Lektest

Een snuffeltest geeft wel een indruk van de grootte van een lek, maar de uitkomst hangt sterk af van de omstandigheden en de manier van meten. Het resultaat is daarom minder “hard” dan bij een vacuümmeting met een lekdetector. Enkele redenen:

• De meting is operator-afhankelijk, – iemand kan sneller of langzamer bewegen, of een andere zoekstrategie gebruiken.
• De afstand tot het oppervlak (bijvoorbeeld een las of pakking) varieert, wat het gemeten signaal beïnvloedt.
• Luchtstromen en tocht verdunnen of verwaaien het tracer gas, waardoor pieken lager of juist verspreid worden.
• Het is niet zeker dat al het uitredende tracer gas langs de snuffelsonde stroomt; een deel kan zich verspreiden in de omgeving en wordt dus niet gemeten.

Om deze redenen wordt een snuffeltest doorgaans “semi-kwantitatief” genoemd: goed om lekkages op te sporen en globaal in te schatten, maar minder geschikt om een exacte lekwaarde vast te leggen.

Een conformity assessment body (in het Nederlands: conformiteitsbeoordelingsinstantie, CBI) is een onafhankelijke organisatie die beoordeelt of producten, processen, personen of diensten voldoen aan vastgestelde eisen, zoals wetgeving, normen of specificaties. Voorbeelden van zulke activiteiten zijn testen, inspectie, kalibratie en certificering.

ITIS is een ISO 17025-geaccrediteerd testlaboratorium en daarmee een conformity assessment body: wij voeren onder gecontroleerde en geaccrediteerde omstandigheden beproevingen uit en rapporteren objectief de meetresultaten ten opzichte van de gevraagde norm of grenswaarden. Of die resultaten acceptabel zijn in een project, contract of vergunning, dat bepaalt uiteindelijk de klant, eindgebruiker of bevoegd gezag.

Een objectieve beproeving om vast te stellen of een component of systeem voldoet aan afgesproken dichtheidseisen, uitgevoerd onder overdruk of onder vacuüm.

Overdruk: het object staat boven atmosferische druk en we meten uitstroom (Engels: inside-out).

Vacuüm: het object staat onderdruk en we meten instroom vanuit buiten (Engels: outside-in). De keuze hangt af van doel, gewenste detectielimiet, medium en bedrijfscondities.

Een integrale test bepaalt de totale lekstroom van het complete object en toetst die aan de maximale toelaatbare lekwaarde, een lokale (partiële) test spoort juist plaatselijk lekken op om de exacte locatie te vinden.

Ja, met mobiele opstellingen kunnen testen bij de klant op locatie plaatsvinden mits de veiligheid en condities geborgd zijn.

Nee. ‘Nul’ is met de meetmethoden de we kennen niet aantoonbaar, je kunt alleen aantonen dat de lekstroom lager is dan de detectiegrens onder vastgelegde condities. Daarom werken normen met een maximale toelaatbare lekwaarde (≤ X in Pa·m³/s, mbar·l/s of std cm³/s), inclusief methode, druk, temperatuur, tracer en meetduur.

Waarom ‘nul’ niet verifieerbaar is, – kort uitgelegd:

• Detectielimiet: elk instrument heeft een ondergrens.
• Meetonzekerheid: resultaten hebben altijd spreiding.
• Achtergrond/ruis: omgevingsgas, resttracer en elektrische ruis beïnvloeden het signaal.
• Permeatie en desorptie: gassen trekken door materialen of komen uit holtes (virtual leaks).
• Condities: kleine variaties in druk/temperatuur veranderen de gemeten lekstroom.

In de procesindustrie, (petro)chemie, energie, HVAC, automotive, cryogeen, lucht‑ en ruimtevaart worden vaak lektesten voorgeschreven.

De SI-eenheid is Pa·m³/s, – in de praktijk worden mbar·l/s en std cm³/s (scc/s) veel gebruikt; in de VS ook torr·l/s. Allemaal drukken ze “druk × volume per tijd” uit, omdat gassen samendrukbaar zijn.

Handige conversies:

1 Pa·m³/s = 10 mbar·l/s

1 Pa·m³/s ≈ 7,5 torr·l/s

1 std cm³/s ≈ 1,0 mbar·l/s (bij 0 °C en 1 atm)

Tip: kies één hoofd­eenheid in je rapport en vermeld altijd de gebruikte referentiecondities.

Druktesten met vloeistof verifiëren vooral de mechanische sterkte en integriteit van objecten, lektesten met gas beoordelen juist de dichtheid en het lekdebiet met gevoeligere detectiemethoden en lagere detectielimieten.

Water kan microlekken tijdelijk “afdichten” (oppervlaktespanning/films), waardoor een latere gas-lektest onterecht ‘goed’ lijkt. Een hydrotest uitvoeren vóór een gas-lektest is daarom ten zeerste af te raden!

Nee. Met een hydrotest worden test objecten getest op sterkte en/of functionaliteit. gas-lektesten beoordelen een object op dichtheid en lekdebiet met veel lagere detectielimieten. Andere doelstelling, andere gevoeligheid.

Ja. Micro-poriën en capillair kanalen kunnen door een waterfilm of residu volledig worden gemaakt; gaslekken blijven dan onopgemerkt.

Nee. Hydrotest = sterkte/structuur; gas-lektest = dichtheid/lekdebiet. Andere doelstelling, andere en lagere gevoeligheid.

Geschikt voor “grove” lekken; orde van grootte ligt veel hoger dan de limieten van bijvoorbeeld helium snuffeltesten.

Ja. Water, vuil, corrosieproducten of additieven kunnen kleine kanalen deels blokkeren en een vals “lekdicht” beeld geven.

Water dringt in poriën, wanden en afdichtingen en blijft geadsorbeerd zitten, waardoor de uitgastijd sterk toeneemt en de detectiegrens van latere lektesten verslechtert. Zonder bake-out, langdurig uitstoken op verhoogde temperatuur, herstelt de vacuümcompatibiliteit niet.

Ja. Natte onderdelen corroderen sneller; proces wordt vervuild (afvalwater/additieven), en je moet grondig reinigen/drogen.

Alleen na volledige droging/ontgassing (eventueel bake-out) en testen met referentielek; dit kost (extra) tijd en geld.

Beperkt. Temperatuur-/vochtinvloed maakt de meting instabiel; voor fijne lekken blijft een tracer-gas test met bijvoorbeeld helium veel gevoeliger.

Voer eerst de lektest uit, overdruk of vacuüm, daarna pas de hydrotest. Zo voorkom je dat vocht de gevoeligheid van de lektest negatief beïnvloedt.

Alleen als een code/klant dit eist voor sterkte, maar scheid die test dan van de (latere) gas-lektest en plan gedwongen droogstappen.

Vermijd het. Als het móét: demonteerbaar testen, direct drogen (warm/geforceerd), bake-out waar mogelijk en achtergrond meten tot een stabiele situatie om de lektest uit te voeren.

Max. lekwaarde (eenheid + referentiecondities), methode (sniffer/accumulatie/vacuüm), druk/temperatuur, tracer, meetduur en test resultaat: pass/fail.

Ja. Elastomeren en poreuze materialen houden vocht vast (permeatie/desorptie); metaalafdichtingen zijn voorspelbaarder bij droge testen.

Hydro vóór gas-lektest verlengt doorlooptijd door droogtijden, uitgassen en extra kalibratie, zonder meetvoordeel.

Overdruk bij representatieve bedrijfsdruk en lektest met een snuffelpen; vacuüm voor lagere detectielimieten.

Ja. Test bij voorkeur in de richting van de praktijksituatie: inside-out (overdruk) als het medium normaal naar buiten wil, of outside-in (vacuüm) als de praktijk dat vereist. Testen in de “verkeerde” richting kan tot andere (test)resultaten leiden.

Een lektest bij kamertemperatuur en vacuüm zegt weinig als het object in gebruik op bijv. 500 bar en +200 °C functioneert. Materiaalgedrag, spelingen en afdichtingen veranderen met druk en temperatuur. Daarom heeft testen onder (of representatief voor) de werkelijke bedrijfscondities de voorkeur.

Het testobject wordt intern opgedrukt met tracergas. Rond het test object, of rond een te testen onderdeel van het object, wordt een afgesloten verzamelruimte gemaakt (bijv. met een kap of tape). Lekt er gas uit, dan verzamelt het zich in deze ruimte.

Door de stijging van de tracergasconcentratie in de verzamelruimte over de testduur te meten, kan de actuele lekwaarde worden berekend op basis van het bekende volume en de gemeten tijd.

De bombing-methode bepaalt interne lekkage door een onderdeel eerst met helium te “laden” en daarna het uit-diffunderende helium te meten.

Stappen:

1. Bomben

Plaats het onderdeel in een drukvat en breng het vat gedurende een vooraf bepaalde tijd op overdruk met helium. Eventuele lekkages laten helium door, het onderdeel in.

2. Meten onder vacuüm

Haal het onderdeel uit het drukvat en plaats het in een vacuümkamer. Meet de diffusie met een helium-leakdetector; de gemeten uitstroom van helium correspondeert met de integrale lekwaarde.

Op het te testen oppervlak wordt een zeepoplossing aangebracht. Daarover wordt een transparante vacuümbox geplaatst, waarvan het volume met een pomp vacuüm wordt getrokken. Bij een lek zorgt het drukverschil voor schuimvorming onder de box, – zichtbaar door het venster.

Toepassing: vooral voor onderdelen die niet intern op druk kunnen worden gezet, zoals tankbodems en -wanden, scheepshuiden en lasnaden.

Go/no‑go, lekkages tot ca. 1×10-3 mbarˑlˑs-1 kunnen worden gedetecteerd (EN1779); kwantificeren van de lekkage is beperkt.

Zeer kleine lekkages, tot circa 10⁻⁹ mbar·l·s⁻¹, afhankelijk van apparatuur, testopstelling, achtergrond, pompsnelheid en testduur.

Direct snuffelen gebruik je vooral om een lek op te sporen en te lokaliseren langs naden, lassen of verbindingen. De gevoeligheid hangt daarbij sterk af van de afstand tot het oppervlak, de snelheid van bewegen en de persoon die meet.

Bij een integrale test met sniffer probe wordt het hele object (of een deel daarvan) in een afgeschermd volume of onder een kap getest en wordt de totale lekstroom gemeten. Die totale lekwaarde wordt vervolgens vergeleken met een vooraf gedefinieerde acceptatielimiet.

Kalibreer eerst op een referentielek in de meest kritische zone. Bepaal snelheid, afstand zó af dat je een stabiel, reproduceerbaar signaal krijgt. Leg deze instellingen vast en houd ze tijdens de test zo constant mogelijk: afstand en snelheid.

eelgebruikte normen voor lektesten zijn: EN 1779: richtlijn voor methodekeuze; ISO 20485: tracergas-proeven; EN 1593: bellenproef en ASME BPVC Section V, Article 10: lekonderzoek met diverse technieken.

De norm behandelt principes, testopstellingen en procedures voor tracergas-lektesten met helium, halogenen en H₂/N₂, omvat de indeling in groepen A en B, beschrijft respons- en cleanup-tijden, kalibratie en de eisen voor rapportage en meetonzekerheid.

Systematische keuzetabel met herkenletters voor technieken en detectielimieten.

Overzicht methoden (bubble, sniffer, massaspectrometer, drukval, ultrasoon) en eis van een schriftelijke procedure met parameters.

ISO 20484 legt alle termen en definities voor lektesten vast, het is de terminologie norm waar ISO 20485 en andere normen op steunen. Dit voorkomt misverstanden en zorgt voor eenduidige specificaties en rapportage.

Voor bubble emission (bellenproef) als snelle go/no‑go‑methode voor grotere lekken.

Europa: ISO 9712 (centrale, gestandaardiseerde certificering; bijv. methode LT). Opleiding en examens via nationale NDT-organisaties.

Verenigde Staten: ASNT SNT-TC-1A (aanbevolen praktijk; bedrijf stelt eigen Written Practice en certificeringsprogramma op).

Ja, ze borgen eenduidige toepassing per land en taal (bv. NEN‑EN‑ISO 20485:2018).

Apparatuur, Kalibratie & Onzekerheid

Massaspectrometer (He‑4), halogeen‑diode, thermische geleidbaarheid, optische detectoren, afhankelijk van tracer en gevoeligheidseis.

Met traceerbare referentielekken en verificatie van respons‑/cleanup‑tijd en detectielimiet vóór, en na, de test.

Afhankelijk van methode en condities; voor industrieel lektesten worden vaak onzekerheden tot ±50% genoemd.

Virtuele lekken, contaminatie, restgassen, permeatie en variaties in achtergrond.

Bereik passend bij de acceptatiegrens en de methode (sniffer vs. vacuüm) met geldig certificaat.

Respons: tijd tot ~90% stabiel signaal; cleanup: tijd tot achtergrond is hersteld.

Ja. In bijvoorbeeld norm EN 1779 staan formules om een gemeten lekwaarde om te rekenen naar een ander gas of naar een andere (test)druk. Zo kun je een gemeten waarde (bijvoorbeeld met helium) herleiden naar de equivalente lekwaarde bij het procesgas en de werkelijke bedrijfscondities.

In de praktijk geldt helium als het veiligste tracergas, omdat het inert is en niet reageert met materialen of processen. Een H₂/N₂-mengsel (forming gas) is ook goed bruikbaar, mits er maatregelen worden genomen tegen brand- en explosiegevaar.

Koelmiddelen (F-gassen) mogen niet zomaar als apart tracergas worden gebruikt om vervolgens in de atmosfeer te laten ontsnappen, ze worden alleen als medium in de koelinstallatie zelf gebruikt en dan met een detector op lekkage gecontroleerd volgens de geldende F-gasregels.

Houd het testgebied zo schoon en droog mogelijk. Olie, water, vet of reinigingsfilms kunnen lekkages tijdelijk “dicht smeren” en zo de detectie verstoren, – met fout-negatieve resultaten als gevolg. Reinig daarom het oppervlak zorgvuldig en laat het volledig drogen voordat je lektest start.

Voer grove druk- of hydrotesten bij voorkeur uit vóór de lektest en reinig en droog daarna opnieuw, zodat de fijne lektest onder echt droge, representatieve omstandigheden plaatsvindt.

Dat hangt af van het gebruikte tracer-gas en de werkomgeving, maar minimaal moet je denken aan: veiligheidsbril, geschikte handschoenen, gehoorbescherming, gasdetector(en) en voldoende ventilatie of afzuiging. Daarnaast moeten de voorgeschreven veiligheidsmaatregelen uit werkvergunning, TRA en bedrijfsprocedures strikt worden gevolgd.

Ja, vooral voor grotere lekken en als snelle screening, bijvoorbeeld bij persluchtinstallaties of als voorcontrole vóór een heliumlektest met helium als tracergas. Zo voorkom je dat door grote lekkages onnodig veel kostbaar helium wordt verbruikt of dat de achtergrondconcentratie helium te hoog wordt. Houd er wel rekening mee dat de gevoeligheid van een ultrasoon lekdetector duidelijk lager is dan die van helium-methoden.

Uitstoken is het gecontroleerd verwarmen van een vacuümkamer en de bijbehorende leidingen terwijl er continu wordt afgepompt. Door de hogere temperatuur laten geabsorbeerde gassen en dampen (zoals waterdamp, oliën en oplosmiddelen) sneller los uit wanden, pakkingen en materialen, zodat de pomp ze kan afvoeren.

Na het uitstoken is de ontgassing veel lager, waardoor je een lager en stabieler eindvacuüm bereikt en bij lektesten minder last hebt van “schijnlekken” die eigenlijk door restgassen worden veroorzaakt.

Minimaal horen in een testrapport te staan: de gebruikte norm(en) of methode, de testopstelling en hoofdparameters (bijvoorbeeld druk, tijd, tracer), de relevante kalibratiegegevens, alle meetresultaten met juiste eenheden, de testcondities (zoals temperatuur en druk) en een duidelijke conclusie of de gemeten lekwaarde boven of onder de maximaal toelaatbare waarde ligt.

Daarnaast vermeldt het rapport de naam van de betrokken technician(s), de testdatum, het gebruikte meetapparatuur inclusief identificatie, en de locatie waar de lektest heeft plaatsgevonden. ITIS registreert en rapporteert deze gegevens objectief, – op basis van de afgesproken acceptatiecriteria bepaalt de opdrachtgever of het object wordt goed- of afgekeurd.

Acceptatiecriteria leg je altijd vooraf vast in de testopdracht of het testplan. Daarin staat minimaal: de maximaal toelaatbare lekwaarde (eventueel per testfase), de testcondities (druk, temperatuur, gas of medium), de toegepaste methode/norm, hoe er met meetonzekerheid wordt omgegaan bij de beoordeling en wat de werkwijze is bij afkeur (bijvoorbeeld reparatie en herbeproeving).

Zo is vooraf duidelijk wanneer een object als “acceptabel” wordt beschouwd en voorkom je discussies achteraf.

Een hertest is aan de orde zodra de oorspronkelijke test geen duidelijke, betrouwbare uitspraak toelaat of wanneer er iets is gewijzigd aan het object. Dat kan onder meer in de volgende situaties zijn:

• na reparatie, aanpassing of vervanging van onderdelen die invloed hebben op de lekdichtheid of sterkte
• wanneer meetresultaten grens- of twijfelgevallen laten zien (bijvoorbeeld gemeten waarde dicht bij de limiet)
• bij inconsistente resultaten, bijvoorbeeld als herhaalde metingen sterk variëren
• wanneer tijdens of na de test blijkt dat de opstelling, kalibratie of condities niet volledig volgens plan waren (temperatuurschommelingen, verkeerd medium, verkeerd drukniveau, etc.)

Een hertest vindt idealiter plaats met dezelfde of – indien afgesproken – strengere parameters (bijvoorbeeld langere testduur of hogere druk) en wordt vooraf vastgelegd in het testplan of de testopdracht. Zo blijft transparant waarom opnieuw is getest en op basis waarvan het uiteindelijke oordeel tot stand is gekomen.

Ja, waar relevant en binnen onze scope kunnen we testen onder ISO 17025-accreditatie uitvoeren. Dat betekent dat de meetmethode, apparatuur, kalibraties, rapportage en kwaliteitsborging zijn getoetst door de Raad voor Accreditatie, en dat wij voor deze testen het ILAC-RvA-logo op het rapport mogen voeren. Rapporten onder ISO 17025 worden in de regel internationaal geaccepteerd door klanten, certificerende instanties en toezichthouders.

Niet elke norm of klant specifieke opdracht valt automatisch binnen de accreditatiescope, daarom stemmen we vooraf, met een klant of eindgebruiker, af of een gevraagde test onder accreditatie kan worden uitgevoerd.

Leak rate is de gemeten lekstroom: een getal met een eenheid, bijvoorbeeld 1×10⁻⁶ mbar·l/s of Pa·m³/s. Het zegt hoeveel gas per seconde door een lek stroomt onder bepaalde condities.

Leak tightness is de eigenschap of klasse van een object ten opzichte van een eis: voldoet het object aan de gespecificeerde maximaal toelaatbare lekwaarde of niet? Kort gezegd: leak rate is wat je meet, leak tightness is het oordeel dat je daaruit afleidt ten opzichte van de acceptatiegrens.

Een volumestroom in cm³ per seconde bij gedefinieerde standaardcondities; vergelijkbaar te maken met Pa·m³/s en mbar·l/s.

De relatie is: 1 Pa·m³·s^-1 = 10 mbar·l·s^-1, of andersom: 1 mbar·l·s^-1 = 0,1 Pa·m³·s^-1. Vermeld in het rapport altijd duidelijk in welke eenheid de lekwaarde is opgegeven.

De background is het basissignaal van de lekdetector, zónder dat er bewust tracergas wordt toegevoegd. Voorbeelden zijn: het signaal bij een snuffeltest in gewone omgevingslucht, het signaal bij een vacuümtest voordat er met helium is gesproeid, of het signaal wanneer een testpoort is afgeblind.

Deze achtergrond is belangrijk omdat hij de ondergrens van je meting bepaalt: pas als het lek-signaal duidelijk boven de background uitkomt, kun je een lek betrouwbaar herkennen en kwantificeren. Een hoge of instabiele background verkleint dus de praktische gevoeligheid van de test en maakt grensgevallen lastiger te beoordelen.

Een virtueel lek is géén echt gat naar buiten, maar een opgesloten volume (bijvoorbeeld een blind gat, spleet, schroefdraad, capillair of poreus materiaal) waar nog gas of damp in zit. Tijdens een vacuüm- of heliumtest komt dat opgesloten gas heel langzaam vrij naar het meetvolume. De lekdetector “ziet” dan een aanhoudend of langzaam dalend signaal, alsof er een echt lek naar de buitenwereld is, terwijl het in werkelijkheid alleen om uitgassend restgas uit zo’n holte gaat.

Dat is om twee redenen vervelend:

• het kan lijken op een echt lek en zo tot een vals-positief oordeel leiden,
• het vertraagt het bereiken van een stabiele, lage background, waardoor de test langer duurt en grensgevallen moeilijker te beoordelen zijn.

Door bij ontwerp en opstelling holtes, dode hoeken en diepe schroefdraden te vermijden of goed door te spoelen / uit te bakken, beperk je de kans op virtuele lekken en krijg je sneller een betrouwbaar testresultaat.

Permeatie en lekkage hebben allebei te maken met gas dat “ontsnapt”, maar het mechanisme is heel anders.

Permeatie is het langzaam doordringen van gas dóór een ogenschijnlijk dicht materiaal. Gas- of dampmoleculen lossen aan één kant een beetje op in het materiaal (bijvoorbeeld een kunststof of elastomeer), diffunderen daar doorheen en treden aan de andere kant weer uit. Er is dus geen gat of scheur; het materiaal zelf laat in beperkte mate gas door. Dit zie je bijvoorbeeld bij O-ringen, slangen, folies en sommige kunststoffen.

Lekkage is stroming van gas of vloeistof via een defect of opening: een porie, scheur, slecht sluitende verbinding, beschadigde afdichting, verkeerde passing, enzovoort. Er is dan een echt “lekpad” van binnen naar buiten (of omgekeerd), vaak geconcentreerd op één locatie.

Kort samengevat:

–              Permeatie = molecuul-voor-molecuul door het materiaal heen (materiaal­eigenschap),

–              Lekkage = stroming door een onbedoelde opening (fabricage-, montage- of beschadigingsprobleem).

In specificaties en testrapporten is het belangrijk dat onderscheid expliciet te maken: een systeem kan qua montage volledig lekdicht zijn, maar toch een bepaalde permeatie vertonen door pakkingen, slangen of membranen.

Bij laminaire stroming bewegen gas- of vloeistofdeeltjes in nette, evenwijdige lagen door een buis of opening. De snelheid is in het midden het hoogst en neemt naar de wand toe af, maar er is weinig menging tussen de lagen.

Dit regime treedt op bij relatief lage snelheden en/of hoge viscositeit. In dit gebied kun je de stroming goed beschrijven met “gewone” continuümvergelijkingen en eenvoudige formules (Poiseuille, Hagen–Poiseuille).

Turbulente stroming is het tegenovergestelde van laminaire stroming: de snelheid wisselt sterk in ruimte en tijd, er ontstaan wervels en sterke menging. Dit gebeurt bij hogere snelheden en bij grotere diameters, wanneer de inertiekrachten van de stroming domineren.

In turbulente stroming zijn drukverlies en stromingsverdeling lastiger te voorspellen en spelen ruwe wanden en geometrie een grote rol.

Bij moleculaire stroming (molecular flow) is de druk zó laag dat gasmoleculen nauwelijks nog met elkaar botsen, maar vrijwel alleen met de wand. Elk molecuul vliegt als het ware in een rechte lijn tot het een wand raakt.

Dit zie je bij hoog- en ultrahoog vacuüm en bij heel kleine lekken. De klassieke formules voor stroming (zoals bij laminaire stroming) gelden hier niet meer; de doorstroming wordt bepaald door geometrie en temperatuur, niet door viscositeit.

Het overgangsgebied ligt tussen continuümstroming (laminair/turbulent) en moleculaire stroming in. In dit regime botsen moleculen zowel met elkaar als met de wanden in vergelijkbare mate.

Geen van beide benaderingen (puur continuüm of puur moleculair) is volledig geldig, waardoor je vaak met empirische of gecombineerde modellen moet werken. In vacuümtechniek en bij lektesten kom je dit tegen bij middelhoge vacuums, bijvoorbeeld tussen ruw vacuüm en hoog vacuüm.

Het Knudsen-getal (Kn) is de verhouding tussen de vrije weglengte van een gasmolecuul en een karakteristieke afmeting, bijvoorbeeld de diameter van een buis of opening.

Kort gezegd:

• Kn ≪ 1 → continuümstroming (laminair of turbulent), botsingen vooral molecuul–molecuul
• Kn ≈ 1 → overgangsgebied
• Kn ≫ 1 → moleculaire stroming, botsingen vooral molecuul–wand

Met het Knudsen-getal kun je dus bepalen welke fysische modellen en lekformules je moet gebruiken.

Bij lage druk en kleine openingen (kleine lekken) zit je al snel in overgangs- of moleculaire stroming. Dan veranderen zaken als doorstroming, drukval en “lekgedrag” vergeleken met gewone, laminaire stroming. Dat heeft invloed op:

• welke lekdetectiemethode zinvol is,
• hoe je lekwaarden naar andere condities omzet,
• hoe je conductance van leidingen, ventielen en lekwegen moet berekenen.

Door het stromingsregime en het bijbehorende Knudsen-gebied te kennen, kies je de juiste fysische aannames en voorkom je verkeerde interpretaties van meetresultaten.

Ja, een drukvalmeting is een vorm van lektest zodra het doel is om de dichtheid van een object te beoordelen. Je zet het object op druk, sluit het af en volgt in de tijd of de druk merkbaar daalt. De gevoeligheid is echter beperkt: vooral bij grote volumes of temperatuurschommelingen is het lastig om kleine lekken betrouwbaar te zien.

Vergeleken met helium-methoden is een drukvaltest dus grover, maar wél heel bruikbaar om grotere lekken, montagefouten of duidelijke dichtheidsproblemen op te sporen.

Ultrasoon is vooral geschikt bij grote installaties met veel verbindingen (bijvoorbeeld perslucht- of gasleidingsystemen) waar je eerder middelgrote tot grote lekken verwacht. Het is snel, mobiel en relatief goedkoop, waardoor het ideaal is als pre-screening: je vindt eerst de duidelijke lekken en beperkt zo onnodig heliumverbruik en hoge achtergrond bij een latere heliumtest. Pas wanneer de grote lekken zijn opgelost en lagere lekwaarden relevant worden, heeft een gevoeligere heliumlektest echt meerwaarde.

In zo’n situatie heeft het weinig zin om meteen op de kleinste lekken te focussen. Een “gouden regel” uit de lektestwereld is: je kunt kleine lekkages pas betrouwbaar meten als alle grote lekkages eerst zijn opgelost. Grote lekken domineren het meetsignaal en verhogen de achtergrond (bijvoorbeeld helium in de omgeving), waardoor kleinere lekken worden gemaskeerd of niet meer goed zijn te kwantificeren.

De praktische aanpak is daarom:

1. eerst alle duidelijk grote lekkages lokaliseren en repareren,
2. daarna opnieuw testen en controleren of de achtergrond en totale lekwaarde voldoende zijn gedaald,
3. vervolgens pas de kleinere lekken opsporen en beoordelen ten opzichte van de maximaal toelaatbare lekwaarde.

Zo werk je stap voor stap van “groot” naar “klein” en voorkom je dat tijd en geld verloren gaan aan metingen die door dominante grote lekken toch niet betrouwbaar zijn.

De testdruk wordt altijd vooraf vastgelegd in norm, specificatie of testplan en hangt af van het doel van de test.

Grofweg zijn er twee situaties:

• Functionele / lektest dicht bij de praktijk

Dan kies je meestal een testdruk die de bedrijfscondities representeert, bijvoorbeeld de normale bedrijfsdruk of een vastgelegde factor daarboven (bijv. 1,1× of 1,25×). Doel: aantonen dat het systeem onder werkelijke omstandigheden dicht en functioneel blijft.

• Sterkte- of kwalificatietest

Dan wordt vaak een hogere testdruk gekozen (bijvoorbeeld 1,3–1,5× de ontwerpdruk), volgens de eisen van de toepasselijke norm of richtlijn. Doel: aantonen dat er voldoende veiligheidsmarge is ten opzichte van de beoogde bedrijfsdruk.

In alle gevallen geldt: de testdruk moet zijn onderbouwd in norm, ontwerpdocumentatie of risicoanalyse, en vooraf helder zijn afgesproken tussen opdrachtgever en testlaboratorium.

Ja, in veel gevallen kun je een gemeten lekwaarde omrekenen naar een geschatte emissie in bijvoorbeeld kg/jaar.

Daarbij ga je uit van:

• de gemeten lekwaarde (bijvoorbeeld in mbar·l/s of Pa·m³/s),
• het gebruikte tracergas en het procesgas waar je naar wilt omrekenen,
• de bedrijfscondities (druk, temperatuur, samenstelling),
• en de veronderstelde bedrijfstijd (uren per jaar).

Op basis daarvan kun je de volumestroom omrekenen naar massastroom en vervolgens naar een jaar-emissie (kg/jaar). Hoe nauwkeurig dat is, hangt af van de aannames en de variatie in bedrijfscondities.

Normen zoals EN 1779 beschrijven in o.a. paragraaf 7 methoden en formules om lekwaarden naar andere gassen of condities om te rekenen. Een testlaboratorium kan helpen om deze berekeningen op een consistente manier uit te voeren en de gebruikte aannames en onzekerheden duidelijk te documenteren.

Een te hoge integrale (totale) lekwaarde betekent dat het object als geheel te veel lekt, maar nog niet waar die lekkage(n) zitten. De volgende stap is dan altijd: overschakelen van een integrale meting naar lokale lokalisatie.

Praktische werkwijze:

• Bij overdruktesten: sniffer probe inzetten

Gebruik een helium-sniffer probe en “snuffel” het object systematisch af langs naden, lasverbindingen, pakkingen en aansluitingen. Zo kun je de dominante lekzones opsporen.

• Segmenteren en afplakken (optioneel)

Verdeel het object in zones of segmenten en plak delen tijdelijk af (tape, folie, kappen). Snuffel per zone af. Verandert de integrale lekwaarde merkbaar als een segment is afgeplakt, dan zit de lekkage waarschijnlijk in het niet-afgeplakte deel.

• Bij vacuümtesten: lokaal afsproeien / partial spray

Gebruik lokaal kappen of “hoods” en spuit tracergas in of rond een specifieke zone. De lekdetector meet dan per zone de bijdrage aan de totale lekwaarde. Door zones één voor één te testen, zoom je in op het gebied met de grootste bijdrage.

• Repareren en her-testen

Na het lokaliseren: de lekkage repareren, eventueel reinigen en drogen, en vervolgens dezelfde integrale test opnieuw uitvoeren om te verifiëren dat de totale lekwaarde nu onder de maximaal toelaatbare limiet ligt.

Kortom: bij een te hoge integrale waarde werk je altijd van globaal naar lokaal: eerst vaststellen dát de totale lekwaarde te hoog is, daarna de lekkages lokaliseren, en tenslotte repareren en hertesten.

Als de gemeten lekwaarde boven de afgesproken limiet ligt, wordt het object in principe als “niet acceptabel” beoordeeld voor de betreffende testcondities. De vervolgstappen worden idealiter vooraf in het testplan vastgelegd, maar in de praktijk komt het meestal neer op:

• de oorzaak opsporen (lokaliseren van de lekkage, bijvoorbeeld met snuffeltest of aanvullend onderzoek)
• corrigerende actie, zoals reparatie, vervangen van pakkingen of onderdelen, nastellen van verbindingen en zo nodig grondig reinigen
• daarna opnieuw testen met dezelfde lektestmethode en onder vergelijkbare condities

Pas wanneer de nieuwe test aantoont dat de lekwaarde onder de maximaal toelaatbare limiet ligt, kan het object als voldoende dicht worden beschouwd voor de overeengekomen toepassing.

Nee, helium is een schaarse grondstof en de prijs kan sterk schommelen. In bepaalde perioden is helium beperkt leverbaar en daarmee relatief duur. Daarom wordt bij lektesten steeds vaker gekeken naar alternatieven, zeker voor grote volumes of routinematige productie.

Afhankelijk van norm, klanteis en veiligheid kun je bijvoorbeeld werken met:

• helium-/lucht- of helium-/stikstofmengsels, om het pure heliumverbruik te beperken,
• waterstof-/stikstofmengsels (H₂/N₂) voor sniffer-toepassingen, mits de norm en ATEX-/veiligheidsregels dit toelaten.

De keuze voor puur helium of een mengsel moet altijd worden afgestemd op gevoeligheidseis, veiligheid (ontvlambaarheid), normatieve kaders en de beschikbaarheid/prijs op dat moment.

Ja, dat kan en is vaak zinvol, mits de volgorde en parameters vooraf helder zijn vastgelegd. In veel gevallen geldt juist het uitgangspunt:

1. Eerst de (gevoelige) lektest

Bijvoorbeeld een heliumlektest of een nauwkeurige drukvaltest. Zo meet je de lekdichtheid in een “schoon” en droog systeem. Wordt er eerst met water getest, dan kunnen waterresten, vervuiling of corrosie de lektest verstoren of kleine lekken maskeren.

2. Daarna de hydrotest (drukproef met water)

Als de lekdichtheid op orde is, volgt de hydrotest voor sterkte en grove dichtheid bij verhoogde druk. Doel is aantonen dat het object de testdruk veilig kan opnemen zonder bezwijken of zichtbare lekkage.

Voor beide stappen moeten testdruk(ken), duur, medium, acceptatiecriteria en de regels voor herbeproeving (na reparatie) vooraf in het testplan zijn vastgelegd. Zo is duidelijk wat de rol van elke test is en voorkom je dat de ene beproeving de andere onnodig bemoeilijkt of beïnvloedt.

Het teststuk wordt in een drukkamer met tracer (vaak helium) geplaatst zodat tracer in microholten diffundeert; na evacueren van het stuk wordt de uitstroom gemeten. Toepasbaar voor kleine hermetische producten (bv. elektronica).

De accumulatiemethode is vooral geschikt wanneer direct snuffelen met een snifferprobe lastig of onbetrouwbaar is. Dat kan bijvoorbeeld het geval zijn als:

• er veel ventilatie of tocht is, waardoor tracer gas meteen wordt weggezogen
• het testobject lastig rondom bereikbaar is
• je zeer kleine lekken bij relatief lage druk of flow wilt kunnen aantonen

In plaats van direct langs het oppervlak te snuffelen, plaats je het object (of een deel ervan) in een afgeschermd volume, kap of hood. Het object staat onder overdruk met tracergas en eventuele lekkages “stapelen” zich in dat afgesloten volume op.

Na een bepaalde standtijd meet je de tracerconcentratie in dat volume:

• hoe langer de standtijd, hoe hoger de concentratie wordt bij een gegeven lekwaarde
• daardoor kun je kleinere lekken detecteren dan met direct snuffelen in open lucht mogelijk is

Kortom: je kiest voor de accumulatiemethode als afscherming nodig is, directe snuffelmetingen worden verstoord door ventilatie/omgeving, of als je kleine lekken bij lage druk beter wilt kunnen aantonen door het tracergas gecontroleerd te laten ophopen.

De keuze voor een tracergas hangt vooral af van gevoeligheid, veiligheid en het normatieve kader (normen, klanteisen, wetgeving).

Enkele hoofdopties:

• Helium (He)

Zeer lage detectielimieten, inert en niet brandbaar. Ideaal voor gevoelige lektesten, typekeuringen en situaties waarin je heel kleine lekken wilt kunnen aantonen.

• H₂/N₂-forming gas (bijv. 5% H₂ / 95% N₂)

Voordeliger dan helium en goed geschikt voor snuffeltesten, mits de veiligheid (ontvlambaarheid, ATEX) en de norm dit toelaten. Vaak gebruikt als praktische alternatief bij grote installaties of routinematige productie.

• Procesmedium als tracer (bijv. koelmiddelen zoals R134a)

Wordt toegepast in sector-specifieke normen (HVACR, koelinstallaties). Hiermee test je zeer praktijkgericht, maar je moet rekening houden met milieu- en veiligheidseisen en de beschikbaarheid van geschikte detectoren (halogeen, IR, MS).

Samengevat: je kiest het tracergas op basis van de benodigde detectielimiet, de veiligheidsaspecten (ontvlambaarheid, ATEX, toxiciteit), de toepasselijke normen/klanteisen en de praktische beschikbaarheid en kosten van het gas.

Temperatuur heeft een grote invloed op druktesten met gas. Bij een gesloten volume geldt in eerste benadering de ideale gaswet: als de temperatuur stijgt, stijgt de druk; daalt de temperatuur, dan daalt de druk. Dat betekent dat:

• een drukdaling door afkoeling kan lijken op een lek
• een drukstijging door opwarming een echte lekkage kan maskeren

Zeker bij grotere volumes en kleine lekwaarden wordt het dan lastig om te bepalen of een drukverandering door een lek komt of alleen door temperatuurschommelingen.

Praktische aandachtspunten:

• laat systeem en omgeving eerst thermisch stabiliseren voor je gaat meten
• registreer temperatuur (omgeving en, indien mogelijk, medium) tijdens de test
• gebruik waar mogelijk referentiemetingen of relatieve vergelijkingen (bijvoorbeeld referentievolume zonder lek)
• realiseer je dat pure drukval- of drukstijgtesten minder geschikt zijn voor grote volumes met zeer kleine lekken; kies dan liever een gevoeligere methode, bijvoorbeeld heliumlektest.

Permeatie/diffusie is doordringen door materiaal of langs interfaces; echte lekken zijn doorlopende kanalen. Permeatie kan een quasi-constante achtergrond geven, geen puntbron.

Wat is een ‘virtueel leak’?

Gesloten volumes (dode ruimtes, blinde schroefgaten) die langzaam gas vrijgeven en een lek simuleren. Oplossing: ontwerp aanpassen, ontluchtingsgleuven, schone montage.

Definieer X [Pa·m³/s, mbar·l/s, sccm of g/jaar], plus methode, druk/temperatuur, tracer, meettijd en pass/fail. Koppel X aan procesrisico’s (veiligheid, emissie, productverlies).

Internationaal SI (Pa·m³/s); in de praktijk ook mbar·l/s, sccm of g/jaar (sector-specifiek). Gebruik betrouwbare conversietabellen om fouten te voorkomen.

Beide eenheden komen voor bij snuffeltesten, maar ze drukken iets anders uit en sluiten aan bij verschillende normen en klanteisen.

• ppmv (parts per million by volume)

Dit is een concentratie-eenheid: hoeveel tracer-gas er in de omgevingslucht of in een kap/volume zit. Deze eenheid wordt vaak gebruikt als een norm of klant een maximale concentratie voorschrijft (bijvoorbeeld bij koelmiddelen of VOC’s).

Kalibratie: je gebruikt dan een gekalibreerd gasmengsel met een bekende concentratie (ppmv) om de detector in te stellen en te controleren.

• mbar·l/s (of Pa·m³/s)

Dit is een lekstroom-/debiet-eenheid en wordt gebruikt wanneer een lekwaarde (leak rate) is gespecificeerd, bijvoorbeeld bij typekeuringen of technische lekdichtheidseisen. Je wilt dan weten hoeveel gas per seconde via een lek wegstroomt.

Kalibratie: je gebruikt een gekalibreerd kalibratielek (referentielek) met een bekende lekwaarde in mbar·l/s om de sniffer en detector op die eenheid te ijken.

Welke eenheid je gebruikt, hangt dus af van:

• wat de norm of klantspecificatie vraagt (concentratie of lekdebiet),
• of je in de praktijk vooral een grensconcentratie wilt bewaken, of een technische lekwaarde in mbar·l/s nodig hebt.

Bij grote lassen/tanks waar directe spray moeilijk is. De box creëert een gecontroleerde omgeving voor integrale meting over een sectie. Let op afdichting en volume-inertie.

De juiste “snuffelsnelheid” bepaal je het beste met een gekalibreerd testlek waarvan de lekwaarde in de buurt ligt van de maximaal toelaatbare lekwaarde. Daarmee kun je in de praktijk afstand, maximale snelheid en benodigde reactietijd afstemmen.

Praktische aanpak:

• plaats de snifferprobe op de beoogde afstand van het oppervlak (bijvoorbeeld enkele millimeters)
• beweeg de probe langs het gekalibreerde testlek en varieer de snelheid
• kies een snelheid waarbij de detector het testlek nog duidelijk en stabiel aangeeft

Die snelheid gebruik je vervolgens als maximale scansnelheid tijdens de echte test. Controleer gedurende de test regelmatig opnieuw met het testlek of de respons nog klopt. Zo zie je ook of de snifferprobe niet (deels) verstopt raakt door stof of vocht, iets waar snifferprobes gevoelig voor zijn en dat de meetgevoeligheid sterk kan verlagen.

Met referentielekken borg je de kwaliteit en herleidbaarheid van testen en controleer je of de lekdetector nog correct werkt, inclusief respons- en afpomptijd. Zo kun je de gevoeligheid en stabiliteit van het meet­systeem periodiek verifiëren. Let daarbij op de opgegeven temperatuurcoëfficiënt van het lek, de houdbaarheid/levensduur en zorg voor een tijdige (her)kalibratie volgens certificaat.

De temperatuurcoëfficiënt van een helium kalibratielek beschrijft hoe sterk de lekwaarde verandert als gevolg van temperatuurverandering. Een kalibratielek is meestal gespecificeerd bij een bepaalde referentietemperatuur (bijvoorbeeld 20 °C).

Wanneer het lek warmer of kouder wordt, verandert de werkelijke lekstroom. De temperatuurcoëfficiënt geeft dan aan hoeveel de lekwaarde toeneemt of afneemt per graad temperatuurverschil. Daarom is het belangrijk om bij nauwkeurige lektesten de temperatuur van het kalibratielek te kennen, of de gemeten lekwaarde te corrigeren op basis van de opgegeven temperatuurcoëfficiënt.

Ja, dat kan in bepaalde gevallen, bijvoorbeeld met koelmiddelen in HVACR- en koelinstallaties. Door het daadwerkelijke procesmedium als tracergas te gebruiken, test je zeer praktijkgericht: je meet dan direct of en hoeveel van het echte medium kan ontsnappen.

Let daarbij wel op enkele belangrijke punten:

• veiligheid: is het medium brandbaar, giftig, bijtend of zuurstofverdringend? Zijn extra PBM, ventilatie, gasdetectie of ATEX-maatregelen nodig?
• milieuwetgeving: voor veel koelmiddelen en andere procesgassen gelden strikte emissie- en registratie-eisen; zorg dat je testopzet daarmee in lijn is.
• detectielimiet: bepaal vooraf welke lekdrempel relevant is (bijvoorbeeld in g/jaar of g/h) en kies een meetmethode die deze gevoeligheid haalt.
• sensortechniek: pas de detector aan het medium aan, bijvoorbeeld halogeendetectoren, IR-detectoren of massaspectrometrie (MS) bij koelmiddelen.

Procesmedia als tracergas worden onder meer toegepast in aircosystemen, commerciële koeling en industriële koelinstallaties. De keuze om het procesmedium te gebruiken moet altijd worden onderbouwd met een risicoanalyse, een passende meetmethode en naleving van de geldende wet- en regelgeving.

Forming gas (meestal een mengsel van waterstof in stikstof) kan zeer bruikbaar zijn als tracergas, maar vraagt altijd om een bewuste veiligheidsaanpak. Enkele basisregels:

• Samenstelling van het mengsel

Gebruik bij voorkeur een mengsel met maximaal 5% H₂ in N₂. Onder deze grens wordt het mengsel in de praktijk vaak als niet-ontvlambaar beschouwd, – maar controleer altijd de productinformatie en de geldende normen/richtlijnen.

• Ventilatie en afvoer

Werk in een goed geventileerde ruimte of zorg voor lokale afzuiging. Zo voorkom je ophoping van gas, zeker in putten, kelders of andere laaggelegen ruimtes.

• ATEX-zones en apparatuur

Bepaal vooraf of je in een ATEX-zone werkt, – zo ja, gebruik dan vonkveilige (ATEX-gecertificeerde) apparatuur en volg de geldende explosieveiligheidsvoorschriften. Let ook op ontstekingsbronnen zoals open contactdozen, vonkvormende gereedschappen en warme oppervlakken.

• Risicoanalyse per test

Maak voor elke toepassing een korte risico-inventarisatie: gasvolume, mogelijke lekkagepunten, ventilatie, ontstekingsbronnen, ATEX-classificatie, noodprocedures. Leg vast welke maatregelen worden genomen (PBM, gasdetectie, werkvergunning, toezicht).

Kort samengevat: houd het H₂-aandeel laag, zorg voor goede ventilatie, gebruik in ATEX-zones alleen geschikte apparatuur en onderbouw elke inzet van forming gas met een duidelijke risicoanalyse en werkvergunning.

Bij grote volumes is de drukval (Δp) vaak klein en verloopt die traag. Daardoor wordt de benodigde testduur lang en neemt de gevoeligheid praktisch af. Bovendien heeft elke temperatuurstijging of -daling een grote invloed op de gemeten druk, waardoor het lastig wordt om echte lekkage te onderscheiden van temperatuureffecten.

In zulke situaties is het vaak verstandiger om, waar mogelijk, een andere techniek te kiezen, bijvoorbeeld een heliumlektest op overdruk (snuffeltest) of een vacuümtest.

Elastomeer O-ringen kunnen gas doorlaten (permeatie) en na verloop van tijd blijvend vervormen (compression set), daardoor neemt de lekdichtheid af. Metaalafdichtingen kunnen juist zeer lage lekwaarden halen, maar vragen een hogere oppervlak vlakheid, hogere aandraaikrachten en een zorgvuldige montage.

Goede rapportage bevat in ieder geval: norm of methode, gebruikt tracergas, testdruk en -temperatuur, detectielimiet, meetduur, gebruikte kalibraties, meetonzekerheid en een duidelijke conclusie of de gemeten lekwaarden binnen of buiten de afgesproken lektesteisen vallen.