PosiTest HHD, PosiTest HHD C
Wanneer beschermende coatings op metalen ondergronden worden aangebracht, of waterdichte barrières op beton, is het voor de prestaties op lange termijn van zowel het coatingsysteem als de onderliggende ondergrond van cruciaal belang dat het oppervlak volledig wordt beschermd. Het opsporen en herstellen van gaatjes in de coating (ook wel ‘holidays’, ‘pinholes’ of ‘porositeit’ genoemd) is een noodzakelijke stap bij het aanbrengen en inspecteren van coatings.
Al decennialang bieden de belangrijkste internationale normen voor het opsporen van defecten verschillende formules en aanbevelingen voor de spanning die bij het testen van een coating moet worden gebruikt. Veel inspecteurs hebben zich gehouden aan gangbare vuistregels, zoals de regel van „100 volt per mil“ (~4 V/µm). Helaas ontbrak het deze oudere methoden aan een duidelijke wetenschappelijke basis en leverden ze vaak te lage spanningen op om elk defect betrouwbaar op te sporen.
Recent onderzoek naar hoogspanningstests heeft geleid tot een nieuwe formule die is gebaseerd op de wet van Paschen. De bijgewerkte methode werd voor het eerst opgenomen in ASTM G62-23, gevolgd door AMPP/NACE SP0188-2024, ASTM D5162-24, ASTM D4787-24 en ISO 29601:2026.
Een ‘holiday’ is een holte, gaatje of onderbreking in een coatingsysteem waarbij het onderliggende substraat blootligt of onvoldoende wordt beschermd. Holidays kunnen ontstaan wanneer coatings te dun worden aangebracht, wanneer verontreinigingen op het oppervlak de hechting verhinderen, of wanneer er tijdens het aanbrengen vuil ( air ) in de coating terechtkomt. Zelfs zeer kleine defecten kunnen ervoor zorgen dat vocht, zuurstof en oplosbare verontreinigingen het substraat bereiken, waardoor de omstandigheden ontstaan die nodig zijn om corrosie op gang te brengen.
Onopgemerkte defecten vormen een groot probleem voor elk coatingsysteem dat wordt gebruikt in agressieve omgevingen, waaronder dompelcoatings, gebieden waar blootstelling aan chemicaliën plaatsvindt, maritieme toepassingen en pijpleidingen. Een defect in deze coatings kan leiden tot snelle, plaatselijke corrosie en voortijdig falen van de coating. Het opsporen van defecten is daarom een cruciale stap in de kwaliteitscontrole voordat een gecoate constructie in gebruik wordt genomen.
Defecten in de coating worden doorgaans opgespoord met behulp van een speciaal laagspannings- of hoogspanningsapparaat dat specifiek is ontworpen om onderbrekingen in een coating te detecteren. Deze apparaten werken door een geladen elektrode op het gecoate oppervlak aan te brengen. Als er een defect in de coating zit, vloeit er elektrische stroom door de opening naar de geleidende ondergrond. Omdat de detector is geaard op de te testen ondergrond, kan hij deze stroom waarnemen en de operator waarschuwen dat er een defect is gevonden.
Laagspanningsdetectoren met natte spons worden gebruikt voor dunne coatingsystemen, doorgaans tot 20 mils (500 µm), afhankelijk van de geldende procedure. Een bevochtigde spons wordt over het oppervlak bewogen, waardoor de oplossing een geleidend pad vormt via een gaatje naar het geaarde substraat. Terwijl de instellingen van hoogspanningsdetectoren doorgaans gebaseerd zijn op de laagdikte, werken laagspanningsdetectoren met natte spons at e, voorgeschreven testspanningen en gevoeligheden die zijn gespecificeerd door de toepasselijke testmethode of -procedure. De weerstandsdrempel – doorgaans 80 of 90 kΩ – bepaalt grotendeels of de detector alarm geeft.
Hoogspanningsdetectoren zijn de instrumenten die het vaakst worden aanbevolen voor dikkere beschermende coatings, zoals die welke worden aangebracht op pijpleidingen en andere infrastructuur. Omdat deze instrumenten geen gebruik maken van een geleidend medium zoals water, moeten ze voldoende spanning aanleggen om de isolerende eigenschappen (diëlektrische sterkte) van air te overwinnen, een proces dat elektrische doorslag wordt genoemd. Hoe dikker de coatinglaag, hoe groter de afstand die de stroom moet afleggen en hoe meer spanning er nodig is. Om deze reden is het instellen van de juiste spanning een cruciale stap bij het testen met een hoogspanningsdetector.
Bij hoogspanningsdetectie van onregelmatigheden is het van belang dat er voldoende elektrodespanning wordt toegepast om defecten betrouwbaar op te sporen zonder de coating zelf te beschadigen. Het vinden van die juiste balans hangt grotendeels af van de keuze van de juiste testspanning. Er kunnen problemen ontstaan als de verkeerde spanning wordt gebruikt:
Hoewel het kiezen van de juiste spanning van groot belang is, zijn er in de sector van de coatinginspectie van oudsher zeer uiteenlopende aanbevelingen gedaan.
Een van de meest gangbare methoden was de vuistregel van „100 volt per mil”: de laagdikte in mils vermenigvuldigen met 100, wat neerkwam op ongeveer 4 V/µm in metrische eenheden. Deze formule was gemakkelijk te onthouden en snel toe te passen. Wanneer er geen vuistregels werden gebruikt, baseerden inspecteurs zich op spannings tabellen die in industrienormen waren gepubliceerd.
Afhankelijk van de standard waarnaar werd verwezen, liepen de specifieke spanningsaanbevelingen echter sterk uiteen en waren ze soms zelfs binnen dezelfde standard niet consistent. In de onderstaande tabel worden de aanbevelingen voor volt/mil vergeleken die in eerdere versies van verschillende belangrijke normen zijn gepubliceerd.
Afgezien van de inconsistentie zijn deze aanbevelingen gebaseerd op historische praktijken en praktijkervaring, en niet op een duidelijk omschreven wetenschappelijk model.
De aanbevelingen voor de testspanning werden ook beïnvloed door de bezorgdheid dat hoge spanningen de coating zouden kunnen doorbranden, waardoor voorschrijvers de voorkeur gaven aan lagere waarden. In de praktijk hebben veel gangbare beschermende polymeercoatings echter een diëlektrische sterkte van meer dan 500 V/mil (ongeveer 20 V/µm), en sommige materialen, zoals door smelten gebonden epoxyharsen, overschrijden 1.000 V/mil (ongeveer 40 V/µm). Deze waarden voor de diëlektrische sterkte liggen aanzienlijk hoger dan de herziene testspanningen voor veel gangbare, volledig uitgeharde beschermende coatings. Daarom kunnen testspanningen vaak aanzienlijk worden verhoogd ten opzichte van oudere aanbevelingen, zonder dat de coating dreigt door te slaan. De door de coatingfabrikant opgegeven maximaal toegestane testspanning dient echter nog steeds te worden gecontroleerd.
Het gebrek aan consistentie en wetenschappelijke onderbouwing van eerdere aanbevelingen maakte duidelijk dat er behoefte was aan experimenteel onderzoek en een heroverweging van de spanningskeuze.
Uit gecontroleerde laboratoriumtests is gebleken dat er hogere spanningen nodig zijn dan de traditioneel gebruikte om defecten betrouwbaar te detecteren. In een onderzoek van Walker et al. werden gecoate stalen panelen met bekende kunstmatige defecten getest om te bepalen welke spanning nodig is om 100% van de defecten te detecteren.¹ De experimentele gegevens kwamen overeen met de wet van Paschen, de op de natuurkunde gebaseerde relatie die beschrijft welke spanning nodig is om een elektrische boog tussen twee elektroden te creëren.
Onder standard atmosferische omstandigheden wordt de spanning die nodig is om een elektrische doorslag te veroorzaken in air gegeven door:²
Metrisch (micron): V = 170 + 2,48d + 58√d
Imperiaal (mil): V = 170 + 63d + 293√d
Waarbij:
V = vereiste spanning (volt)
d = afstand tussen de elektroden (micron of mil)
Verschillen tussen deze vergelijking en de experimentele resultaten kunnen worden veroorzaakt door variabelen uit de praktijk, zoals vuil op de elektrode of de coating, variaties in de dikte van de coating, kleine openingen tussen de elektrode en de coating, en veranderingen in de omgevingsomstandigheden.
Uit de combinatie van experimentele en theoretische gegevens bleek dat veel traditionele aanbevelingen te laag waren om alle vakanties betrouwbaar te detecteren, met name bij coatings die dunner zijn dan 50 mils (1.250 µm). At Bij grotere coatingdiktes komt 100 V/mil dichter in de buurt van de theoretische air-doorbraakdrempel, maar deze waarde blijft onder de momenteel aanbevolen testspanning omdat er geen marge is voor praktijkomstandigheden. In het licht van deze bevindingen was een aanpassing van de formules en aanbevelingen duidelijk gerechtvaardigd.
Om rekening te houden met de omstandigheden in de praktijk en om de theoretische formule beter af te stemmen op de experimentele bevindingen, werden er veldmarges toegepast op het theoretische minimum. De afbraakvergelijking werd vermenigvuldigd met 1,5 en er werd een basiswaarde van 1.500 V toegevoegd, wat het volgende opleverde:
Metrisch (micron): V = 1.500 + 1,5 × (170 + 2,48d + 58√d)
Imperiaal (mil): V = 1.500 + 1,5 × (170 + 63d + 293√d)
Waarbij:
V = aanbevolen testspanning (volt)
d = laagdikte (micron of mil)
1,5 = marge voor oppervlakteruwheid, vuil en de toestand van de elektrode
+1.500 V = basiswaarde om kleine, inconsistente afstanden tussen elektrode en oppervlak onder praktijkomstandigheden te compenseren
Deze formule stelt aanbevolen spanningen vast die ruim boven het in het onderzoek van Walker vastgestelde minimum liggen, maar tegelijkertijd onder de diëlektrische sterkte van veel gangbare, volledig uitgeharde beschermende coatings blijven. Door deze spanningen te gebruiken, wordt de kans verkleind dat er defecten over het hoofd worden gezien of dat het coatingsysteem wordt beschadigd.
De onderstaande tabel illustreert het verschil tussen de bijgewerkte formule en een aantal oudere benaderingen. De eerdere aanbevelingen worden uitsluitend ter vergelijking weergegeven; ze zijn in de huidige normen vervangen en mogen niet worden gebruikt in nieuwe specificaties. Bij bestaande projecten dient de contractueel vastgelegde editie te worden gevolgd, tenzij de partijen instemmen met het gebruik van de bijgewerkte methode.
Het verschil is het meest uitgesproken bij dunnere coatings, waarbij eerdere aanbevelingen aanzienlijk tekortschoten ten opzichte van de spanning die daadwerkelijk nodig was om defecten betrouwbaar op te sporen.
Praktijkvoorbeeld: De formule toepassen
Voor een coating van 635 µm (25 mil):
V = 1.500 + 1,5 × (170 + 2,48[635] + 58√635)
V = 1.500 + 1,5 × (170 + 1.574,8 + 1.461,5)
V≈ 6.309 V
Voor een coating van 1.000 µm (40 mil) levert dezelfde formule ongeveer 8.226 V op.
Met andere woorden: de aanbevolen testspanning voor een coatingdikte van 635 µm is ongeveer 6.300 V, en niet de 2.500 V die wordt voorgesteld door de traditionele 100 V/mil-regel. Voor een laagdikte van 1.000 µm is de aanbevolen testspanning ongeveer 8.200 V, en niet de 4.000 V die volgens oudere lineaire regels wordt voorspeld.
De bijgewerkte formule is wetenschappelijk onderbouwd en experimenteel gevalideerd. Deze is opgenomen in recente herzieningen van verschillende belangrijke industrienormen. De bijgewerkte methode is gebaseerd op de wet van Paschen, wordt ondersteund door gecontroleerde tests en is opgenomen in ASTM G62-23, NACE SP0188-2024, ASTM D5162-24, ASTM D4787-24 en ISO 29601:2026.
Om met zekerheid te kunnen testen, moeten inspecteurs:
De PosiTest HHD en PosiTest HHD C bevatten ingebouwde spanningscalculators voor deze normen, waardoor de configuratie wordt vereenvoudigd en fouten bij handmatige berekeningen worden verminderd.
Bij beton hangt betrouwbaar testen ook af van het tot stand brengen van een geleidend retourpad. Vocht in het beton, ingebedde wapening en geleidende onderlagen kunnen de elektrische continuïteit aanzienlijk beïnvloeden; daarom moet de betonspecifieke procedure in ASTM D4787 worden gevolgd en moet de werking op representatieve plaatsen worden gecontroleerd.
De herziene spanningsinstellingen zijn gebaseerd op de natuurkundige principes van elektrische doorslag, zoals beschreven in air , en worden ondersteund door gecontroleerde tests. Wanneer ze worden toegepast in overeenstemming met de geldende norm standard en de door de coatingfabrikant opgegeven grenswaarden, verbeteren ze de betrouwbaarheid van de detectie en wordt het risico op schade aan de coating tot een minimum beperkt.
