BIL-NIL lassymposium 2007, Antwerpen

1. Vergeet de kwaliteit niet !
Dr. ir. Frans Vos, Materials Consult bvba
Waversebaan 164 bus 2
3001 Heverlee
Tel. +32.473.38.06.98
Fax +32.2.416.64.20
frans.vos@materialsconsult.be
Samenvatting
“Het moet sneller”, “het moet goedkoper”, economische verwachtingen sinds lange tijd. Ontwerp,
materiaalcontrole en/of productie zijn er niet steeds mee gebaat. De voordracht is geen presentatie van
cijfers, maar een puur kwalitatieve, op cases gebaseerde zoektocht naar het spanningsveld tussen
efficiëntieverhoging, kostprijsverlaging en het garanderen van een technisch hoogstaande kwaliteit.
Situering
Tegenwoordig wordt met recht en rede een grote aandacht besteed aan het behalen van een ISO 9000
kwaliteitscertificatie. Het garanderen van kwaliteit is een belangrijk marketinginstrument geworden. In
verschillende sectoren is het bezitten van een ISO 9000 certificatie zelfs een voorwaarde om een
behoorlijk marktaandeel te verwerven. De vraag of het bezit van een ISO 9000 certificaat ook een
garantie is voor de levering van een ‘hoogstaande’ kwaliteit kan echter niet altijd met een volmondig
‘ja’ worden beantwoord. Het ISO 9000 systeem garandeert immers enkel dat de kwaliteit “constant” is,
maar niet noodzakelijk dat zij ook “hoogstaand” is.
In een aantal sectoren, zoals in de transportindustrie, de petrochemie en de laboratoriumwereld, werd
deze lacune opgevangen door de invoering van specifieke certificatiesystemen. Het al dan niet behalen
van het begeerde kwaliteitscertificaat is in deze sectoren niet enkel afhankelijk van criteria in verband
met kwaliteitsmanagement, maar ook van technische audits die specifiek nagaan of de geproduceerde
goederen en/of diensten ook van een technisch hoogstaande kwaliteit zijn. Deze praktijk is echter nog
niet doorgedrongen in alle sectoren, met het gevolg dat zeer regelmatig nog ernstige technische fouten
optreden, nog teveel onder druk van de economische begrippen “efficiëntie en kostenverlaging”.
Kostenverlaging, efficiëntie en rendabiliteit gaan niet steeds hand in hand. Als men onder het mom van
kostenverlaging te veel druk op het personeel zet, ongeschikte materialen gebruikt, de leveranciers niet
meer controleert enz., dan dreigen de goede bedoelingen van de ISO 9000 certificatie door de techniek
te worden achterhaald en teniet gedaan. De kostenverlaging kan dan al snel omslaan in een aanzienlijke
kostenverhoging. Enkele voorbeelden …

2. Een hoogstaande technische kwaliteit, van ontwerp tot nazorg
Ontwerp
Buiten de klassieke voorbeelden in verband met te kleine afrondingsstralen van mechanisch bewerkte
onderdelen, de positie van afvoerleidingen in een vat of het voorschrijven van de correcte lasprocedure,
wordt bij het ontwerp van installaties en machines de materiaalkeuze nog te veel vanuit een louter
mechanisch standpunt bekeken. De resistentie van originele en gelaste materialen in verhouding tot het
milieu waarin zij gaan opereren, wordt veelal nog stiefmoederlijk behandeld. Een verregaand voorbeeld
van de gevolgen van deze handelswijze:
Op advies van het ontwerpbureau bestelde een bedrijf een nieuwe bezinkingstank in roestvast staal
304L. De bezinkingstank zou deel gaan uitmaken van de reinigingsinstallatie voor hun industrieel
afvalwater. Hierbij werd door het ontwerpbureau echter één belangrijk detail over het hoofd gezien: het
te behandelen afvalwater was sterk chloorhoudend. De materiaalkeuze hield wel rekening met de
corrosieresistentie van de lasverbindingen, maar roestvast stalen van het 304L type vertonen een vrij
hoog risico op putcorrosie indien een bepaalde kritische chloorconcentratie wordt overschreden.
Ondanks dat het ontwerpbureau over een grote ervaring in de sector van de afvalwaterbehandeling
beschikte, was dit niet onbelangrijk detail genegeerd; het was routine om voor bezinkingstanks het
gebruik van roestvast staal 304L voorop te stellen, wat voor gewone afvalwaters veelal voldoet. Toen
een bezoeker zijn twijfels formuleerde ten aanzien van de materiaalkeuze voor dit specifieke milieu,
werd door het bedrijf bijkomend advies ingewonnen. Het gevolg was dat de reeds geïnstalleerde
bezinkingstank diende te worden gecoat met een chloorresistente bekleding. Of hoe routine uiteindelijk
resulteerde in een eenvoudig te vermijden kostprijsverhoging.
Ontwerp en inspectie
Een ander voorbeeld waar het ontwerp bijna
leidde tot een catastrofe is het zogenaamde
Aloha incident. In volle vlucht verloor een
passagiersvliegtuig een gedeelte van zijn
romp; de piloten slaagden er toch nog in het
toestel aan de grond te zetten met overleving
van alle passagiers (figuur 1).
De aluminium panelen van vliegtuigrompen
worden overlappend verlijmd en vervolgens
van een dubbele rij klinknagels voorzien Figuur 1 : De Aloha vlucht na landing - afscheuring
(figuur 2). Bij nader onderzoek bleek de van een cabinegedeelte
gebruikte epoxylijm niet bestand te zijn tegen
de combinatie van hoge temperaturen, een
hoge luchtvochtigheid en een maritiem
klimaat. Het betrokken vliegtuig werd vooral
gebruikt voor korte vluchten binnen de
eilandengroep rond Hawaï, waar deze
omgevingscondities veelvuldig optreden. Daar
waar het gekozen lijmtype in de meeste
klimaten perfect voldeed, ondervond de lijm Figuur 2 : Overlappende montage van de
in deze bijzondere omstandigheden echter een aluminiumpanelen

3. geleidelijke ontbinding, waardoor vocht in de spleet tussen de aluminium panelen kon doordringen en
spleetcorrosie initieerde. Corrosieproducten hebben een lagere dichtheid dan het oorspronkelijke
metaal, waardoor het materiaalvolume in de spleet toenam en de klinknagels geleidelijk aan werden
overbelast. In combinatie met de wisselende inwendige druk die op de omhulling werkt, leidde dit
uiteindelijk tot vermoeiingsbreuk van de klinknagels.
In eerste orde lag de oorzaak van dit falen bij het ongeschikte karakter van de lijm, maar verder
onderzoek leerde dat ook de inspectiediensten een aanzienlijke verantwoordelijkheid droegen. Op nog
niet opengebroken panelen bleken zich vanuit de klinknagelgaten microscheuren te ontwikkelen, zelfs
in die mate dat de bevoegde inspectiediensten deze al geruime tijd voor het incident hadden moeten
detecteren (figuur 2).
Ingangscontrole
Inspectie betreft niet enkel de controle van het eindproduct, zoals bijvoorbeeld bij het Aloha incident.
Inspectie is in eerste instantie een reflex die bij iedereen en in alle geledingen van een bedrijf hoog op
de prioriteitenagenda zou moeten staan. Inspectie is ook een bedrijfsaspect dat meer en meer wordt
afgeschoven op de toenemende certificatiegolf van producten en diensten. Ten onrechte, zo blijkt.
Een sprekend voorbeeld is de dalende tendens in de ingangscontrole op halffabricaten zoals staalplaten,
lasmaterialen, boutmaterialen enz. Bij de bestelling van materialen voor bijvoorbeeld een opslagvat
wordt door de constructeur gespecificeerd dat de materialen van een bepaalde kwaliteit (samenstelling,
mechanische eigenschappen, …) moeten zijn, waarbij in vele gevallen niet meer gecontroleerd wordt
of de geleverde producten werkelijk aan de gestelde criteria voldoen. Indien de materiaalleverancier
conform specificatie een materiaalcertificaat heeft afgeleverd waaraan het materiaal achteraf niet blijkt
te voldoen, heeft de constructeur weliswaar een punt, maar vele problemen en kosten hadden kunnen
worden vermeden indien hij een eenvoudige ingangscontrole had gedaan.
Nog acuter is het probleem waarbij materialen zonder materiaalcertificaat worden besteld; “die
certificatiekosten maken het allemaal veel te duur meneer”. Inderdaad, certificatie brengt kosten met
zich mee, maar anderzijds is de kwaliteit van niet-gecertificeerde materialen niet gegarandeerd. Indien
er geen ingangscontrole wordt uitgevoerd op niet gecertificeerde materialen, zal het achteraf veel
moeilijker te bewijzen zijn dat de materiaalleverancier buiten specificatie heeft geleverd. Inmiddels
werd het materiaal veelal al gelast, heeft het mogelijk een nagloeibehandeling ondergaan en/of is het al
aan het milieu blootgesteld geweest, zodat het zijn oorspronkelijk karakteristieken deels of volledig
heeft verloren en de originele eigenschappen dus nog moeilijk verifieerbaar zijn.
Alleen materialen bestellen “met materiaalcertificaat” is dus een goede start om uw eigen
productkwaliteit te garanderen. Als u daaraan ook nog een ingangscontrole koppelt bent u nog geruster.
Indien materialen worden besteld bij een nieuwe leverancier of indien de oorsprong van de materialen
moeilijk te controleren is, zou ingangscontrole zelfs de normale gang van zaken moeten zijn.
Productie
Een perfect ontwerp en een geoptimaliseerde ingangscontrole zijn nog geen garantie voor de levering
van een product met hoogstaande kwaliteit. De praktijk wijst uit dat de meeste problemen ontstaan
omwille van een verkeerde productiemethode, bv. het hanteren van een minder geschikte lasprocedure,
of het verkeerd uitvoeren van een op papier correcte productiemethode. Onzorgvuldige voorbereiding
van laswerkzaamheden, het lassen met andere dan de voorgeschreven parameters, overslaan van

4. bepaalde productiestappen die voor een niet-materiaalkundige ogenschijnlijk onbelangrijk lijken; de
economische druk dwingt bedrijven sneller en goedkoper te werken, maar er zijn limieten. Het
overschrijden van bepaalde technische en menselijke limieten leidt op korte termijn misschien tot
kostenbesparing en snelle levering, maar garandeert zelden een lange levenstijd van de onder
onredelijke eisen geproduceerde goederen. Een sprekend voorbeeld:
Een nieuwe sanitaire warm waterinstallatie vertoont na enkele maanden lekkages ter hoogte van een
aantal bochten en T-verbindingen. Het leidingnetwerk was uitgevoerd in gesoldeerd koper. De lekkages
situeerden zich steeds aan de uiteinden van de rechte leidingstukken, ingeschoven in de bocht- en T-
stukken met een lokaal grotere diameter t.o.v. de rechte leidingstukken – figuren 3 en 4. Bij verdere
analyse bleken de lekkages te wijten te zijn aan cavitatie en spleetcorrosie ter hoogte van de inwendige
richels gevormd door de uiteinden van de rechte leidingstukken – figuren 5 en 6.
Het optreden van spleetcorrosie kon eenduidig worden gerelateerd aan de onzorgvuldige uitvoering van
de verbinding. De goede praktijk houdt onder andere in dat de afgezaagde buisuiteinden moeten
worden afgerond, bij voorkeur afgeschuind, en ontdaan van bramen alvorens in elkaar te worden
geschoven. De soldeertemperatuur moet zo worden gekozen dat het soldeermiddel de spleet tussen
beide buisuiteinden volledig vult; het
soldeermiddel mag tijdens aanbrengen niet
te taai (onvolledige vulling), noch te recht leidingstuk LEK
lopend zijn (vloeien van het soldeermiddel
aanzet bocht-
tot in de buis). Zoals het visuele uitzicht of T-stuk
laat vermoeden, was het soldeermiddel te
vloeiend tijdens het aanbrengen, met
uitloop in de buizen en een onvoldoende
soldeerverbinding
vulling van de spleet tussen beide
buisuiteinden en een slechte hechting
tussen beide buisstukken tot gevolg; Figuur 3 : positie van de lekken in een gesoldeerd koperen
bovendien bleken verschillende inwendige leidingnetwerk
uiteinden van de rechte buizen niet te zijn
afgerond en ontbraamd. Omwille van de
opstapeling van verontreinigingen aan en
in de niet volledig door soldeermiddel
gevulde spleten werd dan spleetcorrosie
geïnduceerd
De cavitatie werd veroorzaakt door een
combinatie van twee factoren. Bruuske
richtingswijzigingen, zoals bijvoorbeeld
bij haakse buisovergangen – cf. super –
werken cavitatie in de hand. Bovendien
bleek ook de beschermende groene patina
in de rechte buisuiteinden te worden
aangetast. Een controle van temperatuur,
druk en stroomsnelheid toonde aan dat de
pompen niet conform specificaties waren
afgesteld, hetgeen erosie van de patina en
cavitatie bewerkstelligde. Figuur 4 : lekken in een bochtstuk ter hoogte van het
uiteinde van het ingestoken rechte buisuiteinde

5. Figuur 5 : doorsnede / cavitatie en spleetcorrosie Figuur 6 : vuilophoping en spleetcorrosie aan
naast en onder een inwendige richel een onafgewerkte inwendige richel
Waarom in dit bepaald geval een hele reeks technische limieten werden overschreden, is tot op heden
niet duidelijk. Werden er onvoldoende of onvoldoend geschoolde arbeiders ingezet omwille van een
tekort aan geschoolde vaktechnici op de arbeidsmarkt? Werd er onder een te hoge tijdsdruk gewerkt
wegens laattijdige bestelling of oplevering? De gemaakte fouten zijn alleszins van die aard dat zij niet
zouden mogen optreden indien geschoolde vaktechnici de installatie voltooien aan een technisch
verantwoord productieritme.
Een combinatie van factoren
Bij de voorgaande voorbeelden kon de oorzaak van het falen worden gekoppeld aan een beperkt aantal
technische oorzaken. In vele gevallen wordt het falen echter geïnduceerd door een combinatie van vele
technische factoren, waarbij deze factoren hun oorsprong kunnen kennen in verschillende stadia van de
productlevenscyclus, van ontwerp, over productie naar inspectie en gebruik. Een concreet voorbeeld ter
verduidelijking:
Bij een conservenbedrijf wordt beroep gedaan op autoclaven om de ingeblikte voeding te steriliseren.
Hiertoe worden de blikken in de autoclaven gebracht en gedurende een bepaalde tijd onder stoomdruk
gezet. Het cilindrisch gedeelte van de autoclaven was samengesteld uit 3 aan elkaar gelaste roestvast
stalen ringen, waarbij door het ontwerpbureau werd geopteerd voor een roestvast staal type 304. Na
enkele jaren wordt plots een ernstige stoomlekkage vastgesteld. Bij nader onderzoek bleken de
rondlassen en hun omgeving een blauwe verkleuring te vertonen, zowel aan de binnen- als aan de
buitenzijde. Aan de binnenzijde werd eenzelfde blauwe verkleuring teruggevonden ter hoogte van de
uitwendig opgelaste steunpunten. In de hittebeïnvloede zones werd een ernstige interkristallijne
corrosie vastgesteld (figuur 7) en zelfs in die mate dat de autoclaaf volgens de drukreglementering niet
verder kon worden gebruikt. De kosten en het productieverlies bleven daarbij niet beperkt tot één
autoclaaf; gealarmeerd door de voorgaande bevindingen werden alle gelijkaardige autoclaven aan een
onderzoek onderworpen en moeilijk tot niet herstelbaar bevonden.

6. Figuur 7 : interkristallijne corrosie van roestvast stalen
Na een uitgebreid onderzoek bleek de oorzaak van deze problemen te kunnen worden gerelateerd aan
het niet naleven van verschillende specificaties:
o In de eerste plaats wees de blauwe verkleuring op een oververhitting tijdens het lassen en/of een
gebrekkige passivatie na lassen.
o De oververhitting werd aangetoond door het microscopisch onderzoek, waarbij een overmatige
carbideprecipitatie op de korrelgrenzen werd teruggevonden.
o De overmatige carbideprecipitatie werd onder meer in de hand gewerkt door een minder gunstige
materiaalkeuze. Roestvast staal van het type 304 bevat een relatief hoog koolstofgehalte, hetgeen
carbidevorming bewerkstelligd. In deze toepassing was het beter geweest om voor een L-type
roestvast staal te opteren aangezien deze types aanzienlijk lagere koolstofgehaltes bevatten.
o Rekening houdend met de hoge chloorconcentraties en de putcorrosie die in de nabijheid van de
scheurgebieden werden teruggevonden, zou een keuze voor een 316L type roestvaststaal
gunstiger zijn geweest. Chloorionen zijn sterke corrosie-initiators en –propagators waarvan de
aanwezigheid in dergelijke installaties tot een minimum dient te worden beperkt. Hun overmatige
aanwezigheid kon worden gerelateerd aan het verkeerd gebruik van de installatie, met name aan
een gebrekkige afregeling van de demineralisatie.
o Naast chlorides werd eveneens natrium (Na) teruggevonden als corrosiebevorderend element. De
aanwezigheid van natrium kan mogelijk gerelateerd zijn aan de gebrekkige demineralisatie (cf.
super) en/of aan het gebruik van natriumhydroxide (NaOH) voor de reiniging van de autoclaven.
Het gebruik van natriumhydroxide in de reinigingsprocedure diende te worden herbekeken.

7. Uit voorgaande blijkt dat corrosie is kunnen optreden dankzij een veelheid van factoren: materiaal, een
gebrekkige uitvoering van de lassen en een aantal gebruikstechnische gebreken. In welke mate elk van
deze factoren tot de totstandkoming van de faling heeft bijgedragen, is veelal moeilijk uit te maken. In
feite hadden zij allemaal moeten worden voorkomen en is daarmee geïllustreerd dat elke stap in een
productlevenscyclus van belang is, van ontwerp, over productie en gebruik, tot de eventuele nazorg.
Nazorg
Onder nazorg wordt hier niet alleen een correct gebruik van het product verstaan - zie voorgaand
voorbeeld - maar eveneens eventuele herstellingen die achteraf aan het product worden uitgevoerd. Het
aantal defecten dat te wijten is aan een gebrekkige herstelling is de laatste jaren sterk toegenomen. Ook
hier kunnen economische factoren zoals tijdsdruk en kostprijs meer en meer met de vinger worden
gewezen. Omwille van plaatsgebrek en de hoge opslagkosten hebben bedrijven minder en minder
reserveonderdelen in voorraad. Bovendien is herstelling soms sneller en schijnbaar efficiënter dan
vervanging, hetgeen toelaat om de dure tijd te beperken gedurende dewelke producten of installaties
onbeschikbaar zijn. Er stelt zich zelden een probleem wanneer de herstellingen oordeelkundig worden
voorbereid en binnen een technisch haalbare planning worden uitgevoerd door gespecialiseerde vaklui.
Vanaf het ogenblik dat snelheid echter synoniem staat voor het overslaan van cruciale nabehandelingen
en/of het gebruik van weinig doordachte “kunstgrepen” kunnen, al dan niet lange tijd na herstelling,
onvermoede problemen optreden. Twee willekeurig gekozen voorbeelden:
o Een vaak voorkomend probleem is het ontstaan van corrosie omwille van het ontbreken van een
passivatiebehandeling na het herstellassen van een gescheurde roestvast stalen leiding, drukvat of
opslagvat. Afhankelijk van diverse andere parameters kan de corrosie al dan niet nefast zijn voor
de structurele integriteit van de installatie of de productkwaliteit van het opgeslagen medium,
maar feit is dat de corrosie op eenvoudige manier had kunnen worden vermeden via een correcte
nabehandeling.
o Naar aanleiding van de vervanging van twee lamellen in een lamellenhaak werd gevraagd na te
gaan wat de metallurgische impact en dito scheurrisico’s waren die mogelijk via de vervanging
waren geïntroduceerd. Teneinde de globale draagkracht van de lamellenhaak te verhogen, had
men de nieuwe lamellen uitgevoerd in een hoge sterkte staal, terwijl de oorspronkelijke lamellen
in een klassieke staalsoort waren uitgevoerd. Bovendien werden ter versterking enkele lijfplaten
toegevoegd.
Een eerste probleem was gesitueerd bij de positie van de twee nieuwe lamellen die beide werden
gepositioneerd aan dezelfde zijde van de lamellenhaak in plaats van symmetrisch ten opzichte van
elkaar (figuur 8). Aangezien de twee nieuwe lamellen van een ander materiaaltype waren dan de
oude lamellen, kon redelijkerwijze worden aangenomen dat de krachtverdeling in de herstelde
lamellenhaak niet in balans was.
Bijkomende problemen stelden zich bij de montage van de zijdelingse lijfplaten en de korte
lasrupsen die tussen de lamellen werden gelegd teneinde de montage van de nieuwe lamellen te
ondersteunen (figuur 8). Deze ingrepen beïnvloedden op een nadelige wijze de originele
krachtverdeling in de lamellenhaak en de dito vervormingmogelijkheden, waardoor het risico op
scheurinitiatie in de lamellenhaak drastisch toenam.
Tenslotte bleken de hardheden in de hittebeïnvloede zones van de korte lasrupsen zeer hoog te
zijn, een lokale aanwezigheid van martensiet en een dito sterk verhoogd scheurrisico implicerend.

8. In plaats van aan draagkracht te hebben gewonnen, had de herstelde lamellenhaak dus minder
draagkracht en bovendien was een sterk scheurrisico ontstaan. De herstelde lamellenhaak is nooit
in productie genomen; noodgedwongen werd een volledig nieuwe lamellenhaak besteld.
Figuur 8 : schematische voorstelling van de aan de lamellenhaak uitgevoerde herstellingen
Besluit
De in deze publicatie gerapporteerde schadegevallen en situaties zijn inderdaad extreem te noemen.
Dagdagelijks waken vele actoren over de goede technische kwaliteit van onze producten. De kwaliteit
die door de grote meerderheid van onze bedrijven wordt geleverd is zonder meer hoogstaand te noemen
en getuigt van de uitzonderlijke vakkennis waarover zowel het leidinggevend als het uitvoerend
personeel in onze bedrijven beschikt. Via onze overheden verschijnen regelmatig nieuwe normen die
de kwaliteit van lassen en producten naar een hoger niveau tillen. In samenwerking met de overheden
en hun industriële partners ondersteunen het Belgisch Instituut voor Lastechniek en het Nederlands
Instituut voor Lastechniek (BIL en NIL) deze ontwikkelingen via allerhande projecten. Onder andere
via automatisatie, geoptimaliseerde procesvoering, het optimaliseren van materiaaleigenschappen enz.
leiden deze projecten tot een continue verbetering van de technische kwaliteit van gelaste verbindingen.
Dankzij deze en vele andere mensen en diensten kunnen wij van hoogstaande productiefaciliteiten,
goede producten en dus van een toenemende welvaart genieten.

9. Allemaal voelen we echter de soms gevaarlijke en toenemende druk van economische begrippen zoals
kosten, efficiëntie en rendabiliteit. De gegeven voorbeelden zijn uitingen van hoe deze druk in
uitzonderlijke gevallen heeft geleid tot een onacceptabele overschrijding van de technische limieten
waaraan ontwerp, materialen, productiemethodes en/of de mens kunnen voldoen. De oproep tot een
continue waakzaamheid ten aanzien van onze technische kwaliteit is ingegeven door het toenemend
aantal schadegevallen dat aan economische druk blijkt te wijten te zijn. Kwaliteit leidt enkel dan tot
economische groei indien ook een technisch hoogstaande kwaliteit wordt gegarandeerd. Enkel die weg
leidt tot duurzaamheid, een ander belangrijk technisch “en” economisch begrip.