Diktemeter: kalibratie, verificatie en afstelling

Abstract

Het meten van fysieke parameters zoals laagdikte, oppervlakteprofiel en dauwpunt is een veel voorkomende taak voor inspecteurs en applicateurs. Die metingen zijn echter zo nauwkeurig als het instrument dat ze uitvoert. Zelfs hoogwaardige elektronische instrumenten kunnen onjuiste metingen opleveren als drie belangrijke stappen niet worden gevolgd: kalibratie, verificatie en aanpassing. In dit artikel worden deze vaak verkeerd begrepen stappen uitgelegd zoals gedefinieerd door ASTM D70911, ISO 28082 en SSPC-PA 23. Het belang van een 'lang formulier' kalibratiecertificaat, wie een kalibratie kan uitvoeren, en de toepassingen die mogelijk veldaanpassingen vereisen komt ook aan bod.

Zorgen voor nauwkeurige instrumentaflezingen

Deel 1: Kalibratie

Wat is kalibratie?

Het woord ‘kalibratie’ heeft verschillende betekenissen, afhankelijk van de branche of de omgeving waarin het wordt gebruikt. De kans is groot dat iemand die u kent de termen kalibratie en kalibratie-interval verkeerd begrijpt met betrekking tot de coatinginspectie-industrie. Het zou hen verbazen te horen dat ze niet alleen hun meter niet zelf kunnen kalibreren, maar dat er meestal ook geen vast interval voor herkalibratie is.

Voor een indicatie van hoe uitdagend het is om kalibratietermen te definiëren, hoeft u niet verder te zoeken dan de talloze definities die beschikbaar zijn bij grote organisaties. Het is niet verwonderlijk dat de verklaringen verschillen, gezien de uitdagingen van het definiëren van een woord dat in veel industrieën voor veel soorten instrumenten wordt gebruikt.

Een eenvoudigere benadering is om kalibratietermen uit te leggen, aangezien deze betrekking hebben op een specifiek industriesegment, in dit geval de industrie voor beschermende coatings. Hier zijn ISO, ASTM, SSPC en anderen het in het algemeen over eens.

Kalibratie in de coatinginspectie-industrie

ASTM D7091 beschrijft het gebruik van magnetische wervelstroommeters voor droge filmdikte en is typerend voor vele normen. Het definieert kalibratie als:

"... hoogstaand, gecontroleerd en gedocumenteerd proces voor het verkrijgen van metingen op herleidbare kalibratiestandaarden over het volledige werkbereik van de meter, en vervolgens het maken van de nodige meteraanpassingen (zoals vereist) om omstandigheden die buiten de tolerantie vallen te corrigeren. laagdiktemeters worden uitgevoerd door de fabrikant van de apparatuur, hun geautoriseerde agent, of door een geaccrediteerd kalibratielaboratorium in een gecontroleerde omgeving met behulp van een gedocumenteerd proces. Het resultaat van de kalibratie is het herstellen / opnieuw uitlijnen van de meter om te voldoen aan / hoger te zijn dan de door de fabrikant aangegeven nauwkeurigheid. "

Binnen die definitie zijn er een paar termen die het waard zijn om verder te bespreken:

"Traceerbare kalibratiestandaard": In wezen is het doel van kalibratie ervoor te zorgen dat een instrument binnen tolerantie leest tot een standaard met een bekende waarde. Het kwantificeren van deze bekende waarden (gewicht, afstand, enz.) Is de verantwoordelijkheid van een organisatie genaamd het International Bureau of Weights and Measures (BIPM).

Het BIPM werkt samen met nationale metrologische instituten zoals de NIST (VS), NPL (VK) en PTB (Duitsland), die standaardreferentiematerialen (SRM's) onderhouden voor standaardmetingen zoals lengte, gewicht en tijd. Deze SRM's zijn zeer nauwkeurige artefacten die worden gebruikt als kalibratiestandaarden voor de meest nauwkeurige meetapparatuur.

Omdat het niet voor iedereen betaalbaar, efficiënt of zelfs maar mogelijk is om tegen een SRM te kalibreren, worden de SRM's gebruikt om primaire kalibratiestandaarden te kalibreren; secundaire normen worden gebruikt om werknormen te kalibreren; en werkstandaarden worden gebruikt om procesinstrumenten te kalibreren. Via deze 'keten' van standaarden zijn instrumenten uiteindelijk direct herleidbaar tot een SRM-artefact zonder dat dat artefact ooit hoeft te worden gemeten.

Omdat een instrument of norm altijd minder nauwkeurig is dan de norm die het kalibreert, neemt de onzekerheid toe naarmate men verder in de keten van normen komt.

Een testonzekerheidsratio (TUR) van 4: 1 wordt algemeen aanvaard in de industrie, wat betekent dat de tolerantie van een instrument vier keer groter is dan de onzekerheid van de norm waartegen het werd gemeten. Als u bijvoorbeeld een TUR van 4: 1 gebruikt, zou een laagdiktemeter die is gekalibreerd tegen standaarden met een onzekerheid van ± 0,05 mils een aangegeven tolerantie of nauwkeurigheid hebben van ± 0,2 mils.

Onder een wederzijdse erkenningsovereenkomst die werd ondertekend tussen de belangrijkste Nationale Metrologische Instituten, erkennen alle deelnemende instellingen de geldigheid van elkaars kalibratie- en meetcertificaten.

"Geaccrediteerd kalibratielaboratorium": ASTM D7091 beperkt de partijen die een kalibratie kunnen uitvoeren tot" de fabrikant van de apparatuur, hun bevoegde agent, of ... een geaccrediteerd kalibratielaboratorium ". Hoewel de eerste twee categorieën vanzelfsprekend zijn, is het concept van een 'geaccrediteerd kalibratielaboratorium 'is minder duidelijk.In ISO / IEC 17025 zijn de vereisten voor accreditatie uiteengezet en kunnen laboratoria een dergelijke accreditatie krijgen via een accreditatie-instelling die de overeenkomst heeft ondertekend van de International Laboratory Accreditation Cooperation (ILAC).

De ISO 17025-accreditatie van een laboratorium is echter alleen van toepassing op specifieke kalibratieactiviteiten. In de scope van accreditatie van een laboratorium staan de activiteiten vermeld waarvoor een laboratorium is geaccrediteerd, naast de meetonzekerheid die het laboratorium kan kalibreren. Als u een kalibratielaboratorium van een derde partij gebruikt, is het van cruciaal belang om niet alleen ervoor te zorgen dat het is geaccrediteerd, maar ook dat het geaccrediteerde bereik de instrumenten omvat die u wilt laten kalibreren. Hoewel er een groot aantal ISO 17025-geaccrediteerde laboratoria bestaat, zijn er maar weinig geaccrediteerd om coatinginspectieapparatuur te kalibreren.

Certificaten van kalibratie

Wanneer een instrument wordt gekalibreerd, wordt een document met de naam Kalibratiecertificaat afgegeven (Afbeelding 1). Dit document registreert de werkelijke meetresultaten en alle informatie die relevant is voor een succesvolle instrumentkalibratie, inclusief herleidbaarheid naar een nationale norm. Voor taakspecificaties is vaak een bewijs van een recente kalibratie vereist.

Veel fabrikanten van testapparatuur leveren geen kalibratiecertificaten. In plaats daarvan kunnen ze 'certificaten van overeenstemming', 'certificaten van overeenstemming', 'certificaten van nauwkeurigheid' of 'certificaten' verstrekken. Dit zijn weinig meer dan een nauwkeurigheidsverklaring van de fabrikant, waarbij de gebruiker erop moet vertrouwen dat het instrument nauwkeurig meet. Dergelijke 'certificaten' voldoen niet aan de definitie van kalibratie onder ASTM D7091 en andere normen, en zijn doorgaans ook ontoereikend voor interne, contractuele of wettelijke vereisten.

Hoewel de vorm en inhoud van kalibratiecertificaten variëren, moet een juist certificaat specifieke minimale informatie bevatten die naleving van de ISO / IEC 17025-vereisten garandeert. Figuur 1 toont een voorbeeld van een kalibratiecertificaat, met elk van de belangrijke kenmerken gemarkeerd.

Figuur 1 - Voorbeeld van kalibratiecertificaat

Identificatie van het kalibratielaboratorium - Een kalibratiecertificaat moet aangeven waar de kalibratie is uitgevoerd.

Titel - Zorg ervoor dat het document een 'Kalibratiecertificaat' of 'Kalibratiecertificaat' is.

Unieke identificatie - Elk kalibratiecertificaat is uniek en moet een unieke identificatie hebben, zoals een serie- of certificaatnummer.

Identificatie van het gekalibreerde instrument - Het kalibratiecertificaat moet het instrument duidelijk identificeren, inclusief een serienummer en eventuele modelinformatie.

Omgevingsomstandigheden in de laboratoriumomgeving - Minimaal moeten de temperatuur en relatieve vochtigheid waarop de kalibratie is uitgevoerd, worden gespecificeerd.

Datum van kalibratie

Identificatie van de gebruikte kalibratiemethode - Elke kalibratie moet worden uitgevoerd in overeenstemming met een vastgestelde en goedgekeurde procedure. Sommige fabrikanten van apparatuur publiceren hun kalibratieprocedures.

Bewijs van traceerbaarheid - Traceerbaarheid is een hoofddoel van een kalibratiecertificaat en het bewijs van traceerbaarheid moet worden gedocumenteerd.

Kalibratieresultaten - Een kalibratiecertificaat moet de werkelijke instrumentaflezingen documenteren ten opzichte van de referentiewaarden, en aangeven of de meetwaarden binnen de tolerantie van de referentiestandaarden lagen.

Naam, titel en handtekening van de persoon die de kalibratie uitvoert

Nauwkeurigheidsverklaring - Het certificaat moet de onzekerheid aangeven dat het instrument is gekalibreerd. Dit is vaak identiek aan de specificaties van de fabrikant, maar kan worden beperkt door de mogelijkheden van het kalibratielab.

Logo / informatie accreditatie-instelling (tenzij het certificaat is afgegeven door de fabrikant van de apparatuur) - Voor certificaten die niet zijn uitgegeven door de fabrikant van de apparatuur, moet een logo of identificerende informatie van de instantie die het laboratorium heeft geaccrediteerd aanwezig zijn.

Als het certificaat uitgegeven door het kalibratielaboratorium of de fabrikant van het instrument deze belangrijke kenmerken niet bevat, is het waarschijnlijk geen kalibratiecertificaat zoals gedefinieerd door de meeste normen en contracten.

Wanneer opnieuw kalibreren

Herkalibratie (of hercertificering) is periodiek vereist gedurende de levenscyclus van een instrument, aangezien de nauwkeurigheid van de meeste meetinstrumenten afneemt bij gebruik. Een kalibratie-interval is de vastgestelde periode tussen herijkingen van een instrument. Volgens de vereisten van ISO 17025 nemen de meeste fabrikanten geen kalibratie-intervallen op als onderdeel van kalibratiecertificaten. Waarom? Omdat ze niet weten hoe vaak de meter wordt gebruikt, in welke omgeving deze wordt gebruikt en hoe goed deze wordt verzorgd4.

Als je geen ervaring hebt met een instrument, is een jaar een goed startinterval tussen kalibraties. Dit kan worden aangepast met ervaring en regelmatige verificatie (zie hieronder). Klanten met nieuwe instrumenten kunnen de datum waarop het instrument in gebruik is genomen (of de aankoopdatum) gebruiken als het begin van hun eerste kalibratie-interval. Het verwaarloosbare effect van de houdbaarheid minimaliseert het belang van de feitelijke datum van het kalibratiecertificaat.

Deel 2: verificatie

Het is essentieel om te verifiëren

Een kalibratiecertificaat garandeert niet dat de nauwkeurigheid behouden blijft gedurende het kalibratie-interval. Talrijke factoren kunnen de werking van de meter nadelig beïnvloeden, zoals accidentele schade of ophoping van vuil. Om te voorkomen dat er met een onnauwkeurige meter wordt gemeten, vereisen de meeste normen dat nauwkeurigheid en werking vóór elk gebruik worden geverifieerd, meestal aan het begin van elke dienst. Het moet opnieuw worden gecontroleerd nadat een groot aantal metingen is verricht, als de meter is gevallen of als wordt vermoed dat het foutieve resultaten geeft. Vaak bereiken de contracterende partijen een eerste overeenkomst over de details en frequentie-intervallen voor het verifiëren van de nauwkeurigheid van de meter.

Wat doe je met deze tussenpozen? Dat hangt af van het kwaliteitssysteem dat u hanteert. Sommige eigenaren meten eenvoudig een proefonderdeel als hun meter nieuw is en registreren het resultaat. Dit monster wordt vervolgens opgeslagen en gebruikt om regelmatig de werking en nauwkeurigheid van de meter te controleren.

De beste en meest algemeen aanvaarde methode om de nauwkeurigheid te controleren, is echter het meten van kalibratiestandaarden in een gecontroleerde omgeving met behulp van een gedocumenteerde procedure. ASTM D7091 bevat taal die kenmerkend is voor veel normen:

"7.3 Verificatie van nauwkeurigheid - Vóór gebruik moet de kalibratienauwkeurigheid van elk instrument door de gebruiker worden geverifieerd in overeenstemming met de instructies van de fabrikant, met gebruikmaking van geschikte laagdiktestandaarden en, indien nodig, zullen alle gevonden tekortkomingen worden gecorrigeerd. De meter moet worden geverifieerd. voor nauwkeurigheid in het beoogde gebruiksbereik. "

Kalibratiestandaarden kunnen vele vormen aannemen, afhankelijk van het instrument dat wordt geverifieerd. Ze moeten herleidbaar zijn tot een nationaal metrologisch instituut en een meetwaarde hebben binnen het bereik van de meter - idealiter in de buurt van het verwachte meetbereik. Het proces om ze te meten wordt beschreven in een document genaamd een kalibratieprocedure dat sommige fabrikanten publiceren of op verzoek verstrekken.

Voor laagdiktemeters zijn laagdiktestandaarden beschikbaar als gecertificeerde gecoate metalen platen of plastic vulplaten. Platen zijn meestal nauwkeuriger en duurzamer, maar ook duurder. Type 1 (mechanische) laagdiktemeters kunnen niet worden gecontroleerd met kunststof vulplaatjes.

Het gemiddelde van een reeks metingen moet binnen de gecombineerde toleranties van zowel de meter als de referentiestandaard liggen. Om de gecombineerde tolerantie te bepalen, worden de toleranties van de meter en de standaard niet simpelweg bij elkaar opgeteld, maar moet de 'som van de kwadraten'-formule worden gebruikt. Als de nauwkeurigheid van de referentiestandaard bijvoorbeeld ± 2 is% en de nauwkeurigheid van het instrument is ± 3%, de gecombineerde tolerantie is ± 3,6%, berekend als:

Als de metingen buiten de gecombineerde tolerantie vallen, is er een probleem met de meter of referentiestandaard. De problematische meter of referentiestandaard moet worden geïdentificeerd en alle metingen die sinds de laatste nauwkeurigheidscontrole zijn uitgevoerd, moeten als verdacht worden beschouwd.

Deel 3: Aanpassing

Voor veel inspectie-instrumenten zijn kalibratie en verificatie voldoende om ervoor te zorgen dat het instrument correct meet. Voor laagdiktemeters is echter vaak een derde stap nodig: afstelling. Dit komt doordat laagdiktemeters de dikte van de coating niet direct meten; in plaats daarvan meten ze de magnetische eigenschappen van het substraat. Deze eigenschappen verzwakken naarmate de sonde van het substraat weg beweegt en zijn daarom gerelateerd aan de laagdikte.

Er zijn echter nog andere factoren die de magnetische eigenschappen van het substraat kunnen beïnvloeden. Deze omvatten:

• Oppervlakteruwheid (meestal veroorzaakt door gritstralen)
• Geometrie (kromming, randeffect)
• Samenstelling (metaallegering, magnetische eigenschappen, temperatuur)
• Massa (dun metaal)

Laagdiktemeters zijn meestal in de fabriek gekalibreerd om goed te presteren op vlak, glad koolstofstaal. Ze kunnen echter nauwkeurig meten bij toepassingen met verschillende oppervlakteruwheid, geometrie, samenstelling of massa als een aanpassing wordt uitgevoerd:

"3.1.2 aanpassing - de fysieke handeling van het uitlijnen van de diktemetingen van een meter zodat deze overeenkomen met die van een monster met een bekende dikte (verwijdering van bias), om de nauwkeurigheid van de meter op een specifiek oppervlak te verbeteren."

Het is belangrijk op te merken dat elke aanpassing alleen rekening houdt met de ruwheid, geometrie, samenstelling en / of massa van de ondergrond op de locatie waar de aanpassing werd uitgevoerd. Als een van deze factoren binnen het onderdeel of de taak verandert, is vaak verdere aanpassing vereist. Sommige elektronische instrumenten, zoals PosiTector 6000 Advanced-modellen, kunnen meerdere kalibratieaanpassingen opslaan, zodat de gebruiker de aanpassing kan kiezen die het beste past bij de betreffende toepassing.

Er moet ook worden opgemerkt dat niet alle laagdiktemeters hetzelfde zijn. Raadpleeg de fabrikant of de gebruikershandleiding van het instrument voor de beste richtlijnen voor het afstellen van uw specifieke instrument. Het volgende overzicht is een richtlijn voor het aanpassen van één type gangbare laagdiktemeters.

Aanpassen voor geometrie, compositie en massa

Om te bepalen of een instrument moet worden afgesteld, moet u controleren of het gemiddelde van een reeks metingen op het niet-gecoate substraat binnen de meter-tolerantie van nul ligt. Als er buiten de tolerantie wordt gemeten, is aanpassing aan de meter waarschijnlijk vereist. Dit is vaak zo simpel als het compenseren van alle toekomstige metingen door de fout die is opgetreden tijdens de controlemeting. Type II elektronische meters, zoals de PosiTector 6000, hebben doorgaans een ingebouwde 'nulpuntafstelling' om het proces automatisch te laten verlopen. Als volgende metingen van het niet-gecoate substraat binnen tolerantie bij nul lezen, is de aanpassing met succes uitgevoerd. Type I mechanische aftrekmeters zoals de PosiTest hebben niet-lineaire schalen, dus het instrument zelf mag niet worden aangepast. In plaats daarvan moet de gebruiker een basismetaalmeting (BMR) uitvoeren en die waarde aftrekken van toekomstige laagdiktemetingen.

Voor bijna alle toepassingen meet het instrument binnen de tolerantie over het gehele bereik nadat een nulpuntsafstelling met succes is uitgevoerd. Dit kan worden geverifieerd door een vulplaat op het niet-gecoate substraat te plaatsen en ervoor te zorgen dat de meetwaarde binnen de gecombineerde tolerantie van de plaat en de meter valt. In het zeldzame geval dat de meter binnen tolerantie bij nul maar buiten tolerantie op een vulplaat aangeeft, kan een verdere afstelling nodig zijn. Raadpleeg de fabrikant van de producthandleiding voor meer details.

Aanpassen voor oppervlakteruwheid

Hoewel een nulaanpassing vaak voldoende is om rekening te houden met de effecten van geometrie, samenstelling en massa, mag een nulaanpassing niet worden uitgevoerd op gestraalde of opgeruwde oppervlakken. Op die oppervlakken meten laagdiktemeters tot een punt tussen de pieken en dalen van de ruwheid die het 'magnetische vlak' wordt genoemd. Aangezien de meeste normen en specificaties aangeven dat alleen de laagdikte over de toppen van het oppervlakteprofiel wordt vermeld, is aanpassing nodig.

Om ervoor te zorgen dat een laagdiktemeter de dikte van de coating 'boven de pieken' van het oppervlakteprofiel meet, is de geaccepteerde procedure om aan te passen aan de bekende dikte van een opvulstuk dat over het ongecoate substraat wordt geplaatst. Het opvulstuk rust op de toppen van een oppervlakteprofiel of ander patroon en is een vervanging voor de bekledingsfilm die uiteindelijk zal worden aangebracht. Type II elektronische meters hebben doorgaans een ingebouwde '1-punts aanpassing' functie om het proces eenvoudig te maken.

Aangezien Type I mechanische aftrekmeters doorgaans een grote magneet gebruiken om contact te maken met het oppervlak in plaats van een kleine sondepunt, worden ze minder beïnvloed door oppervlakteruwheid. De gebruiker kan eenvoudig een nulcorrectie uitvoeren door een basismetaalmeting (BMR) uit te voeren op het ongecoate, gestraalde substraat en die waarde af te trekken van toekomstige metingen van de laagdikte.

Referenties

1 ASTM D7091 "Standaardpraktijk voor niet-destructieve meting van droge filmdikte van niet-magnetische coatings toegepast op ferrometalen en niet-magnetische, niet-geleidende coatings van toepassing op non-ferrometaal" (ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428), www. astm.org

2 ISO 2808, Verven en vernissen - Bepaling van de laagdikte. Verkrijgbaar bij American National Standards Institute (ANSI), 25 W. 43rd St., 4th Floor, New York, NY 10036, http://www.ansi.org

3 SSPC PA2, Procedure voor het bepalen van conformiteit met vereisten voor droge coatingdikte. Verkrijgbaar bij Society for Protective Coatings (SSPC), 40 24th St., 6th Floor, Pittsburgh, PA 15222-4656, http://www.sspc.org

4 Zorg dragen voor uw laagdiktemeter, David Beamish, PCE - Protective Coatings Europe, en JPCL Equipment Maintenance, april 2005