Wat is niet destructief onderzoek?

Met niet-destructief onderzoek (NDO) bedoelen we een vorm van onderzoek waarbij het materiaal niet of nauwelijks wordt beschadigd. Dit onderzoek wordt vaak uitgevoerd om materiaal te controleren. Een aantal voorbeelden van niet destructief onderzoek: ultrasoon onderzoek, microscopie, penetrant onderzoek en een molybdeen test.

Ultrasoon

Doel: het detecteren van inwendige materiaalfouten (dus niet zichtbaar aan het oppervlak).

Ultrasoon geluid is geluid met een bijzonder hoge frequentie (ofwel geluidsgolven met een zeer korte golflengte). Het wordt o.a. gebruikt voor het onderzoeken van producten op fouten in het materiaal, zoals holtes, insluitsels en scheuren. Het detecteren van kleine fouten is wel mogelijk, maar ze kunnen erg lastig te zien zijn. Zeer kleine fouten worden vaak niet opgemerkt. Met behulp van ultrasoon kunnen ook laagdiktes of wanddiktes van gemonteerde buizen worden gemeten voor bijvoorbeeld preventief onderhoud.

Het principe van ultrasoon onderzoek berust op het principe van sonar, zoals duikboten ook gebruiken. Ze sturen een geluidssignaal weg die vervolgens tegen een voorwerp botst en terugkaatst. Deze echo wordt opgevangen. Het verschil in tijd tussen zenden en ontvangen is maat voor de afstand. Bij ultrasoon onderzoek gebeurt hetzelfde. We plaatsen een zender boven op een proefstuk. We sturen een signaal (geluidsgolf) door het materiaal naar beneden. Op de onderzijde van het proefstuk kaatst het signaal weer naar boven waar het wordt opgevangen. De verstreken tijd kan worden omgerekend naar de dikte van het proefstuk. Indien een materiaalfout aanwezig is, dan kaatst het signaal ertegenaan en kaatst eerder terug. De ontvangen signalen worden op een beeldscherm getoond. Oppervlaktefouten worden niet gedetecteerd omdat het teruggekaatste signaal samenvallen met signaal van het materiaaloppervlak zelf. Door de zender te verplaatsen kan het oppervlak van een proefstuk worden onderzocht. Ook diktes van metallische lagen kunnen met ultrasoon worden bepaald door het tijdsverschil tussen zenden en ontvangen te meten.

Microsopie

Doel: het zeer nauwkeurig bestuderen van oppervlakten

Microscopie bestaat reeds honderden jaren. Met behulp van een serie geslepen bolle lenzen kan een beeld vele malen worden vergoot. Met behulp van de (licht)microscoop kunnen we tegenwoordig oppervlakten onderzoeken tot ca. 1.200x vergroot. Wel is het belangrijk om te weten dat hoe groter de vergroting, des te vlakker moet het oppervlak zijn om nog een scherp beeld te kunnen krijgen.

Microscopie wordt veel gebruikt bij materiaalonderzoek, zoals bij structuuronderzoek, breuk en slijtage. Een speciale vorm van microscopie is de elektronenmicroscopie (SEM en TEM). Met deze zeer dure microscoop kunnen we oppervlakten vergroten met meer dan 400.000x. Voor normale onderzoeken is het vaak voldoende om tot zo’n 50.000x te gaan, maar we kunnen dus veel verder vergroten.

Bij een elektronenmicroscoop wordt een elektronenbundel met hoge snelheid op het oppervlak van een proefstuk gestraald (proefstuk ligt in een vacuüm). Hierbij botsen de elektronen tegen de atomen aan het oppervlak van het proefstuk. De energie die bij de botsingen vrijkomen wordt opgevangen waarmee een beeld op het beeldscherm wordt gecreëerd. N.B.: zoals je weet bestaat elke stof (materiaal, vloeistof en gas) uit atomen. Elk atoom bestaat uit een kern waaromheen elektronen zweven (je kan het zien als de aarde waaromheen de maan cirkelt).

Penetrant onderzoek

Doel: optisch lokaliseren van kleine oppervlaktefouten, zoals scheuren

Bij een penetrant-onderzoek spuiten we een vloeistof (penetrant) over een grondig gereinigd oppervlak. Deze vloeistof dringt in de aanwezige scheurtjes, holtes en spleten (capillaire werking). Vervolgens verwijderen we het overtollige penetrant. De penetrant in scheuren en spleten kunnen we niet verwijderen. Door een ‘ontwikkelaar’ (witte vloeistof) over het oppervlak te spuiten wordt de penetrant in de scheuren eruit ‘gezogen’. Grotere scheuren en holtes vallen nu veel beter op. Kleinere scheuren en holtes kunnen we zichtbaar maken door het oppervlak onder een UV-lamp (een soort blacklight) te bekijken. Het penetrant licht hierdoor sterk (fluorescerend) op. Scheuren die met het blote oog niet zichtbaar waren worden hierdoor wel zichtbaar. De methode wordt o.a. toegepast om lasverbindingen te controleren of voor preventief onderhoud.

Molybdeen test

Doel: het oppervlak controleren op de aanwezigheid van molybdeen

Roestvaste stalen lijken optisch erg veel op elkaar. Ze worden daarom wel eens verwisseld. Een verwisseling kan ernstige gevolgen hebben en veel geld kosten. Het is daarom belangrijk om op een eenvoudige manier rvs soorten te kunnen onderscheiden. In module 3 gaan we uitgebreid in op de verschillende soorten.

Chroom-staal kan relatief eenvoudig worden onderscheiden van chroom-nikkel-stalen omdat chroomstaal sterk-magnetisch is. Chroom-nikkel-stalen zijn niet of nauwelijks magnetisch. Houd er een magneet tegen en je weet het. Het is moeilijker om chroom-nikkel-stalen van chroom-nikkel-molybdeen-stalen te onderscheiden. Beiden zijn niet of slechts licht-magnetisch.

De test is vrij eenvoudig. Een aangebrachte chemische vloeistof maakt contact met het oppervlak van het proefstuk. Wanneer er molybdeen aanwezig is, dan verkleurt de vloeistof na enkele minuten. De mate van verkleuring geeft aan of er veel of weinig in zit. Met behulp van een kleurentabel kan je zien welk soort het is.

Het legeringselement molybdeen is natuurlijk ook, en veel nauwkeuriger, met behulp van een spectraalanalyse (Optical Emission Spectroscopy) te bepalen. Een molybdeen test is dan ook niet bedoeld om nauwkeurig te meten. Het geeft een betrouwbare indicatie of molybdeen wel of niet aanwezig en zo ja, veel of weinig.

Auteur: Wonnie van Beek

Dit hoofdstuk is onderdeel van onze opleiding, klik hier voor meer informatie

Wil u meer weten over de MCB Campus? download dan hier onze brochure