Penetrant onderzoek (PT) van lasverbindingen
Penetrantonderzoek maakt fouten zichtbaar die aan het oppervlak uitkomen: scheuren, randinkartelingen, kraterscheuren en porositeit aan de oppervlakte. Het is de goedkoopste en eenvoudigste NDO-methode, en daarmee ook de methode waarbij de meeste fouten in de uitvoering worden gemaakt.
De methode werkt op alle niet-poreuze materialen, dus ook op roestvast staal, aluminium, nikkellegeringen en titaan, waar magnetisch onderzoek onmogelijk is. Dit artikel behandelt de werkwijze volgens ISO 3452-1, de valkuilen in de verblijftijden en de manier waarop u een PT-rapport beoordeelt.
Hoe de methode werkt
Een vloeistof met lage oppervlaktespanning wordt op het schone oppervlak aangebracht en kruipt door capillaire werking in elke opening die uitkomt aan dat oppervlak. Na een verblijftijd wordt het overtollige middel verwijderd, waarna een ontwikkelaar als een dunne poederlaag wordt opgebracht. Die zuigt de penetrant weer uit de opening en trekt hem uit tot een zichtbare indicatie, veel breder dan de fout zelf.
Die uitvergroting is de kracht van de methode: een scheur van 0,01 mm breed levert een indicatie van enkele tienden millimeter op. De keerzijde is dat de indicatie niets zegt over de diepte, en dat alleen aan het oppervlak uitkomende fouten worden gevonden. Een bindingsfout op 3 mm diepte blijft volledig onzichtbaar.
Rood-wit of fluorescerend
De contrastmethode gebruikt een rode penetrant en een witte ontwikkelaar, beoordeeld bij wit licht van minimaal 500 lux. Dit is de gangbare werkplaats- en locatiemethode: eenvoudig, met spuitbussen, en geen verduistering nodig.
De fluorescerende methode gebruikt een penetrant die onder UV-A-licht oplicht, beoordeeld in een verduisterde ruimte bij maximaal 20 lux omgevingslicht en ten minste 1000 microwatt per vierkante centimeter UV. Die methode is duidelijk gevoeliger en wordt voorgeschreven bij lucht- en ruimtevaart, bij kritisch drukwerk en bij fijne scheuren. De keuze volgt uit de gevoeligheidsklasse die de specificatie eist, niet uit wat er in de kast staat.
Verblijftijden: waar het misgaat
De penetrant moet lang genoeg inwerken: doorgaans 5 tot 30 minuten, afhankelijk van materiaal, temperatuur en fouttype, met minimaal 10 minuten als gangbare ondergrens voor lassen. Te kort en de fijne scheur is nog niet gevuld. Het oppervlak mag in die tijd niet opdrogen.
Ook de ontwikkeltijd telt: minimaal 10 minuten, en beoordelen binnen een venster. Beoordeelt u te vroeg, dan is de indicatie nog niet uitgetrokken; wacht u te lang, dan is zij uitgevloeid tot een vage vlek waarvan de lengte niet meer klopt. De temperatuur moet tussen 10 en 50 graden Celsius liggen; daarbuiten is een kwalificatie van de procedure bij die temperatuur vereist.
Reiniging: de helft van het werk
Voorreiniging bepaalt het resultaat. Vet, verf, oxide en straalmiddel sluiten de opening af en dan vindt u niets. Ontvetten met een geschikt middel is verplicht; stralen en schuren zijn juist ongewenst vlak voor PT, omdat zij het oppervlak dichtsmeren. Is er toch gestraald, dan moet er geëtst worden om de gesmeerde laag te openen.
De tussenreiniging is even kritisch. Te ruw verwijderen spoelt de penetrant ook uit de fout, te zuinig laat achtergrondkleur staan die indicaties maskeert. Bij de oplosmiddelverwijderbare variant is de regel: doek met oplosmiddel, nooit direct spuiten op het oppervlak.
Beoordeling en aanvaardbaarheid
Indicaties worden ingedeeld naar vorm: lineair als de lengte minstens drie keer de breedte is, anders rond. De aanvaardbaarheidsgrenzen voor lassen staan in ISO 23277, met niveaus 1, 2 en 3 die aansluiten op de kwaliteitsniveaus van ISO 5817. Een lineaire indicatie is bij de strengere niveaus vrijwel altijd onaanvaardbaar, omdat zij op een scheur duidt.
Let op het onderscheid tussen een echte indicatie en een schijnindicatie door geometrie, bijvoorbeeld penetrant die in een lasovergang of een spleet is blijven zitten. Daarvoor wordt de plek gereinigd en opnieuw behandeld. Komt de indicatie terug, dan is zij echt.
Personeel en procedure
PT-personeel is gekwalificeerd volgens ISO 9712, niveau 1 voor uitvoeren onder toezicht, niveau 2 voor beoordelen en rapporteren. De procedure wordt geschreven door niveau 3 en legt middelencombinatie, gevoeligheidsklasse, tijden, verlichting en acceptatienorm vast.
Een veelvoorkomend gebrek in rapporten is het ontbreken van de productbatchnummers van penetrant, verwijderaar en ontwikkelaar. Die horen erin, want de middelen moeten uit een gekwalificeerde en onderling verenigbare familie komen. DEHAAS toetst die punten in NDO-begeleiding.
Veelgestelde vragen
Ja, en daar is het vaak de enige oppervlaktemethode, omdat magnetisch onderzoek alleen op ferromagnetisch materiaal werkt. Let wel op de chloride- en zwavelgehaltes van de middelen: voor roestvast staal en nikkellegeringen gelden grenswaarden, die op het productblad staan.
Dat zegt PT niet. De methode toont alleen dat er een opening aan het oppervlak is en hoe lang die is. Wilt u de diepte weten, dan slijpt u de indicatie stapsgewijs weg en herhaalt u het onderzoek, of u zet ultrasoon onderzoek in.
Het oppervlak moet onder de maximumtemperatuur zijn en schoon. Bij staalsoorten die gevoelig zijn voor vertraagde scheurvorming schrijft de specificatie vaak een wachttijd van 16 tot 48 uur na het lassen voor, zodat waterstofscheuren de tijd hebben gekregen zich te vormen. Anders keurt u iets goed dat een dag later scheurt.
Dat is achtergrondkleur door onvoldoende tussenreiniging, of door een te ruw oppervlak dat penetrant vasthoudt. Reinig opnieuw en behandel het oppervlak zo nodig na. Beoordelen door een waas heen is niet toegestaan, want fijne indicaties verdwijnen erin.
Heeft u een lastechnische vraag?
Stel uw eerste vraag aan de DEHAAS Welding & Quality Assistant, laat uw situatie beoordelen door een specialist, of bel direct.