Blog Farid Farnia - Breuk zonder fout – hoe vermoeiing toeslaat als alles 'klopt'

Onderzoek aan een veer uit een 150 kV vermogensschakelaar. Wat bezwijkt er als alles klopt? Een veer breekt nooit zomaar. Als alles klopt – het ontwerp, het materiaal, de afmetingen – en tóch faalt het onderdeel, dan moet je verder kijken. Of liever gezegd: dieper.

Door Farid Farnia - TQIS


Bij een inspectie aan een vermogensschakelaar in een hoogspanningsstation werd schade aangetroffen aan een trekveer. Geen slijtage, geen zichtbare overbelasting. En toch: een zuivere breuk. Het onderzoek, uitgevoerd met onder andere een raster-elektronenmicroscoop (SEM), onthulde het onderliggende mechanisme: vermoeiing bij lage belasting – ook wel High Cycle Fatigue (HCF) genoemd.

Het onderzoek: geen afwijkingen, toch een breuk
De onderzochte veer maakte deel uit van de aandrijving van een 150 kV vermogensschakelaar. Bij demontage bleek de veer gebroken op het bevestigingsdeel – zonder zichtbare slijtage of overbelasting. Het materiaalkundig onderzoek bracht het volgende aan het licht:

• Chemische samenstelling: conform typische 18/8 RVS (ca. 18% Cr, 9% Ni); geen bijzonderheden.
• Visuele inspectie en macro-analyse: géén macrogroeilijnen zichtbaar op het breukvlak.
• SEM-onderzoek van het breukvlak: aanwezigheid van microgroeilijnen (striations) – klassiek vermoeiingsbeeld. 


Het SEM-onderzoek toonde twee duidelijk te onderscheiden zones:
1. Een vlak, vervormingloos deel: kenmerkend voor een vermoeiingsbreuk die zich langzaam uitbreidde.
2. Een kleine restbreuk met ductiel karakter: plastisch vervormd, taai – het eindstadium van het bezwijken.
De afwezigheid van macrogroeipatronen duidt op een constante, hoogfrequente belasting – typisch voor High Cycle Fatigue (HCF) in trillingsgevoelige systemen.

Het SEM-onderzoek toonde twee duidelijk te onderscheiden zones op het breukvlak:
1. Een vlak en vormvast deel zonder plastische vervorming: dit is het vermoeiingsgedeelte, waar de scheur zich langzaam uitbreidde.
2. Een restbreuk met ductiel karakter: vervormd, taai, en relatief klein.

High Cycle Fatigue (HCF): het stille mechanisme
Bij HCF ontstaat schade door herhaalde, subtiele belastingen die elk op zich onschuldig lijken – maar door miljoenen herhalingen leiden tot microscheurvorming en uiteindelijk breuk. In dit geval werd geen overbelasting vastgesteld. De restbreuk was klein, wat aangeeft dat de veer al voor 90–95% door vermoeiing was bezweken voordat ze uiteindelijk brak.

Kenmerken van HCF die hier terugkwamen:
- Geen opvallende materiaalfouten.
- Geen afwijkingen in afmetingen of montage.
- Constante, symmetrische belasting door vibratie of schakelmomenten.

Kortom: alles klopte, behalve de belastingfrequentie.

Lessen voor inspecteurs en ontwerpers
1. Vermoeiing laat zich zelden zien aan de buitenkant.
De veer vertoonde géén zichtbare schade voorafgaand aan de breuk. Alleen diepgaand microscopisch onderzoek bracht de oorzaak aan het licht.

2. Trillingen zijn een onderschatte boosdoener.
Structurele vibraties – ook als ze gering zijn – kunnen funest zijn wanneer ze met hoge frequentie en symmetrie op kritieke onderdelen inwerken.

3. De afwezigheid van macrogroeilijnen = aanwijzing voor constante cycliciteit.
Bij variabele belasting zie je vaak getrapte breukontwikkeling; hier was het proces opvallend rustig en gelijkmatig.

4. De breuk vertelt altijd een verhaal – je moet alleen weten hoe je moet luisteren.


Zonder SEM-beelden en breukvlakinterpretatie zou deze schade als “incident” zijn afgedaan. Nu weten we: het was een signaal van systemische vermoeiing.

Visueel bewijs (figuren uit het onderzoek)
- Figuur 1: Overzicht van de veer
- Figuur 2: SEM-opname van het breukvlak met duidelijk onderscheid tussen vermoeiingsgebied en restbreuk
- Figuur 3: Detailbeelden van microgroeilijnen
- Figuur 4: Overgang tussen vermoeiingszone en ductiele restbreuk

(tekst gaat door onder de foto's)

Conclusie: de breuk zonder fout bestaat niet
Soms faalt een onderdeel zó netjes dat het je op het verkeerde been zet.
Maar onder dat nette oppervlak speelt een verhaal van cycli, spanning en tijd.
De veer in deze casus bezweek niet onverwacht – ze bezweek ongezien.

Daarom:
De echte inspectie begint waar de standaard stopt.
En soms is het juist de breuk zonder fout die je het meest vertelt.

© Farid Farnia 2025 – Delen mag. Kopiëren of hergebruiken zonder bronvermelding niet. #vermoeiing #materiaalintelligentie #inspectie #faalanalyse #HCF #rootcause #SEM #trilling #slimmeonderhoud