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 coatingdefecten, poriën 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 coatingdefect (holiday) is een holte, porie of onderbreking in een coatingsysteem waardoor de onderliggende ondergrond blootligt of onvoldoende beschermd is. Zulke defecten kunnen ontstaan wanneer coatings te dun worden aangebracht, oppervlakteverontreinigingen de hechting verhinderen of tijdens het aanbrengen lucht wordt ingesloten. Zelfs zeer kleine defecten kunnen vocht, zuurstof en oplosbare verontreinigingen tot de ondergrond laten doordringen, waardoor corrosie kan beginnen.
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 porie naar het geaarde substraat. Terwijl de instellingen van hoogspanningsdetectoren doorgaans gebaseerd zijn op de laagdikte, werken laagspanningsdetectoren met natte spons met 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 voor coatingdefecten worden het vaakst aanbevolen voor dikkere beschermende coatings, zoals op pijpleidingen en andere infrastructuur. Deze instrumenten gebruiken geen geleidend medium zoals water. Ze moeten daarom voldoende spanning aanleggen om de isolerende eigenschappen (diëlektrische sterkte) van lucht te overwinnen: elektrische doorslag. Hoe dikker de coatinglaag, hoe groter de afstand die de stroom moet overbruggen en hoe meer spanning nodig is. Daarom is het instellen van de juiste spanning een cruciale stap bij het testen met een hoogspanningsdetector.
Bij het opsporen van coatingdefecten met hoogspanning 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 spanningstabellen die in industrienormen waren gepubliceerd.
Afhankelijk van de norm waarnaar werd verwezen, liepen de specifieke spanningsaanbevelingen echter sterk uiteen en waren ze soms zelfs binnen dezelfde norm 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 standaardatmosferische omstandigheden wordt de spanning die nodig is om elektrische doorslag in lucht te veroorzaken gegeven door:²
Metrisch (micron): V = 170 + 2.48d + 58√d
Imperiaal (mils): V = 170 + 63d + 293√d
Waarbij:
V = vereiste spanning (volt)
d = afstand tussen de elektroden (micron of mils)
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 gecombineerde experimentele en theoretische gegevens bleek dat veel traditionele aanbevelingen te laag waren om alle coatingdefecten betrouwbaar te detecteren, vooral bij coatings die dunner zijn dan 50 mils (1.250 µm). Bij grotere laagdiktes komt 100 V/mil dichter bij de theoretische doorslaggrens van lucht, maar blijft deze waarde onder de huidige aanbevolen testspanning omdat er geen marge voor praktijkomstandigheden is opgenomen. Gezien deze bevindingen was een herziening 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 doorslagvergelijking 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 (mils): V = 1,500 + 1.5 × (170 + 63d + 293√d)
Waarbij:
V = aanbevolen testspanning (volt)
d = laagdikte (micron of mils)
1.5 = marge voor oppervlakteruwheid, vuil en de toestand van de elektrode
+1,500 V = basiswaarde om kleine, wisselende afstanden tussen elektrode en oppervlak in de praktijk te overbruggen
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.
Uitgewerkt voorbeeld: 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 + 1574.8 + 1461.5)
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 laagdikte van 635 µm is ongeveer 6,300 V, in plaats van de 2,500 V volgens de traditionele 100 V/mil-regel. Voor een laagdikte van 1,000 µm is de aanbevolen testspanning ongeveer 8,200 V, in plaats van de 4,000 V volgens oudere lineaire regels.
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 in lucht en worden ondersteund door gecontroleerde tests. Toegepast volgens de geldende norm en de grenswaarden van de coatingfabrikant verbeteren ze de betrouwbaarheid van de detectie en beperken ze het risico op coatingschade.
