lasfouten	Vereist stralingsmaatregelen en geschikte bereikbaarheid

Geen enkele methode kan alle lasfouten onder alle omstandigheden even betrouwbaar aantonen. Daarom worden onderzoekstechnieken regelmatig gecombineerd, bijvoorbeeld visuele inspectie met ultrasoon onderzoek of röntgencontrole en eventueel aanvullend MT of PT.

Hoe wordt de juiste lasinspectie gekozen?

De vereiste controle van een lasnaad hangt af van de functie van de stalen buis. Bij funderingsbuizen en stalen buispalen zijn vooral sterkte, krachtsoverdracht en eventuele vermoeiingsbelasting belangrijk. Bij leidingbuizen kunnen daarnaast dichtheid en drukbestendigheid bepalend zijn. Voor constructiebuizen spelen onder meer het belastingsniveau, lasdetail en de geldende uitvoeringsvoorwaarden een rol.

Ook technische en praktische factoren bepalen de keuze:

de staalsoort en magnetische eigenschappen;
de diameter en wanddikte van de buis;
het lasproces en de geometrie van de lasverbinding;
de bereikbaarheid van de binnen- en buitenzijde;
het verwachte type en de richting van lasfouten;
het voorgeschreven onderzoeks- en kwaliteitsniveau;
volledige controle of steekproefsgewijs onderzoek.

Een drukproef of dichtheidsproef heeft een andere functie dan niet-destructief lasonderzoek. Zo’n proef kan aantonen of een buis of leidingsysteem onder de voorgeschreven omstandigheden dicht blijft, maar bepaalt niet automatisch de aard, afmetingen en exacte positie van een lasonvolkomenheid.

Fabriekscontrole van gelaste stalen buizen

Bij de productie van langsnaadgelaste en spiraalgelaste stalen buizen kan de lasnaad continu en geautomatiseerd worden onderzocht. Daarbij kan niet alleen de las, maar afhankelijk van de productie- en keuringseisen ook de buiswand worden gecontroleerd.

ISO 10893-11 behandelt geautomatiseerd ultrasoon onderzoek van lasnaden in onder meer onder-poederdekgelaste en elektrisch gelaste stalen buizen. ISO 10893-6 behandelt filmgebaseerd radiografisch onderzoek van langs- en spiraalnaden; ISO 10893-7 is gericht op digitale radiografie.

Bij een rondnaad tussen twee buissegmenten ligt de nadruk op de lasnaadvoorbereiding, centrering, uitlijning en controle van de volledige omtrek. Afhankelijk van de projecteisen volgt na de visuele lascontrole aanvullend oppervlakte- of inwendig onderzoek.

Wanneer wordt een lasnaad goedgekeurd?

Een NDO-methode levert indicaties op. Deze indicaties worden beoordeeld volgens vooraf vastgelegde acceptatiecriteria. ISO 5817 onderscheidt voor smeltlasverbindingen de kwaliteitsniveaus B, C en D, waarbij niveau B de strengste eisen stelt aan de afgewerkte las. Het vereiste niveau wordt bepaald door het ontwerp, de toepassingsnorm of de projectspecificatie.

Een onderzoeksnorm en een acceptatienorm hebben verschillende functies. De onderzoeksnorm beschrijft hoe de inspectie wordt uitgevoerd. De acceptatienorm bepaalt welke indicaties toelaatbaar zijn. Voor radiografisch onderzoek van stalen stompe lassen bevat ISO 10675-1 bijvoorbeeld acceptatieniveaus die aansluiten op onderzoek volgens ISO 17636.

Wanneer een las niet voldoet, kan het afwijkende gedeelte volgens een vastgestelde reparatieprocedure worden verwijderd en opnieuw worden gelast. Daarna wordt het gerepareerde gebied opnieuw onderzocht met de voorgeschreven controlemethode.

Wat staat in een lasinspectierapport?

Een lasinspectierapport of NDO-rapport vermeldt doorgaans de identificatie en positie van de las, de gebruikte onderzoeksmethode, de toegepaste norm, de onderzoeksomvang en de acceptatiecriteria. Ook apparatuur, instellingen, gevonden indicaties, eventuele reparaties en het uiteindelijke keuringsresultaat worden vastgelegd.

Deze documentatie maakt de kwaliteitscontrole van gelaste buizen herleidbaar. Het niet-destructieve onderzoek moet worden uitgevoerd en beoordeeld door personeel met de vereiste vakbekwaamheid. ISO 9712 bevat eisen voor de kwalificatie en certificering van personeel dat industrieel NDO uitvoert.