Paris-wet
De Paris-wet beschrijft hoe snel een vermoeiingsscheur per lastwisseling (da/dN) groeit. Het relateert deze groei aan de schommelbreedte van de spanningintensiteitsfactor (ΔK). Voor lasnaden is dit het belangrijkste hulpmiddel om restlevensduur en inspectie-intervallen te berekenen.
Fysisch-chemisch werkingsmechanisme
Aan de scheurtip ontstaat bij elke belastingswissel een kleine plastische zone. De scheur opent en sluit, en groeit daarbij een klein beetje. De Paris-wet beschrijft dit proces met de formule: da/dN = C * (ΔK)^m. ΔK is het verschil tussen de maximale en minimale spanningsintensiteitsfactor. In dubbellogaritmische weergave ontstaat een rechte lijn. De helling m ligt bij staal meestal tussen 2 en 4. Onder een drempelwaarde ΔK_th groeit de scheur praktisch niet.
Metallurgische relevantie & risico's bij het lassen
Lasnaden bevatten bijna altijd kleine fouten: poriën, slakinsluitsels, bindingsfouten. Deze werken als beginscheuren. Bovendien veroorzaken lasspanningen trekspanningen die de scheur openhouden. Hierdoor daalt de drempelwaarde ΔK_th en start de scheurgroei eerder. De kerfwerking aan de lasnaad verhoogt de lokale spanning en daarmee ΔK. Wordt de groei genegeerd, dan kan een kleine fout uitgroeien tot een kritische scheur en plotseling tot breuk leiden.
Werkplaatspraktijk & handelingsinstructies
Bepaal de beginnende scheurgrootte met niet-destructief onderzoek: ultrasoon (UT) of magnetisch poeder (MT). Schat ΔK af via spanningsanalyse of tabellen. Bereken de levensduur door integratie van da/dN van de beginnende scheurgrootte tot de kritische scheurgrootte. Typische drempelwaarde voor staal: ΔK_th ≈ 5–6 MPa√m (bij R = 0,1). Ligt ΔK onder de drempelwaarde, dan groeit de scheur niet. Verlaag ΔK door kleinere spanningsuitslagen, betere naadgeometrie (naadovergang slijpen, TIG-nabehandeling) en drukspanningen (bijv. hamertechnieken). Stel inspectie-intervallen rekenkundig vast, niet willekeurig. De intervallen moeten korter zijn dan de tijd waarin een herkenbare scheur tot kritische grootte groeit. Materiaalconstanten: voor constructiestaal is m ≈ 3, C ligt afhankelijk van de eenheid in het bereik 10^-11 tot 10^-13 (bij da/dN in m/cyclus, ΔK in MPa√m). Gebruik alleen waarden uit gecontroleerde bronnen.