Breukmechanisch onderzoek (KIc, CTOD, J) aan lasverbindingen

1. Waarom breukmechanisch onderzoek:

De breukmechanica beschrijft de invloed die defecten hebben op wisselend of statisch belaste
constructies of constructiematerialen. Voor constructies met defecten is het van belang om te weten hoe het materiaal zich onder belasting nabij de defecten gedraagt.

Dr.ir. Peter van Houten IWE
Metaalkundige/schade onderzoeker/adviseur bij:
Element Materials Technology Rotterdam b.v., materiaalkundige laboratoria, vestiging Breda
 

ir. IWE Lammert Brantsma †
voormalig bedrijfsleider/lasingenieur/adviseur bij:
Schielab b.v. (sinds 2013 gerebrand tot Element Materials Technology Rotterdam b.v.)

Een materiaal dat onder belasting staat streeft naar een lager energieniveau, dat wil zeggen  probeert de aanwezige elastische energie te verliezen. Energie kan verbruikt worden door deformatie (vervorming) van het materiaal, hetgeen uiteindelijk tot taaie breuk leidt, maar ook vorming van breukoppervlak door plotselinge brosse breuk waarbij splijt tussen de kristalvlakken optreedt. Splijt initieert aan altijd aanwezige inherente inwendige materiaaldefecten zoals bijvoorbeeld korrelgrenzen, insluitsels of scheurachtige defecten. Bij brosse breuk wordt veel minder energie verbruikt dan bij taaie breuk. Brosse breuk treedt bij voorkeur op bij een verhoogd niveau van spanningen.
Hoe het materiaal zal bezwijken wordt bepaald door de materiaaleigenschappen (temperatuurafhankelijk) en de wijze van belasting (belastingssnelheid).
In de praktijk kan brosse breuk tot bijzonder onverwachte en gevaarlijke situaties leiden (zie figuren 1 en 2).: de breuk “waarschuwt” niet, dat wil zeggen er treedt voorafgaande aan de breuk geen duidelijke vervorming van een constructie op, en de breuk treedt bovendien zeer plotseling en met grote snelheid op Voorafgaande aan taaie breuk treedt plastische vervorming op. De hierdoor optredende vervorming in constructies is vaak ruim voordat uiteindelijke breuk optreedt zichtbaar (zie figuur 3).

De mechanische eigenschappen (temperatuur afhankelijk) van materialen (metalen en legeringen) zijn temperatuur afhankelijk en hebben een grote invloed op het breukmechanische gedrag van het materiaal.


Figuur 1. Veel Liberty schepen, gebouwd tussen 1941 en 1945, zijn gezonken als gevolg van plotselinge brosse breuk. Dit trad overwegend op bij lasverbindingen, met name bij lagere temperatuur. Van de 2751 gebouwde schepen zijn nog slechts 2 intact.


Onderscheid kan gemaakt worden tussen:
- materialen, die zich nabij een defect elastisch gedragen, en
- materialen, waarbij onder belasting uitgaande van de defecten beperkte plastische zones gevormd worden (zie figuur 4).

In geval van statische en semi-statische belastingen wordt het bezwijkgedrag van bovenstaande materialen beschreven door:
- lineair elastische breukmechanica (LEFM, bros materiaalgedrag,
- elastisch-plastische breukmechanica (EPFM, deels taai materiaalgedrag).
Het breukgedrag bij hogere belastingssnelheden en/of lagere temperaturen verschuift normaliter van EPFM naar LEFM, doordat er onder die condities geen of minder mogelijkheid is om de spanningen door deformatie (materiaalverplaatsing/diffusie) af te bouwen. Dit betekent dat bij hogere belastingssnelheden en/of lagere temperaturen de kerfgevoeligheid van een materiaal (de neiging tot brosse breuk) toeneemt, of wordt er equivalent gesproken over een verminderde kerf- of breuktaaiheid. 
Of het materiaal zich elastisch of plastisch zal gedragen wordt behalve door de mechanische eigenschappen van het materiaal (zoals bepaald met een trekproef) in grote mate bepaald door de bij belasting bij het defect optredende spanningstoestand. Hierbij speelt de mate van constraint (vervormingsbeperking), die wordt opgelegd door de constructie een belangrijke rol. Plastische vervorming wordt met name beperkt bij toenemende wanddikte en stijfheid van de constructie, door de overgang van een 2-dimensionale spanningstoestand (plane stress) bij relatief dun materiaal naar een 3-dimensionale spanningstoestand (plane strain) bij dikkere materialen. Door die overgang van “dun”naar “dik” neemt effectief de rekgrens van het materiaal (von Mises criterium) toe, waardoor bij belasting vervorming van het materiaal nabij het defect verhinderd wordt. Dit leidt tot verhoogde materiaalspanningen nabij het defect. In een dik materiaal bij een defect (hoge constraint, plane strain) kan de effectieve lokale rekgrens daardoor wel met een factor drie toenemen ten opzichte van de uni-axiale rekgrens (dun materiaal, plane stress), zoals die is bepaald middels een trekproef. Door de zich opbouwende spanningen bij verhinderde plastische vervorming aan een scheurtip neemt de kans op brosse breuk sterk toe.



Figuur 2. Ondanks voortschrijdend inzicht in de breukmechanica treedt brosse breuk bij gebruik of tijdens de bouw van (met name grote en zware) constructies nog steeds op. Tijdens de bouw van het Olympische schaatscomplex in Utah, 2000, trad plotselinge breuk op bij de zuidwestelijke dragende pyloon (foto rechts), waardoor een gedeelte van de constructie in stortte.



Figuur 3. Voorafgaande aan taaie breuk treedt plastische vervorming op. De hierdoor optredende vervorming in constructies is vaak al ruim zichtbaar voordat uiteindelijke breuk optreedt, zoals hier bij een brug (vervorming als gevolg van een aardbeving, Sumatra, 2007). Deze brug kon na de aardbeving nog gebruikt worden.



Figuur 4. De vorming van een plastische zone aan een zeer scherp defect bij belasting van een elasto-plastisch materiaal. In dit geval betreft het een vermoeiingsscheur in een CTOD proefstuk die verder is open gebogen. Het materiaal rondom de scheurtip (zie pijl) van de oorspronkelijk zeer scherpe scheur toont verregaande plastische deformatie.


De breuktaaiheid van een constructie met defecten wordt echter niet alleen bepaald door de materiaaleigenschappen, de constraint en hoogte van de nominale belasting, maar ook door de snelheid waarop die belastingen optreden of worden aangebracht. Onderscheiden kunnen worden:
- schokbelasting. De gevoeligheid voor plotselinge breuk als gevolg van schokbelastingen kan onderzocht worden middels kerfslagproeven (dergelijke testen vallen buiten het bestek van de breukmechanica). (zie figuur 5)
- semi-statische belasting. Stabiele of instabiele scheuruitbreiding onder (semi)-statische  belasting kan onderzocht worden met KIc, CTOD of J testen (zie figuur 6)
- wisselende belasting. De gevoeligheid voor scheurgroei onder wisselende belasting kan onderzocht worden met vermoeiingstesten. Vermoeiingsbreuken tonen veelal een bijzonder glad oppervlak, aan de breuken gaat evenals bij brosse breuken slechts weinig deformatie vooraf (zie figuur 7).

De breuktaaiheid van een constructie of constructie onderdeel wordt ook sterk bepaald door de wijze waarop de belastingen aangrijpen, waarbij vooral de vorm (vlak of volumineus) en de oriëntatie (ten opzichte van de hoofdspanningsrichting) van defecten in de constructies van belang is.
Dergelijke defecten zijn o.a.:
- materiaaldefecten, zoals:
    • gietholten
    • slakinsluitsels
    • dubbelingen, delaminaties
- lasdefecten, zoals:
    • bindingsfouten
    • onvoldoende doorlassing
    • slakinsluitsels
    • scheuren
- defecten die ontstaan tijdens gebruik, zoals:
    • corrosieschade (algemeen, specifiek)
    • vermoeiingsscheuren

Met name de vlakke fouten (bindingsfouten, onvoldoende doorlassing, koud en warmscheuren, corrosiescheuren en vermoeiingscheuren) leiden tot een sterk verminderde breukweerstand van een constructiedetail. Deze fouten zijn met name gevaarlijk in het inwendige van het materiaal, omdat juist daar als gevolg van een plane strain conditie hoge spanningen kunnen ontstaan (aan het materiaaloppervlak heerst overwegend een plane stress conditie).


Figuur 5. Bij voor het betreffende materiaal voldoende lage temperatuur, in combinatie met een relatief hoge belastingssnelheid, vertonen ook materialen die onder
 normale omstandigheden zich wel taai zouden gedragen, bros gedrag (zie ook  figuur 1).



Figuur 6. Links: Opstelling voor het testen van een SENT staaf (J-analyse). De staaf is cardanisch opgehangen in een met stikstof gekoelde meetkamer om de  proefstaaf de juiste temperatuur te geven. Rechts: zijaanzicht van een geteste SENT staaf. Ter plaatse van de aangebrachte kerf met vermoeiingsscheur is plastische scheuruitbreiding opgetreden welke met duidelijke deformatie gepaard is gegaan.



Figuur 7. Vermoeingsbreuk van een as. Vermoeiingsbreuken toen veelal een bijzonder glad oppervlak, met zogenaame beach marks (scheurgroeirustlijnen), vrijwel zonder deformatie.  Evenals brosse breuken tonen vermoeiingsbreuken vaak weinig deformatie voorafgaand aan het falen.


In de ontwerpfase moet aan de hand van de berekende nominale spanningen of vervormingen de constructie worden geoptimaliseerd, wat wil zeggen dat de spanningen op kritieke plaatsen zo laag mogelijk gehouden moeten worden. Hierbij moet ook rekening gehouden worden met mogelijke scheurvorming tijdens gebruik. Dynamische belastingen kunnen b.v. tot vermoeiingsscheurgroei (en daarmee tot defectvorming/uitbreiding) leiden.
Derhalve moeten bij dynamische belastingen ook de vermoeiingseigenschappen van de materialen bekend zijn, of met laboratoriumproeven worden bepaald.

2. De invloed van lassen op de breuktaaiheid:

De invloed van lassen op de breuktaaiheid van een constructie wordt bepaald door:
- de warmte-inbreng, en de daardoor optredende structuurveranderingen in de warmte beïnvloede zones
- de eigenschappen van het lasmetaal (samenstelling, structuur), en
- lasdefecten

Door lassen treedt, als gevolg van de warmte-inbreng eerst smelten en dan stollen op. De resulterende krimp en deformatie is grofweg lineair aan de mate van warmte-inbreng. De krimp en deformatie (versteviging) resulteren in een verhoogd niveau van de inwendige materiaalspanningen in en rond de lasverbinding. Dit verhoogde niveau van inwendige spanningen heeft een negatieve invloed op de locale breuktaaiheid, omdat de totale lokale spanningen bestaat uit de som van de inwendige materiaalspanningen en de (bedrijfs)spanningen door de aanwezige externe belasting.
Als tweede effect van de warmte-inbreng kunnen in de warmtebeïnvloede zone naast een las structuurveranderingen optreden, bijvoorbeeld harding, korrelgroei en uitscheiding of oplossen van fasen aan de korrelgrenzen. Dit, maar warmtebehandelingen na het lassen   kunnen bijvoorbeeld ook leiden tot kunstmatige veroudering van het staal. Effectief betekent dit dat de temperatuur waarbij de overgang van bros naar taai gedrag van het basismateriaal bij kerfslagproeven optreedt naar een hogere temperatuur verschuift (d.w.z. het materiaal gedraagt zich brosser bij hogere temperatuur dan voor het lassen). Dit betekent dat bij een gegeven temperatuur de kerftaaiheid van het warmtebeïnvloede materiaal lager is dan het omliggende basismateriaal.  
In een vervaardigde constructie moet altijd rekening worden gehouden met mogelijke defecten. Lasdefecten, met name de vlakke fouten zoals afwijkingen van de lasgeometrie, bindingsfouten en scheurvorming (warm of koudscheuren) leiden bij belasting tot lokale spanningsconcentratie en hebben daardoor een sterk negatieve invloed op de breuktaaiheid.  

3. Welke maximale foutgrootte is bij een lasverbinding toegestaan:

Vooral de toelaatbare foutgrootte van de in het gelaste materiaal aanwezige defecten, in combinatie met het zogenaamde “scheurstoppend vermogen” van de constructiematerialen, is belangrijk.
Het scheurstoppend vermogen van constructiematerialen wordt ondermeer bepaald door de defect- en constructiegeometrie. Naarmate bij gelijke defecten de constructiedelen dikker worden (toename constraint, overgang van plane stress naar plane strain belasting), wordt het gevaar voor scheurvorming en plotselinge uitbreiding van al aanwezige scheuren groter. Om hier inzicht in te krijgen, zijn verschillende proeven ontwikkeld. Voorbeelden hiervan zijn de KIc bepaling, de CTOD-test (Groot Brittannië) en equivalent hieraan de J-test (USA) (zie onder punt 4).
Aan de hand van de resultaten uit dergelijke (genormeerde) testen kan de toelaatbare foutgrootte in een constructie worden afgeleid. Dit kan voorafgaande aan het vervaardigen van de constructie middels een ECA (engineering critical assessment) analyse op basis van de resultaten van CTOD of J-testen aan proeflassen worden onderzocht. Zo een ECA analyse is met name van belang voor de keuze van het toe te passen lasproces, waarbij factoren als de warmte-inbreng, de kans op vorming van vlakke fouten en de detecteerbaarheid van die fouten een belangrijke rol spelen. Bij een hogere breuktaaiheid van de lasverbinding kunnen grotere fouten worden toegestaan, hetgeen van invloed kan zijn op de kosten van het na het lassen benodigde niet destructief onderzoek na het vervaardigen van een constructie.

Wordt er na het vervaardigen van de constructie onverhoopt een (niet verwachte) fout ontdekt, dan kan eventueel middels een FFP (fitness for purpose) analyse onderzocht worden of reparatie noodzakelijk is voor de integriteit van de constructie. Hiermee kunnen meerkosten (en eventueel verdere schade aan de constructie als gevolg van het reparatielassen) mogelijk worden beperkt.

4. Breukmechanische testen

Kerfslagtesten
Het invoeren van de kerfslagproef als methode om de materiaalkwaliteit ten aanzien van mogelijke brosse breuk te controleren, bijvoorbeeld bij lasverbindingen, betekende vroeger een verbetering. De resultaten van een dergelijke proef immers geven een indicatie van de taaiheid (en dus brosheid) van een materiaal, maar uit de resultaten van de proef kan het materiaalgedrag onder veel langzamere (semi)-statische belasting niet eenduidig afgeleid worden.
De laatste jaren worden, vooral in off-shore constructies, steeds grotere materiaaldikten toegepast. Hierbij zijn de spanningstoestanden rond defecten in de constructies anders dan in dunnere constructies. Bij grotere diktes kan het materiaal rond defecten nog maar beperkt vervormen (3D spanningstoestand). En juist het vervormen van het materiaal is nodig om veel energie op te nemen. Anders kan deze energie vrijwel geheel worden gebruikt voor scheurgroei, hetgeen relatief weinig energie kost.

Uit bovenstaande volgt dat middels kerfslagproeven op staafjes met een voorgeschreven afmeting van 10 x 10 x 55 mm, met een twee mm diepe kerf, geen uitspraak gedaan kan worden over het gevaar voor brosse breuken in dikwandige constructies. Kerfslagproeven geven dus slechts een eerste indicatie over de kerftaaiheid van een materiaal bij de gegeven testtemperatuur, onder de conditie van een extreem hoge deformatiesnelheid.

KIc-test
KIc (critical stress intensity factor, crack opening mode) testen worden uitgevoerd indien het betreffende materiaal onder belasting ter plaatse van aanwezige defecten geen tot zeer beperkt plastisch gedrag vertoont (LEFM). Deze test is zodoende voor lasverbindingen, waarbij wordt uitgegaan van enig tot voldoende plastisch gedrag, niet echt van praktische betekenis.
Een dergelijke belastingstoestand treedt wel op aan defecten in materialen met een hoge rekgrens en kleine breukrek (materialen met een sterke neiging tot brosse breuk), met name in combinatie met een relatief hoge wanddikte (plane strain belastingstoestand, hoge constraint).
De KIc waarde wordt bepaald middels driepuntsbuigtesten aan proefstaven waarin een fijne vermoeiingsscheur is aangebracht waarmee een scherp defect wordt gesimuleerd (zie ook CTOD testen). 
Met een middels testen bepaalde KIc waarde van een materiaal kan uitgaande van een constructiedetail bij een gegeven belasting de maximaal toegestane defectgrootte bepaald worden. Indien deze defectgrootte of de bijbehorende maximale toegestane belasting wordt overschreden treedt plotselinge instabiele (brosse) scheuruitbreiding op.

CTOD-testen aan SENB teststaven
CTOD (Crack Tip Opening Displacement) testen worden toegepast indien vastgesteld moet worden of, en wanneer, defecten in een constructie tot scheurgroei (gevolgd door brosse of taaie breuk) aanleiding zullen geven. Hierbij wordt een proefstaaf met daarin een kunstmatig scherp defect (een vermoeiingsscheur), onder toenemende belasting juist ter plaatse van het defect langzaam opengebogen.
Het concept wordt toegepast voor materialen waarbij plastisch gedrag aan de defecten optreedt (EPFM), waarbij het KIc testen (zie boven) niet meer geldig is. Dit is het geval wanneer de plastische zone die zich bij toenemende belasting aan een scheurtip ontwikkelt relatief groot wordt in relatie tot de grootte van het defect en/of de plaatdikte.
Daarbij moet worden gedacht aan materialen die initieel enige tot sterke stabiele (plastische ofwel taaie) scheuruitbreiding vertonen onder een statische of langzaam toenemende belasting (semi-statisch) of vervorming. Deze test (zie figuur 8) is zodoende bij uitstek geschikt voor lasverbindingen, waarbij vervormingscapaciteit (nodig tijdens de laskrinp maar ook benodigd bij het “zetten” van een constructie) veelal een belangrijk vereiste is.

Vooral de manier waarop de scheuruitbreiding zich verder voltrekt is belangrijk. Het gevaarlijkst zijn de scheuren die plotseling instabiel uitbreiden, dat wil zeggen de scheuren die zich uitbreiden zonder dat de belasting op de constructie (significant) wordt verhoogd. Meestal verloopt deze instabiele uitbreiding van scheuren zeer snel, en er is in dat geval geen tijd om van buitenaf in te grijpen. De scheur groeit in korte tijd en heeft vaak breuk van het constructiedeel tot gevolg. Een dergelijke breuk heeft een bros karakter. Veel gevallen van brosse breuk zijn het resultaat van een dergelijke zeer snelle, instabiele uitbreiding van een scheur. Dit type breuk doet zich dikwijls voor bij materiaalspanningen die ver beneden de rekgrens liggen. Het is dan ook een zeer verraderlijk breuktype.
Dus, hoewel de kerfslagproef nuttig is, kan worden gesteld dat de (genormeerde) CTOD-proef hierop een waardevolle aanvulling vormt. CTOD proeven worden uitgevoerd aan gestandaardiseerde (SENB, single edge notched bend) proefstukken met de dikte van de constructie, waarin een werkelijk defect (een vermoeiingsscheur) is aangebracht. Het defect kan worden aangebracht in het basismateriaal, de las of de warmte-beïnvloede zone. De staaf wordt bij de gebruikstemperatuur onder (langzaam) toenemende buigbelasting (verplaatsingsgestuurd) beproefd, waarbij de scheurflankopening (COD) wordt geregistreerd.
De uitvoering van CTOD testen aan SENB en CT (compact tension) specimens staat beschreven in o.a. de ASTM E1820, ISO 12135 en ISO 15653. In deze normen staat tevens de KIc bepaling beschreven.
Het belangrijkste is dat uit de resultaten van de CTOD-proef berekend kan worden wat de kritische scheurgrootte van het materiaal (PM, las of HAZ) is. Dit is de grootte van een scheur of defect in een constructieonderdeel, dat onder bepaalde omstandigheden (belasting, materiaal, temperatuur) nog net geen aanleiding geeft tot instabiele scheurgroei / breuk.
Equivalent kan bij een gegeven scheur in een constructie hieruit een maximale plastische rek bepaald worden die toelaatbaar is zonder dat de scheur instabiel (bros of taai) uitgroeit.

J-testen aan SENT staven
Wat betreft lassen in pijpleidingen, met name bij pijpleidingen met grote diameter die tijdens het leggen onder een buigende (bocht) belasting staan (bv pijpleidingen gelegd vanaf een schip, en die daardoor tijdens het leggen plastisch vervormen) is gebleken dat het CTOD testen middels buigproeven aan standaard SENB (single edge notched bend) specimens sterk conservatieve waarden oplevert wat betreft de toegestane foutgrootte (of equivalent bij gegeven fout een sterk conservatieve maximaal toegestane plastische rek). Dit resulteert in hoge kosten wat betreft vervaardiging (keuze lasproces in relatie tot materiaaleigenschappen, toegestane foutgrootte) en inspectie (keuze niet destructief onderzoek).
De reden hiervan is dat bij belasting van pijpleidingen onder buiging of inwendige druk de constraint beduidend lager is dan de constraint in een standaard SENB teststaaf (de standaard SENB staaf is relatief diep gekerfd, hetgeen, gecombineerd met de buigende belasting, tot een hoge constraint leidt). Een pijpleiding, met name bij een kleine verhouding tussen wanddikte en diameter, kan bij belasting makkelijker vervormen (door de lagere constraint ligt nu de von Mises rekgrens dichter bij de uniaxiale rekgrens) doordat bij buiging van een grote diameter pijpleiding met een flauwe bocht de pijp (en de lassen) aan de buitenomtrek voornamelijk onder trekbelasting staan. Bovendien liggen de meest voorkomende (en schadelijke) lasfouten, bindingsfouten, meestal in de wortel van de las, en daarmee relatief dicht aan het oppervlak. Dit gecombineerd leidt tot een duidelijk lagere constraint ter plaatse van het defect. Om dergelijke condities met lagere constraint te simuleren is het J-testen van SENT (single edge notched tensile specimens) teststaven ontwikkeld door een onderzoeksverband van meerdere participanten overkoepeld door het TWI (The Welding Institute).

Bij de J-test, een equivalent van de CTOD test, wordt in een platte standaard SENT proefstaaf aan het oppervlak een relatief ondiepe vermoeiingsscheur aangebracht. Hiermee wordt een relatief dicht aan het oppervlak liggende bindingsfout gesimuleerd. De staaf heeft de dikte van de pijpleiding. In plaats van de staaf bij de gebruikstemperatuur op buiging te belasten (zoals bij CTOD testen, hogere constraint) wordt de staaf nu aan een trekproef onderworpen (zie figuur 6). Onder langzaam toenemende trekbelasting (verplaatsingsgestuurd) wordt de toename scheuropening (COD) geregistreerd. Hieruit kan de energie J [kJ/m2] worden bepaald gepaard gaande met de optredende scheurgroei.
De uitvoering van de CTOD en J-test aan SENT staven staat beschreven in de DNV-RP-F108 en BS 8571.
Uit de resultaten van de J-test volgt de energie Jmax die benodigd is voor scheuruitbreiding tot aan het punt waar de maximale sterkte (treksterkte) van de staaf bereikt wordt.
Uit de relatie tussen J en scheurgrootte (J-analyse) kan, evenals uitgaande van CTOD testen, een relatie worden gelegd tussen de belasting op de constructie, de aanwezige maximale defectgrootte en het optreden van scheurgroei en instabiliteit van de constructie.

De Jmax energie kan weer worden geconverteerd naar een voor het betreffende materiaal equivalente CTOD waarde, zodat een ECA (engineering critical assessment) analyse kan worden uitgevoerd middels de CTOD benadering. Uit vergelijkend onderzoek is gebleken dat deze equivalente CTOD waarde, in het geval van pijpleidingen onder buiging, tot meer realistische waarden (d.w.z. wat hogere CTOD waarden) leidt in vergelijking met de CTOD waarde bepaald door CTOD testen aan SENB proefstaven.

Slotoverwegingen

Constructies bestaan veelal uit verschillende materialen die tijdens de bouw op diverse wijzen worden gelast. Constructies moeten daarbij licht kunnen vervormen (zetten), soms als gevolg van zetten van de bodem, maar soms ook om een en ander tijdens de bouw pasbaar te maken. Bij een gegeven materiaal bepaalt de temperatuur, de wijze en mate van belasting, en het constructiedetail (de aanwezigheid van lassen, dikte en vormovergangen) of het materiaal ter plaatse taai zal deformeren of dat er plotselinge breuk zal optreden.
De voor handen zijnde breukmechanische testen geven tegenwoordig voldoende handvaten om de afzonderlijke details van constructies te beproeven, aan de hand waarvan het ontwerp en de uitvoering van ingewikkelde en grote constructies succesvol uitgevoerd kan worden.
Van belang is natuurlijk om vooraf juist die testen te kiezen die werkelijk inzicht geven in de breuktaaiheid van constructiedetails. Uiteraard leiden testresultaten die te pessimistisch zijn of juist een te optimistisch beeld geven van de breuktaaiheid tot te dure constructiedetails cq. tot onveilige situaties.
De keuze van de uit te voeren proeven is veelal ter keuze van de ontwerper, waarbij deze behalve de sterkte van de materialen (rekgrens) ook inzicht moet hebben in de bouwwijze en de condities bij de van belang zijnde constructiedetails, zowel tijdens de bouw van een constructie als na de ingebruikname.
Specifieke normen en codes, bijvoorbeeld voor de petrochemie en de olie- en gaswinning industrie, houden rekening met brosse breuk en beschrijven veelal welke proeven uitgevoerd moeten worden.  Alle in dit artikel genoemde proeven kunnen door Element worden uitgevoerd.
Verder kan Element ondersteuning bieden in een engineering critical assessment (ECA) van het laswerk in een pijpleiding. Op basis van de resultaten van de breukmechanische testen, in combinatie met de door de klant geleverde informatie (waaronder de toegepaste installatietechniek en de condities na installatie), wordt door Element de maximaal te tolereren foutgrootte in het laswerk bepaald op basis van BS 7910 of API 1104.
Alternatief kan, bij een aanwezig defect, de toelaatbaarheid daarvan worden berekend indien de condities en de breukmechanische eigenschappen van het materiaal bekend zijn.


Gebaseerd op een eerdere publicatie van Schielab b.v. in Lastechniek, november 2009.

 


De ECA, inclusief het benodigde testwerk, kan dus door Element als pakket geleverd worden.