Onderpoederdek lassen (121): productief en beheersbaar

Onderpoederdek lassen, in ISO 4063 proces 121 voor lassen met één massieve draad, is het productiefste booglasproces voor dikwandig staal. De lichtboog brandt onzichtbaar onder een laag korrelvormig laspoeder, dat de las beschermt, de boog stabiliseert en een slak vormt die het lasmetaal vormt en langzaam laat afkoelen. Het resultaat is een hoge neersmelt, een diepe inbranding en een gelijkmatig lasuiterlijk zonder spatten of lasrook van betekenis.

In dit artikel leest u waar onderpoederdek lassen zich voor leent, hoe u de juiste draad-poedercombinatie kiest, welke aandachtspunten er zijn voor kwaliteit en taaiheid, en hoe de kwalificatie van lasmethode en operators is geregeld.

Hoe onderpoederdek lassen werkt

Een draadaanvoer voert de draadelektrode continu naar het lasbad, terwijl een poedertoevoer vlak voor de boog een laag poeder over de naad strooit. Onder die laag smelten draad, basismateriaal en een deel van het poeder. Het gesmolten poeder vormt een slak die na het afkoelen wordt verwijderd; het niet gesmolten poeder wordt afgezogen en na zeven en drogen hergebruikt.

Het proces is altijd gemechaniseerd of volledig automatisch, met een rijwagen, een lasportaal, een kolom-giek installatie of een rollenbank waarop het werkstuk draait. Er wordt gelast met gelijkstroom, wisselstroom of een combinatie bij meerdraadssystemen. Door de hoge stroomsterktes, vaak 500 tot 1000 ampère per draad, is de inbranding groot en kunnen dikke platen met weinig lagen worden gelast.

Hoge neersmelt: enkele draad, tandem en meer

Met één draad haalt u een neersmelt van grofweg 5 tot 12 kilogram per uur, afhankelijk van draaddiameter en stroom. Wilt u meer, dan zijn er varianten:

• Tandem en meerdraads: twee of meer draden achter elkaar in hetzelfde smeltbad, elk met een eigen stroombron
• Twin-draad: twee dunnere draden uit één contactbuis, voor een hogere neersmelt bij gelijke stroom
• Metaalpoedertoevoeging: extra metaalpoeder in de naad verhoogt de neersmelt zonder evenredig meer warmte-inbreng
• Gevulde draad: proces 125, voor specifieke legeringen of hogere neersmelt

Een hogere neersmelt betekent vrijwel altijd ook een hogere warmte-inbreng. Die heeft directe gevolgen voor de taaiheid en moet binnen de gekwalificeerde grenzen blijven.

Typische toepassingen van onderpoederdek lassen

Onderpoederdek lassen komt tot zijn recht bij lange, rechte of rondgaande naden in dik materiaal:

• Langs- en rondnaden van drukvaten, ketels en opslagtanks
• Samengestelde liggers en kokerprofielen in de staalbouw, met lange hoeklassen
• Buizen en palen voor de offshore en de windindustrie, zoals monopiles en transitiestukken
• Scheepsbouw en zware plaatverbindingen
• Opbouwlassen en cladding met corrosie- of slijtvaste lagen

Bij cladding met een band in plaats van een draad spreekt u van bandlassen, proces 122. Daarmee brengt u in één laag een brede, vlakke laag roestvast staal of nikkellegering aan op koolstofstaal, bijvoorbeeld in reactorvaten en warmtewisselaars. Voor nog lagere opmenging wordt elektroslakbandlassen toegepast, dat onder proces 72 valt. Bij cladding is de opmenging met het basismateriaal de kritische grootheid, omdat die de chemische samenstelling en dus de corrosieweerstand van de toplaag bepaalt.

Draad-poedercombinaties kiezen

Bij onderpoederdek lassen bepalen draad en poeder samen de eigenschappen van het lasmetaal. U kiest daarom altijd een combinatie, niet alleen een draad. Draden en combinaties voor ongelegeerd en fijnkorrelstaal zijn geclassificeerd volgens ISO 14171, poeders volgens ISO 14174 en draden voor roestvast staal volgens ISO 14343.

• Basisch poeder: hoge taaiheid bij lage temperatuur, laag zuurstofgehalte in het lasmetaal, de standaard voor meerlagige lassen in drukvaten en offshore constructies
• Neutraal poeder: weinig opname van mangaan en silicium, geschikt voor meerlagig werk
• Actief poeder: voegt mangaan en silicium toe, goed voor enkel- of tweelagig werk op licht verroest materiaal, maar bij veel lagen stijgt het legeringsgehalte en daalt de taaiheid

Let ook op de spanning: bij actieve poeders neemt de opname van legeringselementen toe met de booglengte. Een wijziging in de spanning heeft dus meer invloed dan u zou verwachten.

Aandachtspunten voor kwaliteit

Onderpoederdek lassen is betrouwbaar, maar kent een aantal typische risico's:

• Stolscheuren: bij smalle, diepe rupsen stolt het lasmetaal van twee kanten naar het midden. Houd de verhouding tussen rupsbreedte en inbrandingsdiepte ruim.
• Waterstof: poeder neemt vocht op. Bewaar het droog, droog het volgens de voorschriften van de fabrikant en verwijder fijne deeltjes en vervuiling bij hergebruik.
• Slakinsluitingen: in smalle naden en bij meerlagige lassen laat de slak zich lastiger verwijderen.
• Blaaswerking: bij gelijkstroom kan het magnetisch veld de boog afbuigen, vooral aan het einde van de naad. Wisselstroom of een aangepaste massaklem helpt.
• Taaiheid in de warmte beïnvloede zone: hoge warmte-inbreng geeft korrelgroei. Beperk de warmte-inbreng per laag bij hoge kerfslageisen.

Bij rondnaden op een rollenbank plaatst u de draad iets voorbij het hoogste punt, tegen de draairichting in, zodat het smeltbad niet wegloopt. Een overzicht van lasfouten vindt u in het artikel lasfouten herkennen.

Kwalificatie van lasmethode en operators

De lasmethode kwalificeert u volgens EN ISO 15614-1. Belangrijke variabelen zijn de draad-poedercombinatie, het aantal draden, de stroomsoort, de warmte-inbreng en de voorwarm- en interpasstemperatuur. Een overstap van één draad naar een meerdraadssysteem, of omgekeerd, vraagt een nieuwe kwalificatie. Ook een ander poedertype of een andere fabrikant vraagt kritische beoordeling, zeker bij kerfslageisen.

Omdat onderpoederdek lassen gemechaniseerd of automatisch is, worden de operators en lasinstellers gekwalificeerd volgens ISO 14732, niet volgens ISO 9606-1. Voor drukapparatuur onder PED 2014/68/EU of werk volgens ASME IX gelden aanvullende eisen. Wilt u een onderpoederdekinstallatie in gebruik nemen of bestaande WPS'en optimaliseren, dan helpt welding engineering en lascoördinatie om productiviteit en kwalificatie in de pas te houden.