Ultrasoon onderzoek (UT) van lasverbindingen

Ultrasoon onderzoek is de aangewezen methode als u vlakke fouten wilt vinden: scheuren, bindingsfouten en onvoldoende doorlassing. Juist die fouten zijn constructief het gevaarlijkst, omdat zij een scherpe kerf vormen waar een breuk vanuit kan groeien. Waar radiografie de las als schaduwbeeld toont, meet ultrasoon de weerkaatsing van geluid op een grensvlak, en een vlakke fout is een uitstekende spiegel.

UT is bovendien draagbaar, geeft direct resultaat, vraagt geen stralingsafscherming en kan vanaf een zijde worden uitgevoerd. De keerzijde: het resultaat hangt sterk af van de vakbekwaamheid van de operator en van een goed opgestelde procedure. Dit artikel behandelt het principe, de techniek volgens ISO 17640 en de manier waarop u de uitvoering beheerst.

Het principe en de hoekopnemer

Een piezo-element zet een elektrische puls om in een geluidsgolf van doorgaans 2 tot 5 MHz. Die golf loopt het materiaal in, weerkaatst op een grensvlak en komt terug. Uit de looptijd volgt de afstand, uit de amplitude een maat voor de grootte van het reflecterende vlak.

Voor lassen gebruikt u vrijwel altijd een hoekopnemer, met een hoek van 45, 60 of 70 graden. De bundel loopt schuin het materiaal in, kaatst op de onderzijde en bestrijkt zo de hele lasdoorsnede terwijl de opnemer naast de las over het plaatoppervlak beweegt. De lasrups zelf is akoestisch ongunstig en wordt daarom niet doorstraald maar omzeild.

Kalibratie en referentieblokken

Voor elke onderzoeksreeks stelt u de apparatuur in met een referentieblok. Het V1-blok volgens ISO 2400 en het V2-blok volgens ISO 7963 dienen om de tijdbasis, het invalspunt en de hoek te controleren. Daarnaast is er een referentieblok van hetzelfde materiaal en dezelfde dikte met kunstmatige reflectoren, vaak zijboringen, waarmee u de gevoeligheidscurve opbouwt.

Die curve, de DAC of de AVG/DGS-methode, corrigeert voor het feit dat eenzelfde fout op grotere diepte een zwakker signaal geeft. Zonder zo'n curve heeft de amplitude van een echo geen betekenis. Kalibratie is dus geen formaliteit maar de basis waarop elke beoordeling rust, en zij wordt aan het eind van de reeks herhaald om drift uit te sluiten.

ISO 17640 en de onderzoeksniveaus

ISO 17640 beschrijft het onderzoek van lassen in staal en kent vier onderzoeksniveaus, A tot en met D. Niveau A is het lichtste, met beperkte scanhoeken en dekking. Niveau B is het gebruikelijke niveau voor kwaliteitsniveau B volgens ISO 5817. Niveau C stelt aanvullende eisen, bijvoorbeeld het verwijderen van de lasrups om er overheen te kunnen scannen, en niveau D is een op maat gemaakt onderzoek voor bijzondere gevallen.

Het onderzoeksniveau volgt uit de productnorm of de specificatie. Aanvaardbaarheidsgrenzen staan niet in ISO 17640 maar in ISO 11666, die de toegestane echohoogte en foutlengte per niveau vastlegt. Dat is een veelgemaakte verwisseling: 17640 zegt hoe u meet, 11666 wat is toegestaan.

Waar UT tekortschiet

Grofkorrelig en sterk gedempt materiaal, zoals austenitisch lasmetaal en gietstukken, verstrooit het geluid en maakt gewone UT vrijwel onbruikbaar. Daarvoor zijn aangepaste opnemers met lage frequentie en dubbelkristal nodig, of een andere methode.

Ook geometrie werkt tegen: bij dunne wanden onder ongeveer 8 mm wordt de bundel te breed ten opzichte van de dikte, en bij complexe vormen en aanhechtingen ontstaan vormechos die als fout kunnen worden aangezien. Een operator die de geometrie niet begrijpt rapporteert dan indicaties die geen fout zijn, of erger, schrijft een echte fout weg als vormecho.

Van conventioneel naar phased array

Conventionele UT geeft een A-scan: een lijn op het scherm die de operator interpreteert. Er blijft weinig van over als bewijs, behalve zijn rapport. Phased array en TOFD leveren beelden die opgeslagen en later herbeoordeeld kunnen worden, en dekken de doorsnede in een enkele passage.

Daardoor vervangt gemechaniseerde UT steeds vaker de radiografie op leidingwerk en dikwandige constructies, met als bijkomend voordeel dat er geen stralingszone nodig is. Zie phased array en TOFD.

Beheersing in de praktijk

Omdat het resultaat met de operator staat of valt, hoort bij UT een geschreven procedure die verwijst naar de norm, de opnemers, de kalibratieblokken, de scanniveaus en de rapportage. Die procedure wordt opgesteld door een niveau 3 volgens ISO 9712 en uitgevoerd door een niveau 2.

Bij een inspectie is het zinvol om de kalibratie te laten voordoen en een bekende reflector te laten aanwijzen. Dat kost tien minuten en zegt meer over de betrouwbaarheid van het rapport dan het rapport zelf. DEHAAS voert die controle uit als onderdeel van NDO-begeleiding en van vendor inspectie.