De HAZ is het gedeelte van het materiaal dat niet de las zelf is, maar dat aan zulke hoge temperaturen wordt blootgesteld dat de microstructuur en eigenschappen ervan veranderen. En dat is precies de reden waarom de HAZ bij defecten in de praktijk zo vaak ‘beter presteert’ dan de las zelf. De las ziet er prima uit, de versmelting is aanwezig, het oppervlak is glad, maar na verloop van tijd ontstaat er een scheur, broosheid of plaatselijke zwakte. Dit is meestal geen toeval. Het is een gevolg van de thermische cyclus.

Als je consistent wilt lassen, moet je de HAZ beschouwen als een gebied dat je via je parameters en de organisatie van het proces onder controle houdt. Je kunt het later niet meer ‘repareren’ met een slijpmachine of verf.

HAZ in de praktijk: waarom het niet het ‘gebied naast de las’ is

De HAZ ondergaat structurele veranderingen die vergelijkbaar zijn met die welke door warmtebehandeling worden veroorzaakt, met dit verschil dat deze veranderingen plaatselijk en zeer ongelijkmatig plaatsvinden. Het dichtst bij de smeltlijn bereikt het materiaal de hoogste temperatuur en loopt het meestal het grootste risico: de korrelgrootte kan toenemen, de slagvastheid neemt af en de gevoeligheid voor scheuren neemt toe. Iets verder weg kunnen ‘oververhitte’ of ‘overgetemperde’ zones ontstaan, waar het materiaal ofwel te hard wordt, of juist zachter wordt en aan sterkte verliest op een plek waar men dat het minst zou verwachten.

Dit is belangrijk omdat mensen een las instinctief beoordelen. En de HAZ ligt onder het oppervlak en ziet er vaak ‘normaal’ uit. Totdat je de hardheid, de macro- of microstructuur of de prestaties in de praktijk onderzoekt.

De twee factoren die de HAZ bepalen: warmte-inbreng en koeling

In de meeste gevallen komt het erop neer hoeveel energie je per lengte-eenheid toevoert en hoe snel het werkstuk warmte afvoert. Warmtetoevoer is niet zomaar een getal op een rekenmachine. Het is een reeks keuzes: stroomsterkte en spanning, lassnelheid, aantal lasgangen, groefgeometrie, booglengte, lastechniek, en zelfs of je las in een gebied dat warmte goed ‘afvoert’ of in een hoek die snel oververhit raakt.

Een hoge warmtetoevoer leidt doorgaans tot een bredere HAZ en bevordert de korrelvergroting. Omgekeerd kan een zeer snelle afkoeling in bepaalde delen van het staal de hardheid binnen de HAZ verhogen en de weg vrijmaken voor koudscheuren, vooral wanneer er waterstof en spanningen in het systeem aanwezig zijn. In de praktijk is dit de reden waarom onderwerpen als voorverwarmen en het regelen van de tussentijdse temperatuur zo vaak aan de orde komen. Ze zijn niet ‘voor het gemak’. Ze zorgen voor stabiliteit in de HAZ.

En nog iets wat vaak over het hoofd wordt gezien: dezelfde instellingen van het lasapparaat kunnen een andere HAZ opleveren als de dikte van het werkstuk, de ondersteuningsmethode, de volgorde van de lasnaden, de omgevingstemperatuur of de toestand van het oppervlak veranderen. De HAZ duldt geen willekeur.

Drie typische storingsscenario’s met betrekking tot HAZ

Het eerste scenario betreft broosheid en scheurvorming als gevolg van een verminderde slagvastheid in de lasnaadzone. De las houdt stand bij statische belastingen, maar bezwijkt bij stoten, trillingen, lage temperaturen of vermoeidheid. Op papier ziet alles er ‘in orde’ uit, omdat niemand het vanuit het perspectief van slagvastheid en microstructuur heeft bekeken, maar alleen naar het uiterlijk en de afmetingen van de las heeft gekeken.

Het tweede scenario betreft het scheuren van waterstof. Hier is de HAZ vaak het startpunt van de scheur, omdat deze een verhoogde hardheid en hoge spanningen kan vertonen. Als dit gepaard gaat met vocht, onjuist gekozen lasvulmateriaal, een te koud laselement en een gebrek aan koelingscontrole, kan de scheur pas uren of zelfs dagen later zichtbaar worden. En dan zeggen mensen: ‘het scheurde plotseling’, terwijl de scheur zich al vanaf het moment van lassen aan het ontwikkelen was.

Het derde scenario is verraderlijker en treft vaak hoogwaardig staal of TMCP: verzachting in de HAZ. Je hebt dan geen ‘hardheidsprobleem’, maar eerder een plaatselijke afname van de sterkte, waardoor het zwakste punt verschuift van het basismateriaal of de lasnaad naar de HAZ. De constructie kan dan ‘normaal’ functioneren totdat ze door vermoeidheid begint te vervormen of bezwijkt op een plek die er op het eerste gezicht niet bijzonder gevaarlijk uitziet.

Waarop moet worden gelet om ervoor te zorgen dat HAZ consistent blijft?

De meest praktische regel is: houd controle over alles wat in de productie kan worden herhaald. Parameters zijn één ding, maar temperaturen en de procesorganisatie zijn net zo belangrijk. De voorverwarmings- en tussentijdse temperatuur moeten worden bepaald op basis van het materiaal en de dikte, niet op basis van intuïtie. De lassnelheid moet realistisch zijn, zodat de lasser deze kan volhouden, want ‘ideale’ parameters die niemand kan volhouden, hebben geen enkele waarde.

Daarnaast is er nog de praktische controle: hardheidsmetingen in de HAZ, macro-onderzoek en soms micro-onderzoek, afhankelijk van de toepassing. Dit zijn eenvoudige methoden die snel laten zien of het proces onder controle is. Het ergste scenario is wanneer het uiterlijk van de las het enige criterium is. In dat geval doet de HAZ maar wat.

Samenvatting

De HAZ is geen bijzaak, maar vormt bij veel lasverbindingen het belangrijkste risicogebied. Je houdt deze onder controle door middel van warmte-inbreng en afkoeling, en stabiliseert deze via procesbeheer: temperaturen, de volgorde van de lasgangen, een consistente techniek en een degelijke kwaliteitscontrole. Als de HAZ voorspelbaar is, gaat de lasverbinding doorgaans jarenlang mee. Als de HAZ aan het toeval wordt overgelaten, zullen er vroeg of laat onvermijdelijk problemen ontstaan, hoewel dat niet per se direct in de werkplaats hoeft te gebeuren.