Hardheidsmeting op lasverbindingen

Hardheid is de goedkoopste en snelste indicator voor wat er in de warmte beinvloede zone is gebeurd. Een te hoge hardheid betekent dat er martensiet is gevormd, en martensiet is hard, bros en gevoelig voor waterstofscheuren. In zuur gas bovendien gevoelig voor spanningscorrosie.

Daarom staat er in vrijwel elke lasmethodekwalificatie voor staal een hardheidsmeting, en bij veel projecten ook een productiecontrole. Dit artikel legt uit waar en hoe u meet, welke grenzen er gelden en waarom een draagbare meting iets anders is dan een laboratoriummeting.

Waarom hardheid ertoe doet

Bij het afkoelen van een las kan austeniet omzetten in martensiet als de afkoelsnelheid hoog genoeg is. Hoe meer koolstof en legeringselementen, hoe sneller dat gebeurt. Martensiet heeft een hoge hardheid, weinig taaiheid en een sterke affiniteit met waterstof, en is daarmee de directe aanleiding voor koudscheuren.

Hardheid meten is dus indirect meten hoe snel de las is afgekoeld, en daarmee of voorwarmen, warmte-inbreng en interpasstemperatuur hebben gewerkt. Zie voorwarmen en warmte-inbreng berekenen.

Waar u meet

ISO 9015-1 beschrijft de meetlijnen voor stompe lassen en hoeklassen. De metingen lopen in een rij door het basismateriaal, de warmte beinvloede zone en het lasmetaal, aan beide zijden. In de HAZ liggen de indrukken vlak naast de smeltlijn, waar de grofkorrelige zone zit en waar de hoogste waarde wordt verwacht.

Bij meerlagenlassen wordt zowel dicht onder de bovenzijde als bij de wortel gemeten, omdat de wortelrups vaak het snelst is afgekoeld terwijl de laatste rups de onderliggende HAZ juist heeft ontlaten. Meet u alleen in het midden, dan mist u de hoogste waarde. Het proefstuk moet daarvoor worden geslepen, gepolijst en geëtst.

Vickers als standaard

Voor lassen is Vickers de standaardmethode, volgens ISO 6507. HV10 is de meest gebruikte belasting bij lasmethodekwalificatie; HV5 en HV1 worden gebruikt als de zones te smal zijn voor een HV10-indruk. De diamantpiramide laat een vierkante indruk achter waarvan de diagonalen worden gemeten.

Vickers is geschikt omdat de indruk klein is en dus binnen een smalle HAZ past, en omdat de schaal over het hele hardheidsbereik doorloopt. Rockwell en Brinell worden voor lasonderzoek zelden gebruikt: hun indruk is te groot en beslaat meerdere zones tegelijk, waardoor de meting niets meer zegt.

Grenswaarden

EN ISO 15614-1 geeft maximale hardheden per materiaalgroep, doorgaans 380 HV10 voor ongegloeide lassen in de gangbare staalgroepen en 320 HV10 na spanningsarmgloeien, met hogere grenzen voor sommige hogesterktestalen. EN 1090-2 verwijst daarnaar voor staalbouw.

In zuurgasdienst is de grens veel strenger: NACE MR0175 / ISO 15156 hanteert 250 HV10 voor koolstof- en laaggelegeerd staal, juist om spanningscorrosie door waterstofsulfide te voorkomen. Welke grens geldt staat in de projectspecificatie en moet vóór het lassen bekend zijn, want hij bepaalt mede de voorwarmtemperatuur.

Draagbaar meten op het werk

Op een afgemonteerde constructie kunt u geen proefstuk uitsnijden. Dan wordt draagbaar gemeten, met UCI (ultrasonic contact impedance) of met de terugsprongmethode volgens Leeb. Beide zijn vergelijkende methoden die op een referentie zijn geijkt, en beide zijn gevoelig voor oppervlaktegesteldheid, massa en vorm van het werkstuk.

Voor een betrouwbare meting moet het oppervlak glad geschuurd en zo nodig geëtst zijn, en moet er voldoende massa onder de meetplaats zitten. Op een dunne wand of een vrij trillend deel meet u te laag. Beschouw een draagbare meting als indicatie voor productiebewaking; voor kwalificatie geldt de laboratoriummeting.