INOM EXAMENSARBETE MASKINTEKNIK,AVANCERAD NIVÅ, 30 HP

, STOCKHOLM SVERIGE 2020

Livstidsförlängning av rörledning i sulfatmassaprocessenMed avseende på materialval, ytbeläggning och svetsning för högt alkaliska miljöer

ANTON BLIDGREN

KTHSKOLAN FÖR INDUSTRIELL TEKNIK OCH MANAGEMENT

Livstidsförlängning av rörledning i sulfatmassaprocessen

med avseende på materialval, ytbeläggning och svetsning för högt alkaliska miljöer

Lifetime extension of piping in the sulphate pulp process

with regard to material selection, surface coating and welding for highly alkaline environments

Anton Blidgren VT2020 Handledare: Joakim Hedegård, Mattias Albertsson Kungliga Tekniska Högskolan Masterexamensarbete - Industriell Produktion, 30 hp BillerudKorsnäs, Frövi

Förord Det här examensarbetet innebär avslutet på min civilingenjörsutbildning i Maskinteknik med

inriktning mot industriell produktion, samt internationell svetsingenjör (IWE) vid Kungliga

Tekniska Högskolan i Stockholm. Arbetet har utförts under perioden januari 2020 till september

2020 på uppdrag av BillerudKorsnäs AB omfattande 30 högskolepoäng.

Även om coronapandemin bröt ut mitt under projektet och att därmed tidsplanen drog ut så har

jag har haft en mycket rolig och givande tid på här, med ett intressant projekt och trevliga

människor omkring mig. Jag hoppas nu att BillerudKorsnäs kommer att dra nytta av det arbete

jag utfört.

Jag skulle vilja tacka BillerudKorsnäs och framförallt Frövi/Rockhammars bruk för att jag fått

möjligheten och förtroendet att utföra mitt examensarbete hos dem. Jag vill rikta ett speciellt

stort tack till Mattias Albertsson som varit min handledare på företaget och som varit till stor

hjälp genom hela projektet. Samt min handledare på Kungliga Tekniska Högskolan Joakim

Hedegård som gett mycket god feedback till mitt arbete.

2020-09 Frövi

Innehållsförteckning

Sammanfattning

Abstract

Figurförteckning

Tabellförteckning

1. Inledning .......................................................................................................................................... 1

1.1 BillerudKorsnäs AB ........................................................................................................................ 1

1.2 Divisioner ....................................................................................................................................... 1

1.1.1 Division Board ......................................................................................................................... 2

1.1.2 Division Paper ......................................................................................................................... 2

1.1.3 Division Solutions ................................................................................................................... 3

1.3 Frövi/Rockhammars Bruk .............................................................................................................. 3

1.4 Bakgrund ....................................................................................................................................... 4

1.5 Syfte & Mål .................................................................................................................................... 4

1.6 Avgränsningar ................................................................................................................................ 5

1.7 Nulägesbeskrivning ....................................................................................................................... 5

2. Metod .............................................................................................................................................. 7

2.1 Insamling av data ........................................................................................................................... 7

2.1.1 Nulägesanalys ......................................................................................................................... 7

2.1.2 Material .................................................................................................................................. 7

2.1.3 Kontakt med leverantörer ...................................................................................................... 7

2.1.2 Litteraturstudie ....................................................................................................................... 7

2.1.3 Praktik & Studiebesök ............................................................................................................ 8

2.2 Mjukvaror ...................................................................................................................................... 8

2.2.1 Solid Edge ............................................................................................................................... 8

3. Teori ................................................................................................................................................. 9

3.1 Sulfatmassaprocessen ................................................................................................................... 9

3.2 Kausticeringsprocessen/mixeri ................................................................................................... 10

3.3 Materialteori ............................................................................................................................... 10

3.4.1 Rostfria stål ........................................................................................................................... 10

3.4 Nötning & Slitage ......................................................................................................................... 13

3.5 Korrosion ..................................................................................................................................... 14

3.4.1 Allmän korrosion .................................................................................................................. 15

3.4.2 Spaltkorrosion ...................................................................................................................... 15

3.4.3 Gropfrätning, punktfrätning ................................................................................................. 15

3.4.4 Interkristallin korrosion, korngränsfrätning ......................................................................... 16

3.4.5 Erosionskorrosion ................................................................................................................. 16

3.4.6 Kavitation .............................................................................................................................. 16

3.5 Korrosionsskydd .................................................................................................................... 17

3.5.1 Termisk sprutning ................................................................................................................. 17

3.5.2 Laserpåsvetsning .................................................................................................................. 18

3.5.3 Kemisk förnickling................................................................................................................. 18

3.5.4 Keramiska beläggningar ....................................................................................................... 18

3.6 Svetsteori ..................................................................................................................................... 19

3.6.1 Svetsmetoder ....................................................................................................................... 19

3.6.2 Svetsning av rostfria stål ...................................................................................................... 21

3.6.3 WPS & WPQR........................................................................................................................ 23

4. Kandidater ..................................................................................................................................... 24

4.1 Korrosionstyper & slitage ............................................................................................................ 24

4.2 Material ....................................................................................................................................... 25

4.2.1 1.4432/316L Austenit ........................................................................................................... 26

4.2.2 1.4462/Alloy 2205 Duplex .................................................................................................... 27

4.3 Tillverkningsprocesser ................................................................................................................. 27

4.3.1 Ytbeläggning ......................................................................................................................... 27

4.3.2 Svetsning .............................................................................................................................. 29

4.4 Val av kombination ...................................................................................................................... 30

4.5 Livstidsanalys ............................................................................................................................... 30

5. Tillverkning .................................................................................................................................... 33

5.1 CAD modellering .......................................................................................................................... 33

5.2 Ytbeläggning ................................................................................................................................ 34

5.3 Svetsning & montage .................................................................................................................. 37

6. Resultat & Diskussion .................................................................................................................... 38

7. Slutsats .......................................................................................................................................... 40

8. Referenser ..................................................................................................................................... 41

Bilagor ...................................................................................................................................................... 1

Bilaga A. Ritningar ............................................................................................................................... 1

Bilaga B. Svetskvalificeringsprocedur (WPQR) – Karlstads processrör AB. ......................................... 5

Bilaga C. Svetsdatablad (WPS) – Karlstads processrör AB. .................................................................. 6

Sammanfattning

BillerudKorsnäs AB är ett företag inom skogsindustrin som tillverkar cellulosamaterial så som

papper och kartong. Ett av företagets bruk ligger i Frövi, där examensarbetet också har utförts.

I dagsläget finns stora problem med att rörledningar och andra komponenter slits av de

kemikalier som används i fabrikens processer. Eftersom ett kartongbruk är stort och har en

mängd processer har arbetet avgränsats till att titta närmare på en specifikt utsatt rörböj inne på

mixeriet. Mixeriet eller kausticeringsprocessen är den process där vitlut återvinns för att senare

kunna återanvändas som kokvätska då träfibrer kokas sönder för att bli pappersmassa. I slutet

av återvinningsprocessen av vitlut innehas ett ämne kallat mesa, vilket är en mycket alkalisk

blandning av vitlut och kalk (pH>13). Blandningen nöter på ledningarna både fysiskt och

kemiskt och BillerudKorsnäs önskar att förlänga det specifika rörets livslängd till över 8 veckor

som är fallet idag. Det skulle sänka underhållet och göra det möjligt att hålla högre tillgänglighet

på anläggningen.

Målet med arbetet var att ta fram svetsbara material och ytbeläggningar med högt

korrosionsmotstånd till en rimlig kostnad. Dessa jämförs sedan mot varandra och den mest

lovande kombinationen testas i produktion.

Genom en litteraturstudie i ämnen som sulfatprocessen, materialteknik, svetsning, ytbeläggning

och korrosion har kunskapsluckor täppts igen och arbetet kunnat utföras. Till en början gjordes

en nulägesundersökning för att få en bild av uppdraget. Författaren har även haft frekvent

kontakt med anställda på BillerudKorsnäs för att inhämta nödvändig kunskap. Det har också

gjorts ett studiebesök på Duroc Laser Coating AB i Luleå.

Det material som valts är det syrafasta rostfria 316L, vilket är det material som redan används

idag. Anledningen till att materialbyte inte ansågs nödvändigt var att rörets utsida ansågs

opåverkat. För att lösa problemet med att ledningen slits sönder inifrån valdes en beläggning

kallad WCCo. WCCo är Duroc Laser Coating AB:s beläggning av kobolt som appliceras på

grundmaterialet genom lasersvetsning. I matrisen av kobolt är det sedan inblandande

volframkarbider, vilket gör materialet mycket hårt och tåligt.

Under 8 veckor gjordes ett experiment där rördelen fick sitta i produktion för att senare

undersöka om beläggningen skulle klara påfrestningen. Då tiden hade gått demonterades röret

och vid inspektion kunde inga tecken på slitage ses varken på beläggningen eller rörets

grundmaterial. Däremot finns förbättringar att göra på detaljens konstruktion för att bland

annat minska den deformation som orsakades under påläggssvetsningen.

Den slutsats som ändå dras av arbetet är att det är möjligt att förlänga livslängden hos rördelar

genom att laserpåsvetsa med WCCo. Författaren rekommenderar även BillerudKorsnäs att

prova metoden på andra utsatta platser i produktionen.

Abstract

BillerudKorsnäs AB is a corporation who operates within the forest industry and

manufactures cellulose material, such as paper and cardboard. One of the company’s

cardboard mill is located in Frövi, which is where this thesis project has taken place.

As of today, major issues occur when pipelines and other components are constantly torn by

the chemicals being used in the manufacturinge process. Since a cardboard mill is large and

has a variety of processes, this piece of work has been limited to focus on a type of pipe bend

which is more exposed to wear than others in the causticization process. The causticization

process is the process where lye is being recycled in order to be used as boiling liquid when

wood fibres are boiled asunder to become pulp. The final stage of the recycling process of lye,

holds a substance called mesa, which is a very alkalic mixture of lye and lime (pH>13). This

mixture tears out the wires both physically and chemically, and BillerudKorsnäs wishes to

extend the lifetime on this specific pipe to more than eight weeks which is its current life

time. By doing so, the maintenance would decrease and make it possible to keep a higher

availability at the facility.

The aim of this project was to achieve weldable material and coatings with a high corrosion

resistance for a fair price. These are compared to each other at a later stage and the best

combination selected to be tried in the production.

Through a literature study in subjects such as sulphate processes, materials technology,

welding, surface coatings and corrosion, knowledge gaps have been closed and this project

was successfully carried out. Initially, a survey of the current situation was conducted to get a

better understanding of the assignment. The author has frequently been in contact with

employees at BillerudKorsnäs to obtain the necessary knowledge. A study visit has also been

made to Duroc Laser Coating AB in Luleå.

The material chosen is the acid-resistant stainless steel 316L, which is the material already

used today. The reason why a change of material was not considered necessary was that the

outside of the pipe was considered unaffected. To solve the problem of the pipe being torn

from the inside, a coating called WCCo was chosen. WCCo is a laser welded surface by

Duroc Laser Coating AB that contains of an cobolt matrix and volfram carbides, which makes

it very hard and durable.

For 8 weeks, an experiment was performed where the pipe part was allowed to be mountet in

production in order to investigate wether the coating would withstand the strain. As the time

had passed, the pipe was demounted and during inspection no signs of wear could be seen on

either the coating or the base material of the pipe. On the other hand, there are improvements

to be made to the construction of the part to, among other things, reduce the deformation that

occurred due to the overlay welding.

To conclude, it is possible to extend the service life of pipe fittings by a laser welded surface

with WCCo. The author also recommends BillerudKorsnäs to try the method in other

vulnerable areas of their production.

Figurförteckning

Figur 1: Omsättningens fördelning över de olika divisionerna år 2018.

Figur 2: Försäljning inom gruppkategori Division Board.

Figur 3: Försäljning inom gruppkategori Division Paper.

Figur 4: Frövi/Rockhammars produktionsanläggning i Frövi.

Figur 5: Rördetaljen monterad i mixeriet.

Figur 6: Utsliten rörböj från mixeriet.

Figur 7: Potential-pH-diagram för järn (Swerim, 2020).

Figur 8: Schaeffler-diagram (Bild från Swerim, 2020).

Figur 9: Schaeffler-deLong-diagram (Bild från Swerim, 2020).

Figur 10: WRC92-diagram (Bild från Swerim, 2020).

Figur 11: Slitage i rörböj.

Figur 12: Korrosionsbeständighet och hållfasthet rostfria material. Bild lånad av: Veostalpine.

Figur 13: Modell av svetsring.

Figur 14: Modell av mellersta delen av rördetaljen.

Figur 15: Modell av rörböj.

Figur 16: Modell av fläns.

Figur 17: Modell av komplett rördetalj.

Figur 18: Fixturering av rörböj för lasersvetsning.

Figur 19: ABB-robot med tillhörande invändig optik för svetsning med fiberlaser.

Figur 20: Pågående beläggning av WCCo med lasersvetsning.

Figur 21: Belagd och deformerad rörböj.

Figur 22: Riktning av rörböj med hjälp av portopower.

Figur 23: Återanvända rördetaljer.

Figur 24: Rör under pågående svetsning.

Figur 25: Färdigsvetsad rörkomponent.

Figur 26: Resultat efter experiment, svets.

Figur 27: Resultat efter experiment, beläggning.

Figur 28: Resultat efter experiment, rör.

Tabellförteckning

Tabell 1: Tekniska data rörböj mixeri.

Tabell 2: Maximala kol-, fosfor och svavelhalter för stål avsedda för svetsning och formning

enligt SS-EN 13480-2.

Tabell 3: Kemisk sammansättning Supra 316L/4432 (Outokumpu, 2020).

Tabell 4: Tekniska data Supra 316L/4432 (Outokumpu, 2020).

Tabell 5: Kemisk sammansättning Forta DX 2205 (Outokumpu, 2020).

Tabell 6: Tekniska data Forta DX 2205L (Outokumpu, 2020).

Tabell 7: Kemisk sammansättning Stellite 21.

Tabell 8: Ungefärliga hårdhetsvärden av påsvetsad och bearbetad Duroc C21.

Tabell 9: Kvalificering av svetsprocedur enligt SS-EN 13480.

Tabell 10: Anskaffningskostnad.

Tabell 11: Drifts- och underhållskostnader för stopp av massabruket.

Tabell 12: Svetsdata laserpåläggning

1

1. Inledning

I inledningsavsnittet kommer företaget BillerudKorsnäs AB samt kartongbruket i

Frövi/Rockhammar att presenteras. Vidare kommer bakgrunden, syftet och målen med arbetet

att beskrivas. Samt vilka avgränsningar som har gjorts. Sist kommer även en beskrivning på

nuläget.

1.1 BillerudKorsnäs AB

BillerudKorsnäs AB är en ledande leverantör av förnyelsebara material och smarta

förpackningslösningar. Företaget bildades 2012 genom sammanslagningen mellan Billerud och

Korsnäs, men sammantaget så har de mer än 150 års erfarenhet av skogsbruk och

papperstillverkning. [1] Idag sker tillverkningen på sju bruk. I Grums, Skärblacka, Karlsborg,

Gävle, Frövi/Rockhammar, Jakobstad samt Beetham- [2] 2017 hade bolaget 4395 anställda och

en omsättning på drygt 22,5 miljarder. [3] BillerudKorsnäs strävar efter att tänka utanför

ramarna genom att utveckla och tillverka innovativa och interaktiva konsumentförpackningar

som också är återvinningsbara. [4] Konsumenterna blir allt mer medvetna om hållbarhetsfrågor

och BillerudKorsnäs skall vara den självklara partnern i att skapa en hållbar framtid. [5]

1.2 Divisioner

BillerudKorsnäs AB är uppdelat i tre divisioner. Division Board, Division Paper och Division

Solutions.

Figur 1: Omsättningens fördelning över de olika divisionerna år 2018.

2

1.1.1 Division Board

Inom Division Board ingår produkter som vätskekartong, förpackningskartong och

wellpappmaterialen fluting och liner som säljs framförallt till förpackningstillverkare.

Figur 2: Försäljning inom gruppkategori Division Board.

1.1.2 Division Paper

Inom Division Paper säljs produkterna kraftpapper och säckpapper vilka går till framförallt

tillverkare inom torra livsmedel, medicinska applikationer och byggindustrin.

Figur 3: Försäljning inom gruppkategori Division Paper.

3

1.1.3 Division Solutions

Division Solutions består av ytterligare tre olika divisioner Managed Packaging,

Systemförsäljning och Utveckling.

• Managed Packaging: Erbjuder sina kunder förpackningslösningar och tjänster

skräddarsydda för deras kunder.

• Systemförsäljningen: Inom förpackningssystem erbjuder företaget samarbete med

maskintillverkare och konverterare för att ta fram optimala förpackningslösningar.

• Utveckling: BillerudKorsnäs strävar efter att dels ta fram nya material men också att

erbjuda helt nya produkter. Utvecklingen sker både internt inom koncernen och med

branschledande aktörer [6].

1.3 Frövi/Rockhammars Bruk

Platsen där Frövifors Bruk ligger har länge varit en plats för industriell tillverkning. Redan på

1500-talet bedrev Gustav Vasa järnhantering här. Platsen omtalas som Fröuij hamar första

gången 1558. Då bedrevs tillverkning av olika järnämnen med stångjärnshammare och

järnmanufakturverk [2].

År 1891 vid en bolagsstämma redogjordes

för en planerad pappersbruksanläggning och

Frövifors Pappersbruks AB bildas. Det

såldes sedan 1901 och företaget ombildas till

Frövifors Bruks AB vilket är det bolag som

idag ingår i BillerudKorsnäs koncernen. [7]

Frövi/Rockhammars

produktionsanläggningar utanför Örebro är

idag världsledande på tillverkning av

förpackningskartong och vätskekartong för

användare med mycket höga krav. I Rockhammar tillverkas det som kallas CTMP

(Kemisktermomekanisk massa). Denna levereras i balad form till Frövi. I Frövi tillverkas

sulfatmassa och här finns även kartongmaskinen KM5 samt utvecklingscenter och laboratorium

med expertkunskap inom förpackningsoptimering, trycksupport och konverteringssupport.

Vätskekartongen som tillverkas används till förpackningar för mjölk, juice, yoghurt etc.

Förpackningskartongen används till mer exklusiva förpackningar för till exempel parfym,

choklad, elektronik, exklusiva drycker samt torra och frysta livsmedel. [2]

Figur 4: Frövi/Rockhammars produktionsanläggning i Frövi.

4

1.4 Bakgrund

I sulfatmassaprocessen på kartongbruket i Frövi tillverkas kartongmassa, vilket är den substans

som sedan vidareförädlas till den kartong som används i våra vardagliga förpackningar. I

sulfatmassaprocessen används en mängd kemikalier. Dels för att koka sönder massaveden, men

också för att rena samt skilja kemikalier från varandra.

Mixeriet är en del av sulfatmassaprocessens återvinningssystem för kemikalier. I denna process

skiljs tillverkningskemikalier ut för att sedan gå antingen till mesaugnen för att återvinnas eller

tillbaka in i kokeriet och koka ny massa.

De ingående kemikalierna i mixeriet är natriumhydroxid (lut) och kalciumkarbonat (mesa) i en

starkt alkalisk lösning. Det medför hårda slitage samt korrosion på processutrustningen. Slitaget

beror på de hårda bitar som transporteras i rören som därmed åstadkommer erosion.

Korrosionen beror framförallt på frätning rent kemiskt. Då slitaget på rören blivit så stora att

det blir läckage så måste det repareras genom att byta ut dem. Det görs idag genom antingen

svetsning eller flänsförband, vilket medför stora kostnader och för med sig en otrevlig

arbetsplats för underhållspersonalen.

1.5 Syfte & Mål

Examensarbetet syftar till att utifrån givna förhållanden ta fram förslag på möjligheter att kunna

utöka livslängden på framförallt rörledningar för kemikalier inne i mixeriet.

Produktiv tid är en avgörande aspekt för ett kartongbruk vilket kräver att en hög tillgänglighet

hålls på anläggningen. Vidare är underhållsarbete på anläggningar som mixeriet något man vill

undvika på grund av de kemikalier som används i processen. Många av dem är mycket frätande

vilket medför att operatörerna kan utsättas för en risk även om de bär den skyddsutrustning som

rekommenderas.

I dagsläget byts delar ut i mixeriet då slitaget blivit för stort. Det görs genom att den del som

korroderat sönder byts ut med antingen flänskopplingar eller att de kapas och svetsas in. Det

medför stillestånd i produktionen vilket till varje pris vill undvikas. BillerudKorsnäs önskar

förbättringsalternativ samt ytterligare kunskap om vad som egentligen medför dessa problem,

samt hur man eventuellt skulle kunna förbättra hållbarheten och där igenom öka

processäkerheten.

Förslag på tänkbara svetsbara material och ytbeläggningar med högt korrosionsmotstånd för

rörledningar skall tas fram. De kommer sedan jämföras med varandra och testas i produktion

för att säkerställa resultatet. Det kommer även att göras övergripande kostnadskalkyler för

investeringen.

Målet är att hitta ett material och en ytbeläggning för en rimlig investeringskostnad. Materialet

måste vara svetsbart med konventionella metoder som MMA och ytbeläggningen skall klara

den hårda miljö som råder i mixeriet.

5

1.6 Avgränsningar

Frätande kemikalier sliter och korroderar material på ett flertal ställen i sulfatprocessen men för

att arbetet skall vara möjligt att utföra inom utsatt tid så har vissa avgränsningar gjorts. Mixeriet

har valts till den process som kommer att undersökas närmare, på grund av att slitaget är som

störst där. Vidare kommer inga system såsom pumpar, ventiler eller filter att behandlas, utan

arbetet kommer att fokusera på rörledningar. Specifikt en typ av rörböj där slitaget är mest

allvarligt.

1.7 Nulägesbeskrivning

Slitaget och korrosionen skiljer sig ganska kraftigt beroende på vart i systemet man befinner

sig. Det beror bland annat på att luten avskiljs steg för steg vilket gör mesan tjockare och sliter

mer ju längre i fram i processen man kommer. För att problemet skall bli överskådligt har en

specifik rörböj valts ut. Denna rörböj se figur 5: nedan, är en av systemets mest utsatta punkter

vilket medför att det också är där som mest underhållsarbete behöver utföras. Rörböjen byts i

nuläget ut ungefär var åttonde vecka. Det går alltså åt sex nya detaljer per år. Se ritningar över

detaljen samt dess position i mixeriet i Bilaga 1.

Figur 5: Rördetaljen monterad i mixeriet.

Nedan i tabellen ses de tekniska data som råder i rörledningen.

Tabell 1: Tekniska data rörböj mixeri.

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑒𝑡 1466 𝑘𝑔/𝑚3 𝑇𝑟𝑦𝑐𝑘 𝐴𝑡𝑚𝑜𝑠𝑓ä𝑟, 101,325 𝑘𝑃𝑎 𝐹𝑙ö𝑑𝑒 𝑐𝑎 8,6 𝑙/𝑠

𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 95 − 100 °𝐶 𝑝𝐻 − 𝑣ä𝑟𝑑𝑒 > 11 𝐾𝑜𝑛𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑠 𝐵𝑙ö𝑡 𝑑𝑦/𝑠𝑗ö𝑏𝑜𝑡𝑡𝑒𝑛

6

Röret i fråga är av materialet 1.4432/316L vilket är ett syrafast austenitiskt rostfritt lågkolstål.

Under svetsning innebär det låga kolinnehållet att risken för karbidutskiljningar minimeras i

och med den tillförda sträckenergin, vilket i sin tur minimerar risken för interkristallin

korrosion. Godstjockleken är 2 mm och utvändiga diameter är 154 mm. [8]

Som kan ses i figur 6 nedan så är slitaget minst sagt stort, det är oklart om någon av

underhållsoperatörerna har brutit i hålet under nedmonteringen och att det därigenom blivit

större. Men materialgodset runt hålet är mycket tunt och det är tydligt att mediet har slipat

sönder böjens insida.

Röret i fråga kommer ifrån clarifil 1 och 3. I en clarifil skiljs

mesa från vitlut och vitluten pumpas tillbaka till

massakokningen. På bruket finns totalt tre clarifiler men det är

bara i 1 och 3 som det bereds vitlut. Problemet i mixeriet idag är

att rören efter clarifil 1 och 3 möts innan pumpburken för mesa,

det betyder att när läckage uppstår i rörböjen i fråga så går det

inte att byta clarifil. Det eftersom båda leder till samma ledning

och medför att hela mixeriet måste stängas ned och tömning,

städning och underhåll måste utföras.

När röret brister och det börjar läcka kommer det vitlut och mesa

på golvet och runt om i anläggningen, vilket är mycket frätande

(>13 pH). Därför behövs städning noga utföras innan

reparationsarbete kan påbörjas. Städning sker genom att mediet

spolas bort av två personer. För att arbetet med tömning,

städning och underhåll skall ske på ett kontrollerat och säkert

sätt så tar det ca 3h för två personer.

Hur allvarligt ett läckage blir beror på hur nivåerna av media ligger i övrigt inom massabruket.

Om bara Kausticeringen/mixeriet stoppas utan att påverka något annat så kan det översättas till

ett tapp av vitlutsproduktion vilket motsvarar samma mängd köpt natronlut som också tappas.

Men oftast är det inte så enkelt, beroende på hur nivåerna ligger i övrigt på fabriken så kan

många andra processer behöva stängas. Det är inte ovanligt att man ligger på ca 20% vitlut i

cisternen vilket motsvarar 360 kubikmeter, samtidigt som man pumpar in 97,2 kubikmeter i

timmen in i kokaren för att koka ny massa. Då produktionen av ny vitlut stoppas betyder det att

man har 360/97,2 = 3,7h på sig att laga läckaget innan hela massabruket slutar att producera.

Det scenariot har hittills inte hänt men enligt operatörerna har det vid flera tillfällen varit nära.

Är det däremot ett sedan länge planerat dagsstopp så är situationen helt annan, det blir då

betydligt billigare eftersom röret då förhoppningsvis inte hunnit brista.

Figur 6: Utsliten rörböj från mixeriet.

7

2. Metod

I det här avsnittet kommer det att redovisas vad tillvägagångssättet har varit för att lösa

examensarbetet.

2.1 Insamling av data

För att kunna lösa examensarbetet behövde ganska stora kunskapsluckor fyllas. Först behövde

författaren inhämta kunskap om de system och kemikalieprocesser som förekommer på ett

kartongbruk. Sedan behövde kunskap inhämtas om de reaktioner som sker när kemikalierna

möter metall, ytbeläggningsteori samt materialteknik behövde också studeras.

2.1.1 Nulägesanalys

Det genomfördes en nulägesanalys genom intervjuer av operatörer på bruket. Det för att ta reda

på hur kausticeringssystemet är uppbyggt idag med avseende på material, montageteknik,

tekniska data samt vilket media som flyter i ledningarna.

2.1.2 Material

Sedan studerades material på internet för att få vidare kunskap om mixeriprocessen,

ytbeläggningsteknik, materialteknik, svetsning och korrosion. Ritningar inhämtades från

BillerudKorsnäs konstruktionsavdelning för att se en helhet över systemet i fråga. Senare

kontaktades andra företag som kunde tänkas ha liknande problem för att på så sätt göra en

omvärldsanalys. Då alternativ till material och ytbeläggningar hade tagits fram så jämfördes

dessa emot varandra. Det för att besluta om vilka av kombinationerna som skulle tillverkas och

monteras in på prov i produktionsanläggningen.

2.1.3 Kontakt med leverantörer

Under arbetets gång har mycket information och kunskap inhämtats från leverantörerna av de

komponenter som beställts till examensarbetet. I frågor gällande grundmaterial och rostfria stål

gav Therese Bodén på Outokumpu Stainless mycket god vägledning i vilka material som kunde

vara lämpliga, samma gäller Erik Poohl på OSTP som även hjälpt till att ta fram en rörböj till

projektet. Sist men inte minst har Sören Isaksson på Duroc Laser Coating AB varit mycket

hjälpsam och svarat på frågor som kommit upp om laserpåsvetsningsprocessen.

2.1.2 Litteraturstudie

De böcker och den litteratur som studerats under examensarbetets gång har behandlat

ämnesområden som lutförbränning sulfat och sulfit, lutindunstning och biprodukter,

materialteknik, svetsning, ytbeläggning och korrosion.

8

2.1.3 Praktik & Studiebesök

En väldig fördel under tiden för examensarbetet har varit att författaren haft tillgång till ett eget

kontor på BillerudKorsnäs i Frövi. Det har inneburit att det alltid funnits mängder av kunskap

nära till hands då frågor uppstått.

BillerudKorsnäs har även varit mycket generösa med guidade turer på bruket samt

säkerhetsutbildningar och besök hos insatta människor inom examensarbetets område.

Operatörerna har även varit mycket hjälpsamma i att berätta om systemen och de arbetssätt och

rutiner som används vid diverse drift- och underhållsarbete.

Det har även gjorts ett studiebesök på Duroc Laser Coating AB i Luleå då komponenterna till

examensarbetet tillverkades. Besöket gav mycket kunskap om ytbeläggningar och

laserpåsvetsningsprocessen.

2.2 Mjukvaror

2.2.1 Solid Edge

För att kunna tillverka detaljen behövde ritningar tas fram. Det gjordes genom att en utsliten

detalj modellerades upp. Kunskap för dess utförande inhämtades genom kurser tidigare under

Civilingenjörsutbildningen i Maskinteknik.

Modelleringen gjordes i Solid Edge, vilket är en mjukvara för modellering i både 2D och 3D.

Solid Edge är utvecklad av Siemens.

9

3. Teori

I det här kapitlet kommer den teori som används i arbetet att presenteras och diskuteras.

3.1 Sulfatmassaprocessen Sulfatmassaprocesessen har fått sitt namn av att man förr i tiden ersatte svavel- och

natriumförluster i processen med natriumsulfat (Na2SO4). Nu för tiden är dock förlusterna

av dessa ämnen mycket små vilket gör att behovet av tillförsel är begränsat.

I sulfatmassaprocessen används vitlut som kokvätska vilken till huvudsak består av

natriumhydroxid (NaOH) och Natriumsulfid (Na2S) plus några andra kemikalier. De andra

deltar dock inte i utvinningen av ligninet i veden.

Då kokningen är färdig finns lut kvar i massan vilken kallas svartlut, denna måste tvättas ut

innan massan fortsätter till silning, blekning och torkning. Den urtvättade svartluten blir nu

returlut som går in i processåtervinningssystemet.

Veden kommer normalt till fabriken som antingen rundved eller som flis från sågverk.

Rundveden läggs i stora roterande trummor där den barkas genom att stockarna gnids mot

varandra och mot trummans insida. När stockarna är barkade fortsätter de in i en

huggmaskin och rundveden blir flis, samtidigt som barken används som bränsle i fabrikens

ångpannor.

När man kokar massan finns det två tekniker som tillämpas, antingen genom kontinuerlig

kokning eller genom batchkokning. Vid kontinuerlig kokning matas flis och vitlut ner i

toppen på kokaren och den färdiga massan blåses ut i botten. Vid batchkokning kokas en

batch i taget med flis, vitlut och svartlut. Vätskan pumpas runt genom silar och

värmeväxlare där ånga värms och sen tillbaka in i kokaren. När kokningen är färdig töms

hela kokaren på en gång genom en ventil i botten.

När kokningen är färdig är det viktigt att massan silas och tvättas. Annars behövs ökad

mängd kemikalier senare i blekeriet där massan bleks för att få en ljusare ton. Om inte

tvättprocessen fungerar ger det även ökad miljöpåverkan och en sämre massakvalitet, man

förlorar också ämnen som annars hade kunnat användas i kokprocessen.

Till sist pumpas massan till pappers- eller kartongbruket där den torkas genom suglådor och

pressvalsar i den långa pappers/kartongmaskinen. I maskinens ände rullas sedan

pappret/kartongen upp samt kapas till rätt dimensioner. [9]

10

3.2 Kausticeringsprocessen/mixeri

I sulfatmassaprocessen återvinns många av de kemikalier som används, dels i sodapannan

men också i vitlutberedningen. Vitlutberedningen består av många processer och reaktioner,

därför fokuserar vi på att beskriva kausticeringen/mixeri där projektuppgiften finns.

Utifrån en process som kallas kalksläckaren kommer en blandning av lut och kalk,

blandningen pumpas in i flera seriekopplade kausticeringskärl. Där natriumkarbonat och

kalciumhydroxid reagerar och omvandlas till natriumhydroxid och kalciumkarbonat.

Natriumhydroxid är samma sak som kaustikstiksoda och därav namnet på processen.

När kausticeringen är färdig har man fått tillbaka vitlut, vilket är det stora syftet med

återvinningsprocessen eftersom denna åter kan användas som kokvätska. Innan det kan ske

måste dock ännu en restprodukt avskiljas nämligen kalciumkarbonat eller mesa som det

också kallas. Mesa är en grå blandning som påminner om gyttja eller lera. Avskiljningen av

denna sker vanligen genom diverse filter av olika slag, mesan fortsätter sedan och bränns

om till kalk i en stor roterande ugn, en så kallad mesaugn. [10]

3.3 Materialteori

Miljön i kausticeringen/mixeriet är mycket krävande, både med avseende på mediet i rören

och atmosfären runt dem. Därför har det valts att endast studera rostfria stål. Anledningen

till att man valt bort studier av till exempel nickel-baser eller titan beror på att de är dyrare

och svårare att arbeta med vid underhålls- och svetsarbeten.

3.4.1 Rostfria stål

Rostfritt stål är inte ett material utan ett samlingsnamn för en hel grupp av olika material.

Det de rostfria materialen har gemensamt är att:

• Huvudämnet är järn och därför blir de rostfria stålen just stål.

• Legeringen skall innehålla minst 10,5% krom (Cr)

• Legeringen får inte innehålla mer än 1,2% kol (C) [11]

Rostfria stål har god korrosionsbeständighet, men en bättre benämning vore kanske att säga

att de är rosttröga. Motståndet mot korrosion åstadkoms genom ett mycket tunt oxidskikt

av framförallt järn och krom vilket isolerar materialet från den omgivande miljön. Då skiktet

skadas kan det i vissa fall läka och återskapas genom så kallad repassivisering. Ibland

händer det dock att oxidfilmen bryts ned och inte kan återbildas, vilket ger allvarliga

korrosionsangrepp. När väl korrosionen satt igång kan gropfrätning starta vilket fräter hål

på materialet mycket snabbt. Det här betyder att rostfria stål är mycket bra mot korrosion

förutsatt att man kan hindra att korrosionen överhuvudtaget startar. Lyckas man med det

kan man få ett material som i princip kan hålla hur länge som helst. [12]

Olika rostfria material kan ha helt olika egenskaper beroende på hur deras sammansättning

och mikrostruktur ser ut. Den första uppdelningen som görs är att dela upp dem i dess fem

11

huvudgrupper. D.v.s austeniter, martensiter, ferriter, duplexa och martensit-autstenitiska.

Det finns även en grupp som kallas syrafasta, dessa är austenitiska med ökad mängd

molybden.

• Austenitiska rostfria stål:

Är de absolut vanligaste rostfria stålet och utgör 70% av jordens förbrukning av

dessa material. Om man inte är insatt i rostfria stål så är det troligt att man inte ens

har hört talas om andra än de austenitiska. Dessa stål består av en FCC struktur och

har en generellt god korrosionsbeständighet. Men där dessa stål utmärker sig som

mest är genom deras goda bearbetningsegenskaper och att det är den klart enklaste

gruppen av rostfria stål vad gäller svetsning, då bara varmsprickrisk behöver

beaktas.

De mekaniska egenskaperna är också goda. De austenitiska rostfria stålen är de mest

temperaturtoleranta och blir inte spröda vid låga temperaturer, de har även mycket

bra egenskaper vid höga temperaturer. Vad gäller korrosionsegenskaper så är de ofta

mycket goda då dessa stål ofta innehåller 16-18% Cr, 8-10% Ni och 2-3% Mo vilket

gör de motståndskraftiga mot många medier. Dock är de inte speciellt bra mot

spänningskorrosion. [11]

• Martensitiska rostfria stål:

Martensitiska rostfria stål används för till exempel knivar och skärande verktyg

eftersom de har bra härdningsegenskaper. De har även mindre C och Ni än de

austenitiska. Martensitiska rostfria stål är mycket hårda och har hög kolhalt vilket

gör att de varken kan bockas eller svetsas speciellt bra. De blir också känsliga för

korrosion, speciellt punktfrätning.

• Ferritiska rostfria stål:

De ferritiska stålen kallas ofta kromstål på grund av sitt höga innehåll av krom, 11-

19%. Samtidigt som de nästan inte innehåller något C eller Ni. Ferritiska- och

martensitiska rostfria material är egentligen kemiskt ganska lika förutom att de

ferritiska knappt innehåller något kol och därför inte kan härdas. Dock medför det

att de istället är mer formbara och svetsbara.

Korrosionsmässigt är de ferritiska överlag sämre än austeniterna, speciellt vid

allmän korrosion i starka syror. Ett område där de ferritiska är speciellt bra är

emellertid vid spänningskorrosion i höga temperaturer.

12

• Duplexa rostfria stål:

De duplexa rostfria stålen är två-fas material som består av vanligen runt 55% ferrit

och 45% austenit. De duplexa stålen har ofta ett mycket högt krominnehåll (Cr)

samtidigt som nickelinnehållet (Ni) ligger någonstans mellan de ferritiska och

austeniterna (0-8%). I mikrostrukturen hos ett duplext material så ligger austeniten

som små öar i en omgivande sjö av ferrit, denna struktur gör dessa material mycket

mekaniskt starka. De är även relativt bra att forma och svetsa även om det

austenitiska materialen är bättre. De är heller inte fullt lika starka som de

martensitiska rostfria materialen.

Mot korrosion är duplexa material mycket bra, speciellt mot spänningskorrosion,

punktfrätning och spaltkorrosion. Duplexa material innehåller dock som tidigare

nämnt mindre nickel (Ni) än austeniterna vilket gör att de klarar allmän korrosion

något sämre. Man använder ofta duplexa material där de austenitiska materialen inte

räcker till med avseende på punktfrätning, spänningskorrosion och spaltkorrosion.

[11]

• Martensit-austenistiska rostfria stål:

De martensit-austenitiska stålen är magnetiska och innehåller mellan 65-80% anlöpt

martensit och den resterande delen austenit, vilket de fått genom härdning i olja och

en senare anlöpning vid 600°C. Om man jämför de martensitska stålen med de

martensit-austenitiska så har dessa en bättre duktilitet samt bättre svetsbarhet, det

beror på att hårdheten hos martensiten blir relativt låg vilken minskar risken för

sprickbildning. [20]

• Syrafasta rostfria stål:

Syrafasta stål kallas i praktiken de austenitiska material som innehåller ca 2%

molybden (Mo), de vanligaste sorterna av syrafast material är de i 316-klassen.

Molybden är viktigt för stålets korrosionsbeständighet och generellt kan man säga

att ju mer molybden (Mo) desto bättre för de flesta korrosionstyper som allmän

korrosion, spaltkorrosion, punktfrätning och spänningskorrosion. Undantaget är då

man i sällsynta fall får uppkomst av kromkarbider och då får interkristalin korrosion,

men då handlar det istället om stålets kolhalt och på grund av detta bör man alltid

välja kvaliteter med så låg kolhalt som möjligt. [11]

13

3.4 Nötning & Slitage

Nötning uppkommer då ytors relativa rörelser skapar friktionskrafter. Den verkliga

kontakten mellan ytorna är egentligen flera tiopotenser mindre än hela arean vilket lätt ger

succesivt slitage av materialet. Vid rörelse kolliderar då utstickande ojämnheter i ytan vilket

ger upphov till deformationer och ökande temperatur. Nötning beror bland annat på yttryck,

glidhastighet, material, jämnhet, hårdhet, smörjmedel, föroreningar, temperatur eller

beläggning. Nötning och slitage är en av de största orsakerna till driftstörningar hos

maskiner och processutrustning, vilket i sin tur kräver reparationer och underhåll. Förlusten

av material från en yta kan ske genom mikrobristning, det kan även inträffa vid kemisk

upplösning eller smälta. När nötning diskuteras brukar man prata om några olika

huvudtyper, adhesiv-, abrasiv-, utmattnings- och korrosivt slitage. Oftast uppstår nötning

på grund av att dessa huvudtyper är kombinerade. [13]

• Vid adhesivt slitage kommer ytorna att mikrosvetsas till varandra vid kontakt, Då

ytorna sedan rör på sig kommer mikrosvetsarna att slitas isär och avverkning av

material sker. Det är adhesivt slitage som i dagligt tal kallas nötning eller skavning.

• Vid abrasiv nötning skapas istället friktion mellan en hård partikel och en mjukare

yta. Den hårda partikeln kommer att verka som ett skärande verktyg och spånor

bildas, vilket gör ytan repig. Om det är två individer med i processen, dvs partikel

och yta så kallas det tvåkroppsslitage. Har däremot en partikel fångats mellan två

motstående ytor kallas det trekroppsslitage. Där partikeln kan vara antingen fri eller

delvis inbäddad i någon av ytorna.

• Vid cyklisk belastning skapas utmattning, det uppkommer när lasten är högre än

materialets utmattningsgräns. Det skapar små sprickor vilka allt eftersom växer till

för att till slut gå ihop med varandra. Delaminering eller i värsta fall separation av

materialet kan uppkomma.

• Sista slitagemekanismen är korrosivt slitage vilket diskuteras närmare i nästa

avsnitt. [14]

14

3.5 Korrosion

Korrosion kommer från början från ordet corrodere som betyder ”gnaga sönder”. Det finns

många typer av korrosion, den vanligaste och mest igenkända är rostangrepp av järn och

stål. Men korrosion förekommer även hos andra metaller samt ickemetalliska material som

plast, betong och keramer.

De allra flesta korrosionsprocesserna är av elektrokemisk natur genom så kallad oxidation

(avgivande elektroner) eller reduktion (mottagande av elektroner). Dessa äger rum genom

att det av någon anledning skapas galvaniska celler, s.k. korrosionsceller, vilket ofta kan

skapa mycket stor skada på konstruktioner. Anledningen till att exempelvis järn rostar är att

metallen vill tillbaka till det stabila tillstånd som förekom i malmen, istället för att vara i ett

metalliskt tillstånd som oftast inte är stabilt. Då järnföreningarna återfaller till malmstadiet

så skapas oxider och hydroxider av järn, vilket är det vi kallar rost.

En förutsättning för att korrosionsprocessen skall kunna starta och fortgå är att man har en

termodynamisk drivkraft. Dvs reaktionen sker under avgivande av energi. Om istället

reaktionen skulle behöva energi för att reagera så skulle det alltså inte ske spontant i naturen.

Det finns då ingen termodynamisk drivkraft och man säger att metallen är i ett stabilt

tillstånd.

Då en metall är i beröring med vatten så beror tillståndsformen på vattnets redoxpotential,

pH-värde samt systemets temperatur. Utifrån dessa parametrar kan man rita upp så kallade

potential-pH-diagram och man kan utläsa under vilka förutsättningar en metall är stabil.

Nedan är ett exempel på hur ett potential-pH-diagram kan se ut. Som synes kommer i det

här fallet järnet att vara immunt mot korrosion så länge potentialen ligger under ca -0.8

Volt. [15]

Figur 7: Potential-pH-diagram för järn (Swerim, 2020).

15

3.4.1 Allmän korrosion

Allmän korrosion kännetecknas av att hela ytan korroderar i jämn takt då ytan exponeras

för ett korrosivt medium. Korrosionen uppstår i regel genom korrosionsceller mellan anod-

och katodytor (som ej är skiljbara), dvs anod och katod verkar i ytan.

Korrosionsomfattningen mäts genom massförlusten per ytenhet eller genom

medelfrätningen, vilken är mätbar då det är medelvärdet av korrosionsdjupet i ytan. Om

materialets densitet är känd så kan omfattningen beräknas genom massförlusten per ytenhet.

Medelfrätningen per år styr ofta hur länge en produkt är användbar.

Allmän korrosion uppträder oftast i sura miljöer men kan även ske i mycket alkaliska

medier. Ytskiktet hos till exempelvis aluminium, zink eller rostfria stål löses då upp i

komplexjoner vilket påverkar oxidskiktet negativt i en homogen förtunning. Som tur är har

det ganska liten påverkan och allmän korrosion är därför sällan ett problem då mediet är

basiskt. Till och med då mediet består av 30% natriumhydroxid vid 100°C så har de både

rostfria stålen 4401 och 4301 en korrosionsförlust runt 0,1 mm/år och mildare skador vid

lägre temperaturer. Däremot finns en risk för så kallad lutsprödhet i högt alkaliska medier,

en typ av spänningskorrosion som i sin tur kan ge upphov till interkristallina sprickor och

genomfrätning på kort tid. Fenomenet med lutsprödhet uppstår hos austenitiska stål vid en

temperatur över 140°C. [12]

3.4.2 Spaltkorrosion

Spaltkorrosion förekommer i smala spalter och beror på att förhållandena i spalten ändras.

Det kan ibland bero på att ett korrosivt medium ligger kvar i spalten medan omgivningen

är torr eller att vätskeomsättningen är begränsad, om spalten befinner sig i en vätska. Då

korrosion startar kan pH-värdet sjunka och kloridhalten öka vilket medför att korrosionen

blir mer allvarlig i spalten än hos omgivande material. Denna typ av korrosion kan

förekomma hos de flesta metaller men är speciellt vanligt hos passiverbara material som till

exempel rostfritt stål. Ett speciellt ofta förekommande exempel är flänsförband i rostfritt

stål som är i kontakt med havsvatten.

3.4.3 Gropfrätning, punktfrätning

Denna korrosionsprocess sker lokalt och orsakar frätgropar i metallen. Det sker genom

korrosionsceller där anod och katod är särskiljbara. Anoden i frätgropen och katoden den

omgivande ytan. Då gropfrätning startar så kan genomfrätning ske relativt fort, vilket gör

den till en allvarligare process än till exempel allmän korrosion (Mattson, Kucera, 2020).

För rostfria stål kan en lokal nedbrytning av oxidskiktet ske och repassivering uteblir. Man

får nu en liten anod i skadan och en stor katodisk yta vilket ger galvanisk korrosion hos

anoden. Processen för genomfrätning i dessa fall är mycket snabb. Det kan handla om

månader eller kanske veckor. Därför är det mycket viktigt att man inte skadar oxidskiktet

då det handlar om rostfria material. Om korrosion inte har möjlighet att starta så kommer

16

konstruktionen hålla mycket lång tid. Om den däremot sätter igång så kan livslängden på

detaljen bli mycket kort. [11]

För att avgöra ett ståls beständighet mot gropfrätning kan PREN-talet användas.

PREN=%Cr+3,3%Mo+16%N. Där analyseras vilken påverkan Cr, Mo och N har som

legeringsämnen. Då två stål har samma PREN-tal så har de alltså samma motstånd mot

gropfrätning oavsett hur legeringssammansättningen ser ut. Det spelar alltså ingen roll om

det tillsätts 1% Mo eller 3,3% Cr. Samma PREN-tal ger samma motstånd. Utifrån stålens

PREN-tal kan sedan en rankinglista göras för hur bra de är på att motstå punktfrätning.

Oturligt nog så kostar legeringsämnen mycket pengar, därför är inte lösningen att bygga

allting med till exempel SMO eller super duplex. Man måste i varje enskilt fall hitta en

balans mellan korrosionsbeständighet och pris. För att ta ett exempel har det vanliga 4301

ett PREN-tal på 17,5 med en legering av 17,5% Cr och ingen Mo eller N. Däremot det

syrafasta 4401 har ett PREN på 23,1 även om det bara har 16,5%Cr, dock har det 2%Mo

vilket skjuter upp dess PREN-tal. Genom bara den siffran kan det alltså förutses att 4401

kommer att ha bättre beständighet mot gropfrätning än 4301. [11]

3.4.4 Interkristallin korrosion, korngränsfrätning

Frätning och korrosion i metallens korngränser uppkommer oftast då metaller stelnar eller

då man ogynnsamt värmebehandlar materialet. Kornen i materialet kan då få andra

korrosionsegenskaper. Den här typen av korrosion är vanlig hos rostfria stål på grund av

karbidutskiljningar vid för hög kolhalt och värmebehandling, vilket är vanligt att få i den

värmepåverkade zonen (HAZ) vid svetsar.

3.4.5 Erosionskorrosion

Erosionskorrosion uppkommer i en samverkan mellan erosion och korrosion. Omfattningen

av denna typ av korrosion beror vanligen på turbulensgraden då en vätska strömmar hastigt.

Det skapar frätgropar, fria från korrosionsprodukter. Ibland kan de även ha hästskoform

med skänklarna pekandes i strömningsriktningen. I många fall startar korrosionsförloppet

på grund av att skyddande beläggningar som passiveringsskikt eller korrosionsprodukter

skadas. Eller att de helt enkelt inte kan bildas på ställen med hög turbulens. Då vätskan i

fråga innehåller slipande partiklar eller luftblåsor så ökar risken för erosionskorrosion.

Oftast uppkommer dessa problem på platser där turbulensen på något sätt är störd som till

exempel i rörböjar, pumpdetaljer och värmeväxlartuber.

3.4.6 Kavitation

Kavitation beror på att ångblåsor uppkommer vid undertryck i en vätska. Då undertrycket

försvinner så bryter blåsorna sönder under så kallad slagverkan, det blir som små

explosioner vilket skadar ytan på materialet. [15]

17

3.5 Korrosionsskydd För att skapa ett tillfredställande korrosionsskydd har man egentligen två alternativ.

Antingen väljs ett ädlare material med högre PREN-tal eller så skapas någon typ av barriär.

Nedan kommer lämpliga tekniker av ytbeläggning för det här fallet att presenteras.

3.5.1 Termisk sprutning

Termisk sprutning är en process för att belägga metaller med metalliska eller keramiska

skikt. Att belägga en metall med ett ytligt skyddande skikt kan medföra att ytan får större

motstånd mot korrosion, att man kompenserar för bortslitet material eller att den till

exempel blir elektriskt ledande. Denna teknik är mycket användbar vid reparationer av

värdefulla detaljer som stora axlar, valsar etc. Men den är också värdefull vid nytillverkning

då det handlar om att åstadkomma korrosionståliga och nötningsbeständiga ytor. Det finns

sex olika, vanliga metoder för termisk sprutning vilka har delvis olika användningsområde.

Skillnaden beror i mångt och mycket på vilken materialtyp man sprutar, kostnad och vilken

kvalitet som eftersträvas på beläggningen. De sex metoderna är flamsprutning,

höghastighetsflamsprutning, ljusbågssprutning, plasmasprutning och detonationssprutning.

[16]

• Flamsprutning

Likt gassvetsning erhålls värmekällan med hjälp av acetylen eller propan som

förbränns i syre, vilket skapar en låga. Tillsatsmaterial tillförs lågan antingen genom

tråd eller i pulverform. Det smälta tillsatsmaterialet sprutas sedan mot arbetsstycket

med hjälp av komprimerad luft.

• Höghastighetsflamsprutning

HVOF (High Velocity Oxy-Fuel) ger partiklarna mycket hög hastighet vid sprutning

vilket skapar ett starkt och tätt skikt med liten mängd oxider och porositet.

Tillsatsmaterialet för metoden är oftast i form av pulver som tillförs i munstycket

med hjälp av en inert bärgas. För att smälta pulvret förbränns antingen fotogen, gasol

eller hydrogen tillsammans med syre i en brännkammare under högt tryck.

• Ljusbågssprutning

Värmekällan är en elektrisk ljusbåge som skapas genom att två elektroder möter

varandra och kortsluts. Elektroderna utgör även tillsatsmaterial vilket ger möjlighet

att ge olika sammansättningar till beläggningen, eftersom de är två. Det innebär

också att tillsatsmaterialet alltid är en metall eftersom de måste leda ström. Den

sprutade metallen transporteras till arbetsstycket genom en stråle av komprimerad

luft eller gas

• Plasmasprutning

Vid plasmasprutning uppnås betydligt högre temperaturer än vid de andra

sprutmetoderna (10000-20000 °C). Ljusbågen skapas här mellan två icke

avsmältande elektroder samtidigt som en gas strömmar så att plasmat blåses ut ur

18

munstycket. Gasen som används är vanligen vätgas, kvävgas, argon eller helium.

Plasmastrålen transporterar tillsatsmaterialet i form av tråd, stång eller pulver till

arbetsstycket, vanligen används pulver. Plasmasprutningens höga temperatur

möjliggör även sprutning av keramer och metalloxider med hög smälttemperatur.

• Detonationssprutning

I denna metod antänds acetylen och oxygen med hjälp av ett tändstift i något som

påminner om en vattenkyld gevärspipa. Antändningen sker 5 gånger per sekund och

förbränningsvågen hettar upp och accelererar pulvret mot arbetsstycket. Hastigheten

på pulvret är till och med högre än vid höghastighetsflamsprutning vilket ger mycket

täta skikt med god vidhäftning. [16]

3.5.2 Laserpåsvetsning

Laserpåsvetsning eller laser cladding är en ytbeläggningsmetod som ger mycket jämna, täta och

homogena skikt. Eftersom laserstrålen är så pass tunn och fokuseras till en punkt så möjliggörs

att beläggningen kan styras till närmare exakt den punkt man vill. Laserstålen fokuseras till

arbetsstycket och storleken på smältan bestäms utifrån laserns punktstorlek.

Beläggningsmaterialet sprutas ut genom ett pulvermunstycke och ner i smältan. Samtidigt som

laseroptiken och pulvermunstycket förflyttas över ytan. Eftersom laser cladding är en

svetsmetod så kommer den metallurgiska bindningen till grundmaterialet vara i det närmaste

perfekt, vidare är laserns energitäthet så stor att värmezonen blir mycket liten, vilket minimerar

deformation av materialet. [17]

3.5.3 Kemisk förnickling

Det finns två typer av förnickling, den ena görs med hjälp av elektrolys och den andra görs på

kemisk väg. För att få en jämn och slitstark yta så är den kemiska metoden att föredra. Genom

förnickling kan man få fram hårda ytor som även är estetiskt tilltalande, det gör att önskade

ytegenskaper kan erhållas även hos billigare konstruktionsmaterial. Metoden är även mer

miljövänlig än till exempel förkromning. Vid kemisk förnickling doppas detaljen i ett bad och

nickel fälls ut kemiskt på ytan vilket gör att man får ett jämt lager över hela detaljen. [18]

3.5.4 Keramiska beläggningar

Keramiska beläggningar används frekvent i en mängd industriella tillämpningar för att

åstadkomma korrosions- och slitagetåliga barriärer. Ofta används kromoxid i beläggningen då

det är mycket hårt. Kerampartiklarna är mycket små, mindre än en mikrometer och är en

blandning av olika kerammaterial som tillsammans binds till substratet. Några av de positiva

aspekter som erhålls av keramiska beläggningar är att de kan appliceras på komplexa

geometrier, är fullständigt täta och porfria, mycket bra mot termisk cykling eller chock samt att

de är elektriskt isolerande. [19]

19

3.6 Svetsteori Svetsning, en process där materialet hettas upp genom lokal uppvärmning till minst

grundmaterialets likvidustemperatur. Det ger en förbindning mellan arbetsstyckenas delar med

eller utan tillsatsmaterial. Förbindningen sker genom plastisk lokal flytning eller genom atomär

diffusion. Svetsningen är en av de absolut viktigaste förbindningsmetoderna i dagens

verkstadsindustri. [20]

3.6.1 Svetsmetoder

Inom kategorin svetsmetoder finns en mängd processer. Man brukar grovt dela in dessa i

bågsvetsmetoder och trycksvetsmetoder. I det här avsnittet kommer bara de processer som är

relevanta för arbetet att gås igenom. Dessa ingår alla i kategorin bågsvetsmetoder och ett krav

som har ställts inför arbetet är att svetsmetoderna skall gå att utföra manuellt.

• TIG-svetsning

TIG står för tungsten inert gas och är en svetsmetod med icke avsmältande elektrod

av volfram. Metoden passar bäst för tunna material mellan 0.5- 3 mm. Med den här

processen kan alla svetsbara material sammanfogas även om det största

användningsområdet finns bland rostfria stål, aluminium, magnesiumlegeringar och

koppar. TIG-svetsning används ofta vid till exempel svetsning av rörledningar och

andra applikationer där det ställs höga krav på homogena och rena svetsgods av hög

kvalitet.

Smältan och elektroden skyddas av en gas, oftast argon vilken strömmar ut ur

gaskåpan i pistolens ände. TIG-svetsning kan utföras både manuellt och

mekaniserat, vid manuell svetsning tillförs tillsatsmaterialet förhand från sidan, men

det går även att svetsa helt utan tillsatsmaterial.

Svetsningen sker vanligtvis med svetshandtaget kopplat till minuspol och likström

vilket medför att det mesta av värmet hamnar i arbetsstycket. Vid svetsning av

aluminium eller magnesium erfordras dock växelström för att bryta upp materialets

skyddande oxidskikt.

o Utrustning för TIG-svetsning

➢ Svetspistol

➢ HF-generator för tändspänning

➢ Strömkälla

➢ Skyddsgas

➢ Styrutrustning

20

• MMA-svetsning

MMA står för Manual Metal Arc eller på svenska manuell

metallbågsvetsning/pinnsvetsning. Fram till början av 80-talet var MMA den

vanligaste svetsmetoden på marknaden. Vid svetsning så tänds ljusbågen genom en

kortslutning mellan elektrod och arbetsstycke, ljusbågen kommer då att smälta ner

elektroden som består av en kärntråd med ett omgivande hölje av flux. Vid

nedsmältning av elektroden kommer det omgivande fluxet att bilda en slagg som

skyddar svetssmältan.

Metoden är ganska ineffektiv, men utmärker sig med sin enkla utrustning vilket gör

den perfekt för enklare montagearbeten, den är även mycket bra utomhus eftersom

smältan skyddas av slagg istället för gas. Höljet av flux runt kärntråden har flera

viktiga funktioner, bland annat att skydda smältan genom slaggen men också för att

förbättra bågstabiliteten, forma svetsen, tillföra legeringsämnen till smältan och att

ge inträngning i grundmaterialet.

o Utrustning för MMA-svetsning

➢ Elektrodhållare

➢ Svetskabel

➢ Återledare

➢ Strömkälla

• MIG/MAG-svetsning

Gasmetallbågsvetsning eller GMAW (Gas Metal Arc Welding) blev populär på 50-

talet och är nu den absolut mest använda svetsmetoden i industrin. Metoden delas

upp i MIG och MAG, Vid MIG (Metal Inert Gas) används en ädelgas, oftast argon

för att skydda smältan och vid MAG (Metal Active Gas) används en gas som

reagerar med smältan, oftast argon blandat med koldioxid eller ren koldioxid.

MIG/MAG metoden är en halvautomatisk metod på grund av att elektroden matas

fram kontinuerligt och smälter denna i skyddsgasen. Framföringen sker oftast

manuellt men kan även mekaniseras.

o Utrustning för MIG/MAG-svetsning

➢ Strömkälla

➢ Trådmatarverk

➢ Slangpaket

➢ Svetspistol

➢ Gasflaska [16]

21

3.6.2 Svetsning av rostfria stål

Rostfria stål är mer eller mindre svetsbara beroende på vilken struktur de har. Generellt gäller

att de austenitiska och austenit-ferritiska (duplexa) har god svetsbarhet medan resterande

(martensitiska, ferritiska och martensit-austenitiska) är sämre eller rent av dåliga. Av den

orsaken kommer endast de två förstnämnda att behandlas i det här arbetet.

Legeringselementen för rostfria stål brukar delas upp i två grupper. Ferritbildare och

austenitbildare med avseende på vid vilka temperaturer dessa är i stabila faser. Till

austenitbildarna tillhör bland annat nickel, mangan, kol och kväve, vilka utvidgar

austenitområdet. Medan ferritbildarna krom, molybden, kisel och niob drar ihop området.

I ett schaeffler-diagram kan en uppskattning göras hur austenit- och ferritbildarna påverkar

strukturtillståndet i svetsen. Det finns även en utvidgning, De-long-diagrammet som även tar

hänsyn till kväve. För de austenit-ferritiska (duplexa) stålen används istället WRC92-diagram

på grund av de höga ferrithalterna hos dessa material. Genom att beräkna krom- och

nickelekvivalenterna fås en uppfattning om vilket strukturtillstånd svetsen får. Diagrammen

gäller inte svetspåverkat grundmaterial eller då svetsgodset värmebehandlats. [20]

Figur 8: Schaeffler-diagram (Bild från Swerim, 2020).

22

Figur 9: Schaeffler-deLong-diagram (Bild från Swerim, 2020).

Figur 10: WRC92-diagram (Bild från Swerim, 2020).

23

3.6.3 WPS & WPQR

Då något skall svetsas utifrån kraven i ISO 3834 (Kvalitetetssäkring vid svetsning), skall det

finnas en WPQR (Welding procedure qualification record) samt en WPS (Welding procedure

specification) för det som skall svetsas. Eller på svenska svetskvalificeringsprocedur samt

svetsdatablad. För att ta fram en procedur finns det fem olika standarder som kan användas.

• SS-EN ISO 15610 kvalificerar mot tillsatsmaterial

• SS-EN ISO 15611 kvalificerar mot tidigare erfarenhet

• SS-EN ISO 15612 kvalificerar mot standardsvetsprocedur

• SS-EN ISO 15613 kvalificerar mot utfallssvetsprovning

• SS-EN ISO 15614 kvalificerar mot provning av svetsprocedur

Det bästa sättet att kvalificera sin procedur är genom SS-EN ISO 15613- eller 14 eftersom det

då med säkerhet kan påvisa att svetsen är bra. Eftersom provet svetsas av företagets egen

svetsare, med deras maskiner och sedan skickas för provning. En annan vanlig metod är SS-EN

15612 där proceduren istället köps färdigprovad från något annat företag, lite osäkrare metod

men betydligt billigare än den förstnämnda.

Valet av vilken metod som skall användas vid procedurkvalificeringen görs utifrån vilken nivå

som företaget lags sig på i motsvarande produktstandard. Skall kvalificeringen gälla för EN

1090 – Stålstommar i utförandeklass 3- och 4 så skall till exempel kvalificeringen vara utifrån

SS-EN ISO 15614 samma gäller för PED i klass II och III.

För att ta fram en svetskvalificeringsprocedur (WPQR) enligt SS-EN 15614 tas först en pWPS

fram, ett preliminärt svetsdatablad. Provbitar svetsas upp efter pWPS:en och skickas sedan för

provning, vilken typ av provning som utförs bestäms av vilken produktstandard som WPQR:en

skall gälla för (EN1090, PED, etc). Om proven blivit godkända kan en

svetskvalificeringsprocedur (WPQR) utfärdas och ur den kan sedan svetsdatablad (WPS) att

skrivas. Anledningen till att det finns två olika är att WPQR:en ofta har ett ganska stort spann i

till exempel materialtjocklek och sträckenergi. För att det då skall vara praktiskt möjligt att

svetsa genom hela spannet behöver flera WPS:er göras för olika svetsdata. Den WPQR och den

WPS som används i det här arbetet är från Karlstad processrör AB och återfinns i bilaga 2- och

3.

24

4. Kandidater I processen att ta fram kandidater för tillverkningsmetoder, material och ytbeläggningstyp

har dessa frågeställningar diskuterats:

• Rörets grundmaterial

• Detaljens funktionskrav

• Typ av slitage

• Toleranskrav på tillverkningsprocess

• Detaljens och beläggningens geometri

• Beläggningens metallurgiska bindning

• Kostnad

4.1 Korrosionstyper & slitage

Efter att noggranna visuella studier av de skador som uppkommit i röret gjordes

bedömningen att dessa dels beror på slitage från de hårda partiklar som finns i mesa

blandningen, men även möjligen av korrosion och framförallt erosion från den frätande

luten.

Eftersom mesan har högre densitet än luten så kommer denna att sjunka, vilket medför att

en högre koncentration av mesa fås i botten av röret. Det ger en slipverkan i och med det

konstanta flödet, vilket med tiden nöter ner materialet.

När slipverkan skapas på ett rostfritt material kommer

dess skyddande oxidskikt att förstöras och

erosionskorrosion uppkommer. När skiktet sedan är

borta finns det också risk för gropfrätning på lokala

punkter vilket medför att det kan gå mycket fort innan

man får genomfrätning. Det är svårt att säga utifrån

skadorna om den alkaliska luten har frätt sönder

materialet, men troligen hjälper det till något. Dock

brukar inte allmän korrosion vara ett problem i alkaliska

miljöer. I det här fallet påverkar dock mesan materialets

oxidskikt vilket gör det oskyddat och det går inte att

utesluta att korrosion uppstår även om mediet är basiskt.

För att motverka de här problemen krävs ett material

eller ett skydd som klarar av att motstå den nötande

effekten men som samtidigt tål den basiska luten.

Figur 11: Slitage i rörböj.

25

4.2 Material

Då kandidater för material togs fram kunde direkt de ferritiska, martensitiska och de

austenit-martensitiska materialen tas bort. De ansågs inte hålla måttet vad gäller

korrosionsbeständighet och svetsbarhet. Kvar var då de austenitiska och duplexa

alternativen. Fördelen med de austenitiska är deras mycket goda svetsbarhet. Dock är de

mjukare än de duplexa materialen och har även lägre sträck- och brottgräns. Vidare är de

duplexa dyrare men anses vara bättre i korrosionssynpunkt, speciellt mot gropfrätning då

de har högre PREN-tal. I figur 4 kan ses några typer av rostfria stål och hur de står sig mot

varandra i korrosionsbeständighet kontra sträckgräns.

I materialjämförelsen plockades två kandidater ut. Ett austenitiskt rostfritt stål och ett

duplext. Snabba studier gjordes även av superduplexa material och SMO men på grund av

att priset drastiskt går upp för dessa var de inte aktuella för projektet och utelämnas därför

ur rapporten.

SS-EN 13480-2 – Industriella rörledningar av metalliska material -Del 2: Material beskriver

de krav och fordringar som gäller enligt tryckkärlsdirektivet. Bland annat skall materialet

väljas utifrån bilaga A i 13480-2, ”Grupperingssystem för stål för tryckbärande

anordningar”. Det ska även väljas efter vilka förväntningar som ställs på materialet efter

kommande tillverkningsoperationer.

Materialet skall även klara av både

den yttre och inre miljö som ställs på

det under drift, men också tillfälliga

förhållanden under tillverkning,

transport, provning, igångsättning

etc. Viktigt är också att materialet är

fritt från ytfel, har tillräcklig

brottförlängning samt slagseghet. Är

materialet avsett för svetsning eller

formning skall inte värdena för den

kemiska sammansättningen med

avseende på C, P och S i tabell 2

överskridas. [21]

Figur 12: Korrosionsbeständighet och hållfasthet rostfria material. Bild lånad av: Veostalpine.

26

Tabell 2: Maximala kol-, fosfor och svavelhalter för stål avsedda för svetsning och formning enligt SS-EN 13480-2.

Stålgrupp (enligt tabell A.1) Maxhalt enligt chargeanalys

Stålen (1 till 6 och 9) i Bilaga A 0,23𝑎 0,035 0,025

Ferritiska rostfria stål (7.1) 0,08 0,040 0,015

Martensitiska stål (7.2) 0,06 0,040 0,015

Austenitiska stål (8.1) 0,08 0,045 0,015𝑏 Austenitiska stål 8.2) 0,10 0,035 0,015

Austenit-ferritiska stål (10) 0,030 0,035 0,015 a. Maxhalt enligt produktanalys 0,25%. b. För produkter som ska maskinbearbetas får en kontrollerad svavelhalt av 0,015% till 0,030% tillåtas efter

överensstämmelse, förutsatt att korrosionshärdigheten uppfylls för det aktuella ändamålet.

I SS-EN 13480-2 finns även särskilda bestämmelser. Allmänt gäller att om materialet

påverkas genom tillverkningsprocessen eller under drift på ett sådant sätt att det har en

negativ inverkan på säkerheten eller rörsystemets livslängd så skall det utvärderas vid

materialvalet. Vidare får materialet bara användas för trycksatta anordningar inom det

temperaturintervall där materialegenskaperna fordras enligt SS-EN 13480-3:2017, Del 3

konstruktion och beräkning. I projektets fall där ett rör skall beläggas gäller att den

industriella rörledningen inte behöver vara lämplig mot innehållet förutsatt att beläggningen

försäkrar läcktät förvaring under drift.

4.2.1 1.4432/316L Austenit

Supra 1.4432/316L är det material som används idag vilket är ett syrafast austenitiskt

rostfritt stål med mycket hög formbarhet och svetsbarhet. Materialet tillhör gruppen

CrNiMo och har ett lågt kolinnehåll för att motstå interkristallin korrosion efter svetsning.

Samt ökat molybdeninnehåll för ytterligare korrosionsbeständighet. Det ökande

molybdeninnehållet ger hög motståndskraft mot icke-oxiderande syror samt kloridhaltiga

miljöer. I SS-EN 13480-2:2017 ingår 1.4432 i materialgrupp 8.1.

Tabell 3: Kemisk sammansättning Supra 316L/4432 (Outokumpu, 2020).

C Mn Cr Ni Mo N

<0.030 <0.2 16.5-18.5 10.0-13.0 2.0-2.5 <0.10

Tabell 4: Tekniska data Supra 316L/4432 (Outokumpu, 2020).

Rp02 [Mpa] Rm [Mpa] Modulus of elasticity

[Gpa]

HB

(ASME)

PRE CPT

[°C]

>240 >550-700 200 ≤217 25 27+-3

27

4.2.2 1.4462/Alloy 2205 Duplex

1.4462/2205 är ett av de mest populära duplexa (austenit-ferrit) rostfria materialen som

finns ute på marknaden. Materialet har hög hållfasthet och hög motståndskraft mot både

allmän-, spännings- och lokalkorrosion. 1.4462 används bland annat till tankar för kemisk

media, olja & gas- samt pappers och massaapplikationer (Outokumpu, Steelfinder. 2020). I

SS-EN 13480-2:2017 ingår 1.4432 i materialgrupp 10.1. [21]

Tabell 5: Kemisk sammansättning Forta DX 2205 (Outokumpu, 2020).

C Mn Cr Ni Mo N

<0.030 <2.0 21-23 4.5-6.5 2.5-3.5 0.10-0.22

Tabell 6: Tekniska data Forta DX 2205 (Outokumpu, 2020).

4.3 Tillverkningsprocesser

4.3.1 Ytbeläggning

Ytbeläggningen kommer att göras med laserpåsvetsning. Beslutet om laserpåsvetsning togs

på grund av att det är en svetsmetod med liten värmepåverkan på grundmaterialet. Men som

fortfarande bränner in beläggningen. Det ger en försäkran att den inte lossnar då den

används i produktionen. Laserpåläggssvetsning kommer även att ge de ytegenskaper

gällande friktion, korrosion och slitage som eftersträvas.

Även geometrin för beläggningen blir tilltalande med laserpåsvetsning då metoden kan

hålla snäva toleranser. Det medför att beläggningen hamnar där den ska och möjliggör att

spara en bit i ändarna där rörböjen sedan skall svetsas mot nästa rör. Anledningen till de

snäva toleranserna är dels att processen styrs med hjälp av robot, men också att lasern har

mycket liten spridning.

Den beläggning som har valts heter WCCo och är en produkt från Duroc Laser Coating AB

i Luleå. Beläggningen har en koboltmatris, C21 vilket motsvarar stellite 21 med en hårdhet

på ca 500 HV. I matrisen finns även volframkarbider med en hårdhet på 3000 HV.

Tillsatsmaterialet matas ut ur lasermunstycket i form av pulver och smälts ner i laserstrålen.

[23]

Stellite: Är en grupp koboltbaserade legeringar som används för att ge komponenter ett

högre motstånd mot mekaniskt slitage och korrosion i en mängd applikationer i industrin. I

legeringarna ingår förutom kobolt även Cr, C och Mo. Legeringarna är motståndskraftiga

mot kavitation, erosion, korrosion samt abrasiv- och slipande nötning. Normalt används

Stellite i temperaturintervallet 315-600°C. Det är även möjligt att bearbeta ytan för att få

mycket låg friktion. [24]

Stellite 21 vilket motsvarar Duroc Laser Coating AB:s C21 används för både varma och

kalla applikationer, bland annat för beläggning av ventiler, axlar, lagersäten där höga krav

Rp02 (MPa) Rm (MPa) Modulus of elasticity

(GPa)

HB

(ASME)

PRE CPT

(°C)

≥500 700-950 200 ≤293 35 53+-2

28

ställs på hårdhet, slitstyrka, korrosions- och skärningsmotstånd. Om så önskas kan Duroc

C21 bearbetas med de flesta bearbetningsmetoderna. Bearbetningen kommer då att

deformationshärda ytan vilket ger ytterligare bättre resultat. Normalt behöver inte C21

någon ytterligare efterbehandling även om den går att sätt- och seghärda.

Tabell 7: Kemisk sammansättning Stellite 21.

Stellite™

alloy 21 Co Cr W C Ni Mo Fe Si HRC

Bal. 28 - 0,25 3 5,2 <3,0 <1,5 28-40

Tabell 8: Ungefärliga hårdhetsvärden av påsvetsad och bearbetad Duroc C21.

Duroc C21 Ythårdhet Ythårdhet Härdningsdjup

Bearbetning HV 0.1

(Uppmätt)

HRC

(Jämförande)

mm

Svarvning 500-550 50-53 0,1

De andra beläggningstyperna har också diskuterats, även om valet föll på laserpålagt

WCCo. Ett av alternativen som diskuterats var keramisk beläggning i form av plattor av

95% aluminiumoxid, vilket är ett helt dött material som inte reagerar med det flödande

mediet. De keramiska plattorna limmas fast kant i kant med hjälp av en epoximatris.

Eftersom keramikplattorna limmas fås även med denna teknik bra precision geometriskt i

rörböjen. Då plattorna limmats till sin position går produkten genom en sintringsprocess i

1300°C där de härdas och får slutligen en hårdhet på 1200-1400 HV. Sintringen gör även

att beläggningen får bra vidhäftning till grundmaterialet. [25] Anledningen till att denna

teknik inte kommer att användas är att böjarna i så fall måste omkonstrueras för att kunna

svetsas, annars skadas beläggningen. Även ur ekonomisk synvinkel så var

laserpåsvetsningen mer fördelaktig.

Till sist diskuterades de olika termiska sprutningsmetoderna eller kemisk förnickling. Vad

gäller termisk sprutning så finns det utrustning för flamsprutning i verkstaden på

BillerudKorsnäs i Frövi, vilket hade gjort den tekniken fördelaktig. Dock ansågs att den

poriga och oxidfyllda beläggning man får av dessa metoder inte höll måttet för just den här

applikationen. Metoderna för termisk sprutning ger även betydligt sämre vidhäftning

jämfört med laserpåsvetsning, den är också svårare att styra på grund av den mycket bredare

strålen. Speciellt om utrustningen är manuell.

Kemisk förnickling var däremot ett alternativ en bit in i processen på grund om de fina

egenskaper som fås av denna teknik. Ytan blir hård, korrosions- och nötningsbeständig,

jämn skiktuppbyggnad, låga skärningstendenser samt goda släppegenskaper mot kladdiga

material. En mycket bra beläggning för att skapa slitstyrka och låg friktion då den utsätts

för nötning. Problemet är tillverkningsprocessen, denna beläggning läggs på genom att den

doppas i ett kemiskt bad och att beläggningen fälls ut på detaljen. Det gör att hela detaljen

blir belagd och att den då inte kan svetsas till det övriga rörsystemet. Alternativet blir då

samma som med den keramiska beläggningen, att detaljerna flänsas och skruvas fast. I det

här skedet sågs dock laserpåsvetsning som det mest lämpliga alternativet.

29

4.3.2 Svetsning

För sammanfogning av de olika rördelarna kommer MMA-svetsning att tillämpas. Metoden

lämpar sig bra på grund av dess enkelhet och stora utbud av tillsatsmaterial. Den är även

lätt att ta med sig ut till montageplatser då ingen flaska med skyddsgas behövs, det kommer

att underlätta i framtida fall då rören inte är flänsade. MMA-svetsning är en ganska

ineffektiv metod men det bedöms att mängden svets är så pass liten så det har försumbar

inverkan.

SS-EN 13480-4:2017 Industriella rörledningar av metalliska material – Del 4: Tillverkning

och installation ställer vissa krav på svetsprocessen. Allt svetsningsarbete skall utföras av

certifierade svetsare enligt EN ISO 9606-1:2013 vilket är standarden för personcertifiering

av svetsare. Vidare skall svetsningsarbetet styras av en svetskoordinator som också tagit

fram WPS – svetsdatablad för arbetet som skall utföras. Svetsningen skall sedan utföras på

ett sådant sätt att den möter kraven på kvalitet som ställs i EN ISO 5817 – Kvalitetsnivåer

för diskoniteter och formavvikelser. För att kunna göra WPS:en för arbetet skall företaget

även ha utfärdat en WPQR som denna WPS grundar sig på. Tryckkärlsdirektivet (SS-

EN13480) för rör är indelat i nivåerna 0, I, II och III. Kraven som ställs för svetsprocedurer

ses i tabell 8.

Tabell 9: Kvalificering av svetsprocedurer enligt SS-EN 13480.

Kategori Krav

II, III Svetsprocedurer skall vara kvalificerade i enlighet med EN ISO

15614-1:2004 eller 15613:2014 och godkänd av ansvarigt organ.

I Svetsproceduren för den trycksatta anordningen skall vara

kvalificerad i enlighet med EN ISO 15614-1:2004 eller EN ISO

15613:2004 om inte konstruktionsspecifikationen specificerar att EN

ISO 15611:2003 eller EN ISO 15612:2004 är accepterat.

0 Svetsproceduren för den trycksatta anordningen skall vara

kvalificerad i enlighet med EN ISO 15614-1:2004, EN ISO

15613:2004, EN ISO 15612:2004 eller EN ISO 15611:2004.

Svetsprocedurer för ej trycksatta delar skall kvalificeras i enlighet

med EN ISO 15610:2003.

Övriga svetsbetingelser som skall råda är att tillsatsmaterialet skall väljas så att det passar

bra till grundmaterialet i fråga. Tillsatsmaterialet skall lagras och handhas med försiktighet

och användas i enlighet med betingelserna som är givna av tillverkaren. Vidare skall

klimatet vara tillfredställande vid svetsningen. Kondensation, is, vatten och smuts skall

avlägsnas. [26]

30

4.4 Val av kombination

Röret kommer att vara i samma grundmaterial som används idag, det austenitiska

316L/1.4432. Röret i fråga kommer att få en laserpålagd beläggning i rörböjens ytterradie.

Beläggningen består av en koboltmatris med inblandade volframkarbider. Anledningen till

att samma grundmaterial väljs igen beror på att rörets utsida ser tämligen opåverkad ut. Det

betyder att materialet klarar den yttre miljön i mixeriet. Visar det sig att ytbeläggningen

klarar korrosionen och slitaget av mediet på rörets insida så kan mycket pengar sparas

genom att inte behöva gå upp i materialkvalitet. Underhållsarbetet blir även förenklat ifall

endast svetsning av artlika material behöver göras mot övriga rörsystemet. Röret kommer

att sammanfogas med MMA-svetsning i enlighet med 3834 - kvalitetssäkring för svetsning

samt SS-EN 13480 - Industriella rörledningar av metalliska material. Svetsningen kommer

sedan att kontrolleras visuellt enligt 5817 - Kvalitetsnivåer för diskoniteter och

formavvikelser.

4.5 Livstidsanalys

LCC, life cycle cost handlar om att se kostnader under en produkts hela livscykel. Ett vanligt

problem är annars att bara inköpspris kontrolleras och att alla de andra kostnaderna glöms

bort. Med hjälp av en LCC-analys kan kloka och långsiktigt lönsamma beslut tas innan en

investering görs. [27]

LCC (Life Cycle Cost) = Livstidskostnad

LAC (Life Acquisition Cost) = Anskaffningskostnad

LSC (Life Support Cost) = Drift- och underhållskostnader

LCC = LAC + LSC

31

LAC: Under LAC ligger kostnader som inköp av material till produkten, förbrukningsvaror

samt arbetskostnad vid tillverkning. Till förbrukningsvaror hör bultar, muttrar, brickor samt

tillsatsmaterial för svetsning. Priser har hämtats från BillerudKorsnäs i Frövi:s inköpskontor

samt offert från Duroc Laser coating AB. Vilket är konfidentiell information och utesluts

därför ur denna rapport.

Tabell 10: Anskaffningskostnad.

Rördetaljer Pris [kr]

[kr/st] [kr/h]

Antal Timmar

[h]

Kostnad

[kr]

Svetsring med krage 2

Rörböj 1

Fläns 2

Rör 1

Förbrukningsvaror 1

Laserbeläggning 1

Arbetskostnad 500 4 2000

Total kostnad LAC.

Laserbelagt rör

17645,7 1 17645,7

Total kostnad Ej

belagt rör

5645,7 1 5645,7

LSC: Är de kostnader som behandlar drift- och underhåll under produktens livslängd. I det

här fallet behandlas kostnader för tömning, städning, reparation samt förlorad produktion.

Information om hur lång tid de olika operationerna tar har hämtats från BillerudKorsnäs

operatörer på massabruket i Frövi. Prislappen för missad produktion är mycket svår att

fastställa när det gäller ett helt massabruk. Vill det sig riktigt illa och rörledningen brister

samtidigt som massabruket håller låga nivåer på kemikalier så kan produktionen av massa

helt behöva stoppas, vilket kostar otroligt mycket pengar. Det händer dock aldrig eller

åtminstone mycket sällan, även om risken finns. Ett mer realistiskt antagande är att räkna

på det som alltid händer, nämligen att produktionen av vitlut upphör. En exakt beräkning

kan inte redovisas i denna rapport då den innehåller priser som är konfidentiell information.

Beräkningen hade inte heller blivit rätt om man räknat med att all förlorad vitlut under

stoppet hade behövt köpas tillbaka. Så är inte fallet i verkligheten utan mixeriet har

överkapacitet och kan därför köra ikapp nivåerna i efterhand, vilket gör det hela än mer

svåruppskattat. Men för att skapa sig ett beräkningsvärde så har ändock en uppskattning

gjorts utifrån prisberäkningarna. Värdet för missad vitlutsproduktion sätts då till 1000 000

kr för 3h stopp.

32

Tabell 11: Drifts- och underhållskostnad för stopp av massabruket.

Operation Pris [kr/h] Antal personer Timmar [h] Kostnad [kr]

Tömning 500 2 1 1000

Städning 500 2 1 1000

Reparation 500 2 1 1000

Produktionsbortfall 333333 3 1000000

Total kostnad 1003000

• Ej belagt rör: LCC = LAC + LSC = 5645,7 + 1003000 = 1008645,7 kr

Ett ej belagt rör håller ca 8 veckor. Det betyder att byte måste ske 6 gånger per år och

summan blir 6*1008645,7 = 6051874,2 kr.

• Belagt rör: LCC = LAC + LSC = 17654,7 + 1003000 = 1020654,7 kr

Ett belagt rör uppskattas hålla minst 16 veckor. Det ger att byte måste ske 3 gånger per

år och summan blir 3*1020654,7 = 3061964,1 kr

3061964,1

6051874,2= 0,5059 ≈ 51%

En besparing på 51% eller 2989 910,1 kr. Som sagt har den här beräkningen mycket stor

osäkerhet på grund av det ingående värdet för produktionsbortfall. Men det som ändå skall

tydliggöras är att livsförlängande åtgärder av komponenter kan spara väldigt mycket pengar,

även om det ser dyrt ut vid första anblick. Priset för material och arbete har en mycket liten

påverkan om man ställer det emot vad det kostar för missad produktion i denna typ av

industri.

33

5. Tillverkning

I det här avsnittet kommer tillverkningsprocessen att beskrivas från CAD modellering av

detaljen till montage i mixeriet.

5.1 CAD modellering

För att det skulle vara möjligt att tillverka detaljen behövdes måttsatta ritningar. För att ta

fram dessa så modellerades rörkomponenten upp. Det gjordes med hjälp av CAD utifrån en

gammal och utsliten detalj som tidigare suttit på samma position i mixeriet. All modellering

och ritningsberedning gjordes i mjukvaran Solid Edge. Se bilaga 1 för ritningar, modellerna

syns här nedan. I figur: 13-16 ses de ingående detaljerna som sedan sätts samman till

rörkomponenten i figur 17.

Figur 13: Modell av svetsring.

Figur 15: Modell av rörböj. Figur 16: Modell av fläns.

Figur 14: Modell av mellersta delen av rördetaljen.

34

Den färdiga rörkomponenten kommer att se ut som i figur 17. Där rörböjen svetsats mot

mittersta röret samt att svetsringar även svetsats in i vardera änden. Den skall även ha två lösa

flänsar, för att kunna montera dessa måste det ske innan den sista svetsen hos de övriga delarna

läggs.

Figur 17: Modell av komplett rördetalj.

5.2 Ytbeläggning

Uppdraget att tillverka den laserbelagda ytan i rörböjen gavs till Duroc Laser Coating AB i

Luleå. Duroc Laser Coating är ett företag som erbjuder tjänster inom renovering och

nytillverkning av slit- och korrosionsbeständiga ytor med hjälp av framförallt lasersvetsning.

För att inhämta kunskap om processen gjordes ett studiebesök hos företaget i Luleå dagen då

rörböjen skulle tillverkas. Laserpåläggning av den här typen av detalj är ganska avancerad att

utföra då den böjer i tre dimensioner. Det här sågs som ett

pilottest och en lärande-process för både Duroc Laser

Coating och BillerudKorsnäs. Det bästa hade varit om

beredningen hade kunnat göras i CAM-mjukvara och om

beläggningen hade lagts längs böjen istället för tvärs,

eftersom mediet i det här fallet mesan troligen hade flutit

bättre då. Men på grund av tidsbrist dagen för

tillverkningsstart medförde det att roboten behövde

programmeras manuellt av en operatör, vilket gjordes enklast

då svetssträngarna lades tvärs böjen. Programmeringen

gjordes genom att tre jämnt fördelade och vågräta punkter

sattes ut på rörböjens insida, mellan dessa lades sedan en

båge passande för rörets krökning.

När lasern hade passerat de tre punkterna räknades en

svetscykel som färdig och itererades ett steg nedåt.

Figur 18: Fixturering av rörböj för lasersvetsning.

35

Rörböjen fixerades enligt figur 18 i en fixtur tillverkad specifikt för rörböjen. När man svetsar

med laser tillförs ingen direkt kraft vilket gör att man inte behöver fixturera delen allt för

mycket. Dock insågs att deformationen på grund av svetsvärmen blev större än förväntat.

Deformationen skulle ha behövt motverkas genom en annan typ av fixturering i senare försök.

För det här projektet användes fiberlaser och en

speciell optik utformad för att komma åt

invändigt i till exempel rör. Lasermunstycket

styrdes av en tillhörande ABB-robot.

Som tillsatsmaterial används pulver vilket

matades ut ur svetsmunstycket, samtidigt som

lasern smälter ner det på ytan. Svetsningen

påbörjades ungefär på mitten av böjen och

fortsatte sedan upp mot dess kant sträng för

sträng. För att sedan vända rörböjen och

processen upprepades likadant i andra änden.

Eftersom inget liknande projekt hade gjorts på

Duroc Laser Coating AB tidigare var ett kritiskt

moment den första strängen. Det för att det

rådde osäkerhet angående lasereffekten och

därigenom sträckenergin. Eftersom godset bara

är 2 mm fanns en osäkerhet för att det skulle bli

för varmt och därav bränna hål i godset. Därför

kördes till en början fåtalet strängar på varje

svetsdata enligt med tabell 12. Det för att få

fram en fungerande process. Totalt lades ca 200

svetssträngar kant i kant med varandra.

Tabell 12: Svetsdata laserpåläggning.

Sträng nr: Effekt (W) Sidmatning (mm) Hastighet

(mm/min)

1 1800 1.5 500

2 1500 1.5 500

3-4 1200 1.5 500

5-12 1000 2 500

13-23 1000 2 600

24-ca 200 1000 2 600

Figur 19: ABB-robot med tillhörande invändig optik för svetsning med fiberlaser.

36

Första stängen svetsades med 1800 W vilket var

alldeles för varmt, det såg man då det kraftigt lyste

igenom på rörets baksida samt att svetsen blev

större än önskat.

Därför sänktes effekten till 1500 W på stäng 2.

Effekten ansågs fortfarande för hög och sänktes

ytterligare till 1200 W på sträng 3 och 4.

På sträng 5-12 upptäcktes att offseten och laserns

framföring efter rörets radie var något fel vilket

korrigerades. Därefter sänktes effekten ytterligare

till 1000 W och stegmatningen ökades till 2 mm

istället för 1,5 mm för att på så sätt få en jämnare

beläggningsyta.

Efter försök 4 märktes att det fortfarande blev varmt

när flertalet strängar lades efter varandra. I det här

skedet höjdes svetshastigheten istället från 500 till

600 mm/min och lasereffekten lämnades

oförändrad. Efter sträng 23 ansågs parametrarna

tillfredställande och alla resterande strängar kördes

på samma data.

Som tydligt kan ses i figur 17 blev deformationen av

rörböjen kraftig, närmare 20 mm på mitten.

Deformationen beror på att svetsen krymper när den

kallnar vilket för med sig att materialet drar ihop sig.

För att motverka deformationen skulle fixtureringen

behövas ses över till nästa projekt. Ett alternativ

hade varit att fästa tre svarvade ringar jämnt

fördelade längs böjen som höll i undertiden

påläggssvetsningen ägde rum. De hade även kunnat

sitta kvar senare när resten svetsades samman, för

att sedan tas bort när rörkomponenten är helt färdig.

Det hade troligen varit ett lätt sätt att få rörböjen att

hålla sina dimensioner. Vidare borde svetsningen

ske longitudinellt istället för transversellt. Då hade

stängarna kunnat spridas ut under svetsningens gång

vilket hade resulterat i mindre värmetillförsel på

samma ställe.

.

Figur 20: Pågående beläggning av WCCo med lasersvetsning.

Figur 21: Belagd och deformerad rörböj.

37

5.3 Svetsning & montage

För svetsning och montage av rörkomponenten togs hjälp av

Karlstads processrör AB. Ett problem med svetsningen var att

rörböjen var så pass deformerad efter påläggssvetsningen, det

resulterade i frågan om det skulle gå att få den så pass rund att den

passade till övriga delar.

För att rikta rörböjen användes en portopower vilket ses i figur

18, det för att försöka pressa ut dess sidor hydrauliskt. Snart

märktes att det inte fungerade på grund av att den hårda

beläggningen lät materialet fjädra tillbaka. Bättre gick det om

delarna punktades fast på ett par platser där de båda låg kant i

kant. För att sedan med hjälp av portopowern pressa de övriga

sidorna i position. Resultatet blev helt klart godkänt, dock blev

det en liten förskjutning på sidan i ena änden, deformationen var

helt enkelt för kraftig för att göra något åt på den platsen. Dock

ses inte det som ett problem då mediet till största del kommer att

flyta över rörböjens rygg.

För att spara på material kapades den tidigare sönderslitna

detaljen i figur 19 upp och på så sätt kunde det mittersta röret, en

svetsring och de båda lösa flänsarna återanvändas. Det gick att

göra på grund av att inga skador kunde ses på dessa detaljer vid

inspektion.

Efter bitarna var häftade så fogberedde svetsaren med hjälp av en

vinkelslip med kapskiva. Det för att få en bredare fog och därav

tillräcklig inträngning vid svetsningen. Svetsningen ses i figur 20

och utfördes med MMA-metoden med tillsatsmaterialet OK

63.20 efter WPS som återfinns i Bilaga C. I figur 21 ses den

färdiga rörkomponenten färdigsvetsad och putsad.

Figur 22: Riktning av rörböj med hjälp av portopower.

Figur 23: Återanvända rördetaljer.

Figur 24: Rör under pågående svetsning. Figur 25: Färdigsvetsad rörkomponent.

38

6. Resultat & Diskussion

I det här avsnittet presenteras och diskuteras resultatet av experimentet som utförts under

examensarbetet.

Som grundprinciper för projektet sades att det skulle tas fram en metod för att förstärka

rördelar och därmed öka dess livslängd på mixeriet. De två krav som ställdes var att:

1. Metoden skulle tillåta att komponenten svetsades i senare skede.

2. Att det skulle vara en rimlig lösning ur en ekonomisk synvinkel.

I och med att laserpåsvetsning har så pass bra precision var det möjligt att avsluta

beläggningen några millimeter från rörböjens kant för att göra plats för senare svetsning.

Resultatet av det sättet att gå tillväga lyckades mycket bra och inga problem uppstod

varken under tillverkningen eller under experimentets gång. Eftersom svetsen i det här

fallet låg precis bredvid beläggningens kant är det är svårt att säga om till exempel TIG-

svetsning hade fungerat lika bra som MMA-svetsning. Det är möjligt att ljusbågen i det

fallet hade störts och att svetsmånen hade fått ökats ytterligare. Med MMA-svetsning gick

det dock mycket bra att ligga precis kant i kant med beläggningen.

Rördelen som tagits fram under projektet monterades i produktion den 7 juni och

demonterades den 20 augusti 2020. Under dessa drygt två månader fick komponenten slitas

och resultatet utvärderades efter dessa.

Experimentet lyckades mycket bra och som kan ses i figur 22, 23, 24 nedan. Utvärderingen

gjordes visuellt av både författaren och en rörsvetsare med god vana att se slitage hos rör.

Vid inspektionen sågs inga tecken på att varken den påsvetsade beläggningen eller att röret

tagit någon skada under de två månader som komponenten varit i produktion. Ett gott

resultat där man tydligt ser att det går att använda laserpåsvetsning av WCCo som en metod

för att motverka slitage hos rördelar. Vidare anses att denna metod borde löna sig även ur

ekonomisk synvinkel. Det eftersom inget slitage syntes och med det borde komponenten

behöva bytas mycket sällan. Däremot är ett känt fenomen på kartongbruk att då

komponenter förstärks på ett ställe så flyttar sig slitaget till ett annat, i det här fallet kunde

inte det ses, men mer tid behövs för att med säkerhet kunna utesluta det utfallet.

Figur 26: Resultat efter experiment, svets.

Figur 27: Resultat efter experiment, beläggning. Figur 28: Resultat efter experiment, rör.

39

Även om resultatet av experimentet var bra finns det förbättringspotential i hur

komponenten skulle kunnat konstrueras samt tillverkas.

För att få ett än mer lyckat resultat:

• Borde godstjockleken på rörböjen vara något tjockare än de två millimeter som används

under experimentet, förslagsvis 3 eller kanske 4 millimeter. Det för att undvika den stora

deformation som blev under påläggssvetsningen.

• Rörböjen skulle behöva fixtureras ordentligt under beläggningsprocessen.

• Det vore fördelaktigt att svetsa i böjens riktning istället för tvärs den. Det för att mesan

i det här fallet hade följt strängarna istället för att korsa dem vilket borde ge mindre

friktion och där med mindre slitage.

• Svetsföljden hade kunnat göras annorlunda, där man istället för att svetsa sträng efter

sträng istället skulle kunna alternera från ena sidan till den andra. I och med det hade

värmen minskat och deformationen begränsats.

Till sist skall det nämnas i denna rapport att BillerudKorsnäs själva gjorde ett experiment

under tiden som examensarbetet pågick. I det testet använde de materialet 304L istället för

316L som innan och i det här projektet. Trots att 304L är ett vanligt rostfritt stål och 316L

är syrafast så verkar det som att 304L står emot processen i mixeriet bättre. Under de

första två månaderna som 304L suttit uppe kunde ingen påverkan ses, ytterligare två

veckor senare var röret nästan sönderslitet. Den mest troliga anledningen till det är enligt

författaren att materialets oxidskikt slits bort då processen är igång, men så länge

materialet inte är i kontakt med syre så sker ingen vidare påverkan. Däremot när processen

stannar och vätskan slutar strömma så sker kontakt med syre. Då har materialet inget

skyddande oxidskikt kvar, vilket gör att det kommer gå sönder en kort tid därefter.

Däremot om oxidskiktet skyddas med en beläggning precis i böjen så borde den optimala

lösningen vara att belägga WCCo på 304L istället för 316L. Det är också en lösning som

är än bättre ur ekonomisk synvinkel.

40

7. Slutsats

I det här kapitlet ges en slutsats av examensarbetet.

Slutsatsen av examensarbetet är att påläggsvetsning av WCCo är en bra metod för att

motverka slitage hos rördelar. Förbättringspotential finns under tillverkningen vilket kan

läsas i resultatkapitlet. Men laserpåsvetsningen ger mycket hög precision och beläggningen

(WCCo) står emot att mesa är starkt alkaliskt, samt klarar av den nötning som hela

komponenten utsätts för. Därmed dras slutsatsen att metoden går att använda med gott

resultat.

41

8. Referenser

1. BillerudKorsnäs. Our Story. https://www.billerudkorsnäs.se/om-billerudkorsnäs/our-

story (hämtad 2020-01-17)

2. BillerudKorsnäs. Våra produktionsanläggningar. https://www.billerudkorsnäs.se/om-

billerudkorsnäs/vara-produktionsanlaggningar (hämtad 2020-01-17)

3. Alla bolag. BillerudKorsnäs. https://allabolag.se/5560255001/billerudkorsnas-

aktiebolag-publ (hämtad 2020-01-17)

4. BillerudKorsnäs. Vår mission. https://www.billerudkorsnäs.se/om-billerudkorsnäs/var-

strategi/var-mission (hämtad 2020-01-17)

5. BillerudKorsnäs. Hållbarhet. https://www.billerudkorsnäs.se/om-billerudkorsnäs/var-

strategi/hallbarhet (Hämtad 2020-01-17)

6. BillerudKorsnäs. Divisioner. https://www.billerudkorsnäs.se/om-

billerudkorsnäs/divisioner/division-paper (Hämtad 2020-01-17)

7. Fröviforsmuseet. Brukets historia. Https://froviforsmuseet.com/brukets-historia/

(Hämtad 2020-01-17)

8. Outokumpu- Stainless Steel Finder.

https://secure.outokumpu.com/steelfinder/properties/GradeDetail.aspx?OKGrade=443

2&Category=Supra (Hämtad 2020-02-17)

9. Skogssverige. 2017. Sulfatmassaprocessen. https://www.skogssverige.se/papper/fakta-

om/massa-och-papperstillverkning/sulfatmassaprocessen (Hämtad 2020-01-22)

10. Skogssverige. 2017. Sulfatmassafabrikens kemikalieåtervinning.

https://www.skogssverige.se/papper/fakta-om/massa-och-

papperstillverkning/sulfatmassafabrikens-kemikalieatervinning

11. Qvist Jessen, C. Rostfritt stål – handbok för nyfikna. 1. Uppl. Danmark: Damstahl a/s.

ISBN 978-87-92765-45-1. 2018

12. Qvist Jessen, C. Rostfritt stål och korrosion. 1. Uppl. Danmark: Damstahl a/s. ISBN

978-91-633-978-9. 2011.

13. National encyklopedin. 2020. Nötning

https://www.ne.se/uppslagsverk/encyklopedi/l%C3%A5ng/n%C3%B6tning

14. Hedegård, J. Föreläsning vid Kungliga Tekniska Högskolan, Stockholm. 2020.

15. Mattson, E. Kucera, V. Elektrokemi och korrosionslära. 3. Uppl. Stockholm: Swerea

KIMAB. ISBN 978-91-633-4918-8. 2009

16. Weman, Klas. 2016. Karlebo Svetshandbok. 6. Uppl. Askersund. ISBN 978-91-47-

11291-3

17. Hardface. Laser cladding. http://www.hardface.se/metoder/laser-cladding/

18. Gnosjöregionen. 2020. Förnickling.

https://www.gnosjoregion.se/ytbehandling/fornickling

19. Bodycote. 2020. Keramikbeläggningar.

https://www.bodycote.com/sv/tjanster/ytbehandling/keramikbelaggningar/

20. SIS Handbok 15. Svetsning av stål. 3. Uppl. Stockholm. ISBN 978-91-7162-667-7.

2006.

21. SS-EN 13480-2. 2017. Industriella rörledningar av metalliska material – Del 2:

Material. 3. Uppl. Swedish Standards Institure, Stockholm

42

22. Isaksson, S. Intervju på Duroc Laser Coating AB. 2020

23. Kennametal inc. 2018. Stellite hardfacing alloys.

24. Gustafsson, L. Marknadsföring och försäljning på Hardface. Intervju BillerudKorsnäs

AB. 2020

25. Duroc laser coating AB. 2020. Laserpåsvetsning, förstärk dina utsatta ytor med laser.

26. SS-EN 13480-4. 2017. Industriella rörledningar av metalliska material – Del 4:

Tillverkning och installation. 3. Uppl. Swedish Standards Institure, Stockholm

27. Upphandlingsmyndigheten. 2017. Livscykelkostnader (LCC)

https://www.upphandlingsmyndigheten.se/omraden/lcc/ (Hämtad 2020-02-10)

1

Bilagor

Bilaga A. Ritningar

Ritning över komplett rördetalj.

2

Ritning över mittendetalj rör.

Ritning över änddetalj rör.

3

Ritning över rörböj.

Ritning över fläns.

4

Rördetaljens position i mixeriet.

Det aktuella röret är XXXXX.

(Konfidentiell företagsinformation)

5

Bilaga B. Svetskvalificeringsprocedur (WPQR) – Karlstads

processrör AB.

(Konfidentiell företagsinformation)

6

Bilaga C. Svetsdatablad (WPS) – Karlstads processrör AB.

(Konfidentiell företagsinformation)

TRITA -ITM-EX 2020:589

www.kth.se