konstruktionsförbättringar av kärl för saltvattenfilter

Konstruktionsförbättring av kärl för saltvattenfilter

Design improvement

MALMÖ HÖGSKOLA

2007

Gert Nielsen

Malmö högskola TMATY TM 7815 2007-01-01 2007-05-28 Examinator/handledare: Christina Bjerkén Handledare:

Konstruktionsförbättring av kärl för saltvattenfilter

improvement of water filter vessels

2007

Gert Nielsen

Malmö högskola TMATY TM 7815 01 28 Examinator/handledare:

Christina Bjerkén, Malmö högskola Handledare:

Konstruktionsförbättring av kärl för saltvattenfilter

vessels

Sammanfattning

Vattenfiltren ALF R20 – R60 (se framsidan) från Alfa Laval AB i Lund används för att filtrera kylvatten till Alfa Lavals plattvärmeväxlare. Ytterhöljet av dessa filter är gummerade som skydd mot korrosion, då havsvatten är mycket aggressivt. Syftet med detta examensarbete är att, genom produktutveckling effektivisera tillverkningen, få kortare ledtider och därmed få bättre lönsamhet. Genom att hitta alternativ till gummi-liningen hoppas Alfa Lavals underleverantör Liedholm Ramek AB i Helsingborg att spara tid i tillverkningsprocessen och genom att byta ut en fläns på själva konstruktionen hoppas man att korta produktionstiden. Via intervjuer med branschfolk i plast och gummibranschen hittades och utvärderades ett flertal alternativa material till gummeringen.

En enkel modell motsvarande den nuvarande konstruktionen av ALF R60 och en med weldingneck-fläns skapades i Pro Engineer® Wildfire 3.0 och hållfastheten testades med finita element metoden och FEA analyser i Pro Mechanica®, ett underprogram till Pro E. Alla beräkningar gjordes i Pro Mechanica®s 2D axelsymmetrisk läge. Det interna trycket i analyserna sattas till 7 bar (0,7 MPa), som motsvarar arbetstrycket under drift. De två analyserna korrelerades sedan för att kunna avgöra om weldingneck-fläns modellen var jämförbar med den befintliga. De största värdena för von Misesspänning uppkommer vid skarven mellan den kupade gaveln och inloppsstussen. Dessa största värden ändras inte oavsett om det är den befintliga eller WN-fläns modellen, då allt utom flänsen är oförändrat. Analyserna visar att spänningarna vid den befintliga flänsen är endast 54 % av högsta

spänningarna i konstruktionen medan spänningarna vid WN-flänsen endast uppgår till 15 %, vilket visar att utbyte av fläns kommer att vara gynnsamt för hållfastheten i flänsregionen, men inte betyder något i konstruktionen som helhet.

Slutsatsen är att man kan rationalisera produktionen av saltvattenfiltren genom att byta ut gummi-liningen mot Slitan®, DuraPol HTW eller ECOSPEED® som man applicerar i egen anläggning på Ättekulla industriområde i Helsingborg och byta ut den befintliga ändflänsen mot en weldingneck-fläns och samtidigt få bättre hållfasthetsprestanda.

Rekommendationen till Liedholms Ramek är att byta ut den befintliga flänsen mot en specialgjord weldingneck-fläns från Ferrex, då den kostar hälften så mycket jämfört med en smidd ASME-standardfläns och är marginellt dyrare än en DIN-fläns, samt belägga in- och utsida av filtret med ECOSPEED®.

Abstract

Before sea water is entering Alfa Laval´s patented heat exchangers it must be filtrated. The ALF R filter pressure vessels are made of steel with a rubber lining. This diploma work, performed for subcontractor of the ALF R-filters Liedholms Ramek AB in Helsingborg, examines whether water filter performance and profitability could be improved by a design modification involving replacing an existing flange with a welding neck flange and altering the inner (rubber) lining. A simple 3D-model representing the current design and a 3D-model representing the new design were created in Pro Engineer® Wildfire 3.0. Durability was tested using finite element methods in Pro Mechanica®, a subprogram to Pro E. All

calculations were made in Pro Mechanica® 2D axis symmetric mode. The internal pressure in each of the two analyses was first set to 0.7 MPa (102 psi), equal to the working pressure. Maximum stress was the same in both models; the von Mises stress in the region of the old flange was 54 % of the maximum, while the von Mises stress in the welding neck flange was only 15 %. Consequently, a replacement flange would increase durability in the region of the flange itself, but have no effect elsewhere in the vessel. In conclusion, Liedholms Ramek could increase both the durability and profitability of their water filters by replacing the present flange with a (commercially available) welding neck flange. Liedholms Ramek should also use an alternative to the rubber lining. The recommendation is for Liedholms Ramek to replace the present flange with a custom made from Ferrex AB, and coat outside as well as inside with ECOSPEED®.

Innehållsförteckning

Sammanfattning ... 2 Abstract ... 3 Innehållsförteckning ... 4 1. Inledning ... 5 1.1 Bakgrund ... 6

1.2 Syfte och målsättning ... 6

1.3 Disposition ... 7 2. Gummi-liningen ... 7 2.1 Problemformulering ... 7 2.2 Tillvägagångssätt i dag ... 8 2.3 Metod ... 8 2.4 Genomförande ... 8 2.5 Lösningsförslag ... 10 2.5.1 Abcite® x60/x70 ... 11 2.5.2 DuraPol® ... 12 2.5.3 ECOSPEED® ... 13

2.5.4 Glas-, kolfiberarmerad vinylester ... 14

2.5.5 Polymerdipping ... 15 2.5.6 RILSAN® ... 16 2.5.7 Slitan® ... 17 3. Flänsen ... 18 3.1 Problemformulering ... 18 3.2 Tillvägagångssätt i dag ... 18 3.3 Metoder ... 19

3.3.2 Finita Element Metoden FEM ... 22

3.4 Genomförande ... 25 3.4.1 Kostnadsjämförelse ... 25 3.4.2 FEM beräkningar ... 27 4. Analysresultat ... 36 4.1 Ekonomi ... 36 4.2 Hållfasthet ... 36

5. Slutsats och rekommendation ... 37

6. Källor ... 38 7. Tack till: ... 39 8. Bilagor ... 40 A. Mejlkorrespondens ... 40 B. Emottagna FAX ... 42 C. Filtertillverkning i bilder ... 48 D. Ritning ... 52

1. Inledning

När jag skulle påbörja mitt examensarbete föll det naturligt att kontakta Henrik Mellby (Bild 1), VD på Liedholms Ramek AB [1] i Helsingborg, företaget från vilket jag för tillfället har

tjänstledigt för att studera till högskoleingenjör på Malmö Högskola. Liedholms Ramek AB är ett legotillverkande företag med stort kunnande inom plåtslageri, mekanisk verkstad och måleri

och med mer än 50 år i sin bransch. Bild 1. Henrik Mellby, VD Liedholms Ramek

Bild 2. (med tillstånd från Liedholms Ramek)[1]

Civilingenjör Jonas Mellby (Bild 3) utsågs till min handledare på företaget och tillsammans genomgick vi vilka problem som företaget önskade att jag skulle komma med lösningsförslag på samt ställde upp riktlinjer för arbetet. Uppgiften blev att hitta ett eller flera alternativ till befintliga gummeringen av insidan på ytterhöljet i Alfa Lavals vattenfilter (se bild på sida 1) avsedda för havsvatten och att undersöka möjligheten för att byta ut den stora flänsen i botten av filterhöljet med en standardfläns med svetskrage (här kallad weldingneckfläns eller WN-fläns)

Bild 3. Jonas Mellby

Till examinator utnämndes programansvarig för

materialvetenskap, forskarassistent Christina Bjerkén (Bild 4) på Malmö högskola.

1.1

Bakgrund

Alfa Laval AB [2] i Lund tillverkar plattvärmeväxlare som används i processindustrin över hela världen. I plattvärmeväxlaren (Bild 5) strömmar de båda medierna i två kanalsystem skilda åt genom profilerade plattor. Plattmönstret påverkar strömningsförhållandena och finns i flera varianter för att anpassa värmeväxlaren till aktuell applikation. Plattstorleken och antalet plattor väljs beroende på kapacitetsbehovet och plattorna sätts samman till en kompakt och flexibel enhet. Plattvärmeväxlaren har hög termisk effektivitet, är lätt att modifiera och är dessutom rengöringsbar. Innan kylvatten passerar genom växlaren måste det filtreras och Alfa Laval AB levererar anpassade filterlösningar till varje värmeväxlare. Dessa filter tillverkas hos Liedholms Ramek AB i Helsingborg och består av en filtersil i perforerad rostfritt stål- eller titanplåt och med ett ytterhölje i både rostfritt stål för sötvatten och i kolstål som är målat utvändigt och gummerad invändigt för saltvatten. Gummeringen utföres idag endast på två platser i norra Europa, nämligen Trelleborg AS [3] i Drammen, Norge samt Tiptop GMBH [4] i Lutherstad, Tyskland. Transporterna till och från dessa platser kostar avsevärda summor och bidrar till den globala växthuseffekten, vilket inte är förenligt med den

miljöpolicy Liedholms-Ramek AB står för.

Bild 5. Plattvärmeväxlare från ALFA LAVAL

(Med tillstånd från Alfa Laval AB)

1.2 Syfte och målsättning

Syftet med detta examensarbete är att genom produktutveckling effektivisera tillverkningen av Alfa Lavals saltvattenfilter. Genom att hitta alternativ till gummi-liningen hoppas man att uppnå besparingar och därmed få bättre lönsamhet och kortare leveranstider. Genom att ändra marginellt i själva konstruktionen med ett flänsbyte, hoppas Liedholms Ramek AB att spara tid i tillverkningsprocessen och att korta ledtiderna i flödet. Målsättningen är att kunna erbjuda kunderna en billigare produkt samt högre leveranssäkerhet.

1.3 Disposition

Då detta arbete omfattar två av varandra oberoende problemställningar, är upplägget så att de tas i tur och ordning; gummi-liningen först och flänsbytet sist, med var sin respektive problemformulering, hur tillvägagångssättet är i dag, vilka undersökningsmetoder som är använda och hur genomförande av undersökningar har skett. Därefter kommer en

gemensam slutsats och slutligen en rekommendation från författaren till uppdragsgivaren.

2. Gummi-liningen

2.1 Problemformulering

Havsvatten är ett mycket aggressivt medium som inte ens rostfritt stål kvalitet SS 2343 [5] klarar en längre tid. Ytterhöljena till vattenfiltren ALF 20R – 60R från Alfa-Laval AB, som filtrerar havsvattnet innan det når plattvärmeväxlarna i processkylningen, har ett arbetstryck på 7 bar och tillverkas därför i tryckkärlsplåt ASME-kvalitet SA 516 GR 70 1 och gummeras (Bild 6) för att klara av det salta havsvattnet. Gummeringen går ända ut på flänsarna och fungerar på så vis även som packning. Uppdraget består i att hitta ett eller flera alternativ till gummeringen då den är tidskrävande och dyr. Beteckningen av filtret refererar till in- och utlopp i cm och R betyder att filterhöljet är gummerat (rubbered) invändigt.

Bild 6. ALF 40R filterhölje efter gummering. (Copyright Gert Nielsen)

1

2.2 Tillvägagångssätt i dag

Gummi-liningen monteras idag genom att skära ut passande bitar i ett material som heter Tegunat2 och sedan limmas de fast på insidan av filterhöljena. Detta görs helt och hållet för hand. Sedan vulkaniseras och härdas gummit i en ugn under 3 timmar. Endast ALF 60R undersöks och det antas att kostnader minskar linjärt med minskande volymstorlek.

2.3 Metod

Undersökningsmetoden går ut på att via intervjuer med branschfolk i plastindustrin i Sverige få kännedom om lämpliga material och därefter värdera deras egenskaper utifrån syftet med examensarbetet. All korrespondens från leverantörer som har försiggått via mejl eller fax finns som bilagor sist i rapporten.

2.4 Genomförande

Då Sveriges största tillverkare av plastmaskiner3 ligger i Höganäs, beslutades det att börja i den ändan. Under mötet med Nils-Gunnar Noresson, VD Norol plastmaskiner i Höganäs, sade han att till exempel silikongummi och glasfiberarmerad polyester är sprutbara alternativ och han rådde mig att åka till Karlskrona varv (Kockums AB) [6], där de gör

plastbåtar i glasfiberarmerad polyester. Ett vanligt missförstånd är att beteckna bindmedlet polyester, det heter rätteligen vinylester.

Silikon är ett samlingsnamn för i grunden oorganiska polymerer baserad på kedjor av kisel och syre. Materialet används främst för att täta fogar och det är inget bra alternativ, så alternativet förkastas utan vidare åtgärd. Istället inkluderas PUR [7] (polyuretan) som är ett samlingsnamn för en plastgrupp som spänner mycket brett i användningsområde. Det kan vara hårt som ben eller mjukt som gummiband. Ett lämpligt polyuretanmaterial är Slitan®, det appliceras normalt 2 – 3 mm tjockt och vid samtal med Per Unosson från UW-Elast AB [8] i Mariestad erhölls information om priser både i fallet att de får filtren tillsänt och fallet att de applicerar på plats i Helsingborg.

Glasfiberförstärkt vinylester var ett alternativ redan innan samtalet med Nils-Gunnar Noresson, grundat på ett jobb, som författaren gjort tidigare åt AB Hobas rör [9] i

Emmaboda. Dessa producerade avloppsrör i glasfiberarmerad vinylester. Genom att spruta materialet ut inuti en hastigt roterande cylinder får man en jämntjock beläggning på denna och när hartsen har härdat avlägsnar man formen och man har ett avloppsrör. En metod som även används vid produktion av glasfiberflaggstänger. I modifierad form kan den kanske användas på ALF R-filterhöljena.

2

Handelsnamn 3

En föreläsare i materialteknik tidigt i maskiningenjörsutbildningen är Anders Mattsson som arbetar på materialavdelningen på Kockums AB [6]. Han kontaktades i hopp om att han kunde skaffa en kontakt på Karlskrona varv med vilken diskussion kunde föras om glasfiberbeläggningen på insidan av ALF R-filterhöljena. Anders Mattsson avrådde glasfiberförstärkt polyester, då materialavdelningen på Kockums redan hade avprovat sådana lösningar i rör avsedda för saltvatten, med dåligt resultat. Han rekommenderade dock två andra material istället. En ytskyddsbehandling, utvecklad till supertankers, från Subsea Industries [10] i Belgien och ett gummimaterial från DuraPol LTD [12] i England som är applicerbart med pensel och förmodligen därmed även genom sprutning. Båda material har svenska generalagenter.

På Subsea Industries [10] hemsida finns all önskvärd information om ECOSPEED®.

Livslängden är enligt hemsidan minst 25 år. Det är en målarfärg med mycket stor glashalt som får en yta som en golfboll och därmed minimal friktion. Den skall helst appliceras med luftfri spruta, målas minst i 2 skikt och fås i alla på marknaden förekommande färger. Vid kontakt med Kjell Stendahl, representant för ECOSPEED® i Helsingborg, erhölls ett varuprov och ytterligare relevant information om det utbredda användningsområde som ECOSPEED® passar för, samt applikationsanvisningsmaterial. Ett gyllene tillfälle att få ett provkärl behandlat gavs, då Landskrona varv vecka 18 2007 behandlade botten av isbrytaren Oden med ECOSPEED®.

Vid kontakt med Åke West på SST Slitskyddsteknik AB [11] i Molkom konfirmerade han att DuraPol® går alldeles utmärkt att applicera med spruta och att DuraPol® HTW [12] är den produktvarianten som är bäst lämpad för saltvattenfiltren. Efter förfrågan, hos DuraPol® i England, om vilken polymer som ingår i HTW svarade Dr. N. Miskin att det är en Novolac blandad med en polysulfid. Klarhet om vad Novolac är framkom inte vare sig av samtal eller följande mejl, men Hans Bernelind från Polytec Composites AB [13] i Ljungby kunde på telefon berätta att Novolac är ett handelsnamn på en vinylester kokat ihop efter ett bestämt recept och har en mjukningspunkt TG på 160˚

Leif Ehn, som numera jobbar som utbildningskonsult på Lernias plastprogram, har jobbat med plast större delen av sitt liv och har i kraft av sitt jobb många kontakter inom

plastindustrin. Han kunde bidra med ett par goda råd och några adresser till kontakter. Bland annat en producent av cisterner utanför Klippan i Skåne som heter KP komposit AB [14]. En annan lösning skulle kunna vara så kallad doppningsteknik som PDC Polymer Dipping Center [15] i Ängelholm är specialister på.

Under ett möte med Ian Atkins, VD PDC AB, Ängelholm berättade han att det är fullt möjligt att gummera/plasta filterburken, men man är tvungen att gummera/plasta både in- och utvändigt för sedan att avlägsna det överflödiga materialet på utsidan. På PDC använder man sig av naturlatex, syntetisk latex och PVC, varav endast PVC kunde vara aktuell till havsvatten då de andra två material krymper och därför ”släpper” när de appliceras på insidan av något cylindrisk. Likaledes var han tveksam till livslängden på PVC, då det finns mjukmedel i plasten som skulle lakas ut med tiden och att urlakningen skulle accelereras av vattengenomströmningen i filtret, med sprödhet i plasten som följd.

Christer Persson, VD KP Komposit AB i Ljungbyhed avböjde att hjälpa med sin expertis på grund av tidsbrist.

Jonas Mellby presenterade två material, i form av två reklamprover från Korroterm AB [16] i Linghem, som han önskade en utvärdering av: Abcite® x60/x70 [17] och RILSAN® [18]. Dessa har samma ursprung, vilket vill säga att de tillverkas av Dupont® [19] i Frankrike. Ett flertal företag i Sverige erbjuder applicering av båda materialen. Vid ett telefonsamtal med Hans Barnö från Korroterm AB konstaterades att Abcite® x70 förmodligen var det bästa valet för ALF R filtren, men att Korroterm AB inte har kapacitet för att klara av större storlek än ALF R 40. Livslängden på Abcite® x70 i en existerande vändkammare är enligt Hans Barnö 18 år.

2.5 Lösningsförslag

1.

Abcite® x60

2.

DURAPOL®

3.

ECOSPEED®

4.

Glasfiberarmerad vinylester

5.

Polymerdipping

6.

RILSAN®

7.

Slitan®

2.5.1 Abcite® x60/x70

Abcite® x60 är en termoplast i pulverform som är designad för lång livslängd och dekorativ ytfinish för stålprodukter (Bild 7). Ytterligare egenskaper är ökad korrosionsmotstånd, ljud- och stötdämpning, vilket gör att det lämpar sig för filterburkarna. Abcite® x60 fås i ett flertal kulörer och kan lätt appliceras genom doppning eller sprutning. Spruttekniker är

elektrostatsprutning4 eller varmsprutning5. Det appliceras utan grundfärg, enkel avfettning är nog. Bästa vidhäftning fås om objektet blästras före applicering. Efter applicering

homogeniseras6 och härdas Abcite® x60 vid 180 - 240˚ C i ugn. Liedholms Ramek har ingen sådan anläggning, så antingen krävs investering i en sådan eller så behövs transporter till lämplig underleverantör. Typisk användning är plastning av stålvajrar, kundvagnar, rördelar, ventiler, vattentankar, brandsläckare och mycket annat.

Bild 7. Detaljer behandlade med Abcite®. (med tillstånd från Korroterm AB.)

Plus och minus enligt författaren: Fördelar:

• Beprövad metod • Miljövänlig

• Svensk generalagent Nackdelar:

• Begränsat antal färger • Dyr råvara

• Investering i elektrostatsprutanläggning och ugn eller långa transporter

4

Positivt laddade färgpartiklar från sprutan, negativt laddad objekt gör att färgen dras till objektet 5

Samma som 4, men här är objektet uppvärmt så homogenisering sker direkt 6

2.5.2 DuraPol®

DuraPol® är en flexibel vinylester med glasflingor blandat med ett polysulfidgummi. Den finns i fem kvalitéer och är möjlig att applicera med pensel och genom sprutning. DuraPol® är en relativt ny produkt på svenska marknaden och SST Slitskyddsteknik i Molkom som säljer produkten har ett flertal utvärderingsprojekt på gång, bland annat inom petrokemisk industri och pappersmassaindustrin (Bild 8). Den varianten som har de egenskaper som önskas och bedöms att vara aktuell för Liedholms Ramek AB applikationer heter HTW. Varje skikt som appliceras är 500μm och 2 lager bedöms som adekvat. Vid 1 mm tjocklek är åtgången ungefär 0,6 kg/m2 och kostar 600 SEK/l. 60R är ungefär 7,1 m2. Det ger en åtgång på 4.3 kg DuraPol® och därmed en kostnad på SEK 2545.

Bild 8. T-rör med DuraPol®. (Copyright Gert Nielsen)

Plus och minus enligt författaren: Fördelar:

• Billig råvara

• Egen anläggning7 kan användas • God fästförmåga

• Inga transporter Nackdelar:

• Avger enligt leverantören CO2 vid applicering

• Härdar fort, 60 – 85 minuter enligt leverantör

• Kan fungera som packningsmaterial, men bearbetning av packningsytan krävs (Bild 8)

7

2.5.3

ECOSPEED®

En speciallack med glasflingor som är extremt slit- och nötningstålig och används på supertankers för att skydda skrovet mot skrapskador (Bild 9) från isflak samt roder och propeller mot kavitation. ECOSPEED® är extremt glatt, friktionskoefficienten reduceras och bränsleåtgången sjunker. Förväntad livslängd på båtskrov är hela 25 år. ECOSPEED® är hård, slagtålig och kan med fördel appliceras i egen sprutanläggning. Tyvärr är materialet inte användbart som packningsmaterial. Tjockleken på varje skikt är 500 μm (650 μm vått) och två lager plus grundfärg måste anses vara fullt tillräckligt. elasticitetskoefficienten är 1 %, vilket borde vara nog för ALF R filtren. Priset ligger på ca 260 SEK/m2, vilket med 7,1 m2 ger en ungerfärlig kostnad på 1850 SEK om man applicerar endast på insidan och 3700 SEK om man sprutar hela filtret.

Bild 9. ECOSPEED efter 9 månaders användning. (Med tillstånd från Subsea Industries.)

Plus och minus enligt författaren: Fördelar:

• Billig råvara

• Egen anläggning kan användas • Ingen maskering behövs • Lägre tryckfall i tryckkärlet • Miljövänlig

• Svensk generalagent Nackdelar:

• Elasticitet kanske inte tillräcklig • Packning krävs vid flänsarna

2.5.4 Glas-, kolfiberarmerad vinylester

Glas- eller kolfiberarmerad vinylester är en härdplast med utmärkta nötningsegenskaper och bra vidhäftning. Den har väl dokumenterad motståndskraft mot havsvatten. Den används till båtskrov (Bild 10), syretankar, avloppsrör, flaggstänger och mycket annat. Den får dock ingen slät yta om den inte gjuts i form. Materialet är sprutbart, men det krävs stora investeringar att bygga en sådan anläggning som kan användas till ALF-R filtren. För att erhålla ett bra slitskikt måste man applicera minst 4 mm tjockt.

Bild 10. Korvett byggd av sandwichkonstruktion med laminat av kolfiberarmerad vinylester. (Med tillstånd från Kockums AB.)

Plus och minus enligt författaren: Fördelar: • Beprövat material • Billig råvara • Elastiskt • Korta transporter • Slitstarkt • Svensk leverantör Nackdelar: • investering i anläggning • Oprövad metod

• Packning krävs vid flänsarna • Skrovlig ytfinish

2.5.5

Polymerdipping

Polymerdipping är en metod för plastbeläggning av tråddetaljer såsom hönsnät, diskställ och dylikt (Bild 11), men även en metod för att skapa avancerade plastprodukter och den kan mycket väl användas till att plastbelägga tryckkärlet på insidan. Genom uppvärmning av det färdiga kärlet och doppning i flytande Poly Vinyl Chloride (PVC) plastbelägger man hela kärlet, varefter man avlägsnar överflödig plast på utsidan. Urlakning av mjukmedlet i plasten kan utgöra ett miljöproblem. Doppning i Polyetenplast är möjligt, men plasten är så tunn att upprepade doppningar skulle krävas för att uppnå tillräcklig tjocklek. PDC i Ängelholm erbjuder sig att belägga ett mindre testkärl på prov.

Bild 11. Polymerdoppad detalj till lastbil. (Copyright Gert Nielsen)

Plus och minus enligt författaren: Fördelar:

• Beprövad metod • Billig råvara

• Kan fungera som packningsmaterial • Korta transporter (inom Skåne) • Miljövänlig process

• Svensk producent • Säkert resultat Nackdelar:

• Ingen tillräcklig stor anläggning finns i Sverige • Lågt nötningsmotstånd

• Otillräcklig hårdhet

• Urlakning av mjukmedel till naturen ger sprött material • Urlakning av mjukmedel = inte miljövänligt

2.5.6 RILSAN®

RILSAN® är en termoplast i pulverform fås i ett flertal kulörer och kan lätt appliceras genom doppning eller sprutning (Bild 12). Spruttekniker är elektrostatsprutning8 eller

varmsprutning9. Det appliceras efter grundfärg, enkel avfettning är inte nog. Efter

applicering homogeniseras10 och härdas RILSAN® vid 180 - 240˚ C i ugn. Liedholms Ramek har ingen sådan anläggning, så antingen krävs investering i en sådan eller så behövs det transporter till lämplig underleverantör. RILSAN® används huvudsakligen till tunnare metalliska produkter, men kan appliceras på stora komponenter, då huvudsakligen genom varmsprutning. RILSAN® är antibakteriell, vilket kan bidrag till ökning av multiresistenta bakterier. [16]

Bild 12. Elektrostatspruta med RILSAN®. [15] (med tillstånd från Korroterm AB.)

Plus och minus enligt författaren: Fördelar:

• Beprövad metod • Svensk generalagent Nackdelar:

• Antibakteriell = inte miljövänlig • Dyr råvara

• Investering i elektrostatsprutanläggning och ugn eller långa transporter • Osäkert resultat på stora kärl

8

Positivt laddade färgpartiklar från sprutan, negativt laddad objekt gör att färgen dras till objektet 9

Samma som 7, men här är objektet uppvärmt så homogenisering sker direkt 10

2.5.7 Slitan®

Slitan® är samlingsnamnet för en grupp polyuretaner som tillverkas med stor omsorg och precision för att möta industrins krav på kvalité och prestanda. Den kan appliceras genom varmgjutning, ribbonflow11, sprutning eller formsprutning. Normal appliceringstjocklek är 2 – 3 mm vilket borde räcka som packning på flänsarnas plana ytor. Bland annat är

kylvattenintagen i Oskarshamn kärnkraftverk behandlad med Slitan®. UW-Elast AB erbjuder sig att applicera i egen anläggning förmedelst 12 000 SEK eller på plats hos Liedholms Ramek i Helsingborg för 25 000 - 30 000 per filter.

Bild 13. Gräsklipparkåpa med Slitan®. [8] (med tillstånd från UW-Elast AB.)

Plus och minus enligt författaren: Fördelar:

• God vidhäftning • Kemikalieresistent

• Kan fungera som packningsmaterial • Kort produktionstid

• Mycket god slitstyrka • Svensk produktion

• Tål höga såväl som låga temperaturer Nackdelar:

• Dyrt material • Långa transporter

11

3.

Flänsen

3.1 Problemformulering

Deluppdraget består i att undersöka om det är lönsamt och hållfasthetsmässigt försvarligt att byta den existerande flänsen mot en köpt standard weldingneck-fläns (i fortsättningen benämnad WN-fläns) i rätt dimension.

Bild 14. Stora flänsen på ALF R60. (Copyright Gert Nielsen)

Beräkningar görs på största filtret R60 och det antas att kostnader minskar linjärt med minskande volymstorlek.

3.2 Tillvägagångssätt i dag

Flänsen (Bild 14) i änden av filtret plasmaskäras ut i plåt 60 mm (R60), borras med 36 st. hål Ø 22 och svetsas med hålkäl a-mått 15 mm på ena och v-fog 12 mm på andra sidan. Därefter planas flänsen i arborrverk och det slipas radie för att undvika skarpa hörn som kan orsaka punktering på gummi-liningen. Detta görs manuellt och är både tidsödande och påfrestande för arbetaren.

3.3 Metoder

Omedelbart i början av examensarbetet begärdes offerter in på weldingneck-flänsar i DIN- och ASME-standard från tre oberoende leverantörer som brukar leverera sådana till Liedholms Ramek AB. Ahlsell AB i Helsingborg, Dahl AB i Helsingborg och Helens rör AB i Halmstad, varav endast Ahlsell AB och Dahl AB hörde av sig med priser på DIN-flänsar och besked om att ASME-flänsar inte går att få i den dimensionen som söktes. Missnöjd med det beskedet kontaktades Ferrex AB i Göteborg som sade sig inte heller ha ASME-flänsar, men erbjöd att sig att tillverka fläns enligt ritning för 4250 SEK. Senare fick jag att veta, via handledare Jonas Mellby att det visst finns ASME-flänsar [20] i nästan vilken dimension som helst. Antagligen berodde det på otydlighet i prisförfrågan om ASME-flänsarna. Nya offerter begärdes då in på ASME-flänsar från Ahlsell AB, Dahl AB och Ferrex AB. Dessa flänsar visade sig vara avsevärt dyrare än både DIN- och specialflänsar.

Först måste kostnaden för den befintliga konstruktionslösningen räknas fram, vilket inte är något större problem då det finns offerter på vissa delar och tidrapporter på de delar som tillverkas internt. Sedan jämförs det priset med offert på weldingneckflänsen plus

uppskattad tidsåtgång för bearbetningen och en V-stumsvets på 12mm. Man kan dock inte bara ändra i konstruktionen utan att kontrollera hållfastheten. En enkel CAD-modell

motsvarande den nuvarande konstruktionen och en med WN-fläns skapades i Pro Engineer® Wildfire 3.0 och hållfastheten testades med finita element metoden och analyser i Pro Mechanica®, ett underprogram till Pro E. De två analyserna korrelerades sedan för att kunna avgöra om WN-flänsmodellen var likvärdig med den befintliga.

3.3.1 Hållfasthetsberäkningar

3.3.1.1 Grundläggande begrepp

Man måste förstå vissa grundläggande begrepp för att kunna analysera hållfastheten i konstruktionerna. Bland annat måste man ha kunskaper i mekanik och hållfasthetslära, så man kan bedöma rimligheten i resultaten som erhållas.

3.3.1.2 Spänning

När en kropp utsätts för krafter, tryck eller drag, uppstår spänningar i materialet, vilken har den vedertagna beteckningen σ (sigma) och definieras på samma sätt som tryck, det vill säga

A F =

σ ( 1 )

där F är kraft i Newton och A är area i m2, vilket betyder att σ har enheten N/m2 i SI-enheter men ingenjörsmässigt används N/mm2 eller MPa (MegaPascal). Det är dock inte så enkelt som det verkar i formel 1 då spänningar fördelar sig i 3 dimensioner med både normal- och skjuvspänningar. Normalspänning är antingen en drag- eller en tryckspänning.

σ_{x = spänning i x-riktning} σ_{y = spänning i y-riktning} σ_{z = spänning i z-riktning}

τxy = skjuvspänning parallellt med y-axel, i en yta

med x-axeln som normalriktning

τzx = skjuvspänning parallellt med x-axel, i en yta

med y-axeln som normalriktning

τyz = skjuvspänning parallellt med z-axel, i en yta

med z-axeln som normalriktning

Bild 15 Spänningsriktningar

Spänningar kan uppstå i alla riktningar, inte bara i globala X-, Y- och Z-riktningarna. Vid en viss vridning gentemot lokala x-, y- och z-riktningarna blir skjuvspänningarna noll, vilket vill säga att det endast finns tryck- och dragspänningar i precis den riktningen. Detta gäller för varje litet kubiskt element i materialet, men är ändå inte lika överallt. Spänningar som uppstår i den orienteringen för respektive punkt kallas huvudspänningar och kategoriseras enligt följande:

• Maximal huvudspänning (σ1), oftast dragspänning

• Mittre huvudspänning (σ2)

3.3.1.3 Effektivspänning

Teorin om effektivspänning hänger ihop med de olika flyt- och brotthypoteser som finns. Enligt von Mises kan man räkna samman alla förekommande spänningar i varje punkt till en effektivspänning, som sedan jämförs med materialdata för sträckgräns Rel och brottgräns Rm

(

)

(

)

(

)

2 2 1 3 2 3 2 2 2 1 σ σ σ σ σ σ σvm = − + − + − ( 2 )

Enligt Tresca blir effektivspänningen:

(

1 2, 2 3, 3 1

)

max

σ

σ

σ

σ

σ

σ

σ

Tresca = − − − ( 3 )

3.3.1.4 Töjning

I samband med att materialet belastas kommer det också att dras ut eller tryckas ihop, d.v.s. töjas. Töjning betecknas med ε (epsilon) för drag- resp. trycktöjning och γ (gamma) för skjuvtöjning. Töjningen är proportionerlig mot den totala deformationen och blir i en endimensionell analys:

L u

=

ε , Där u är deformationen och L ursprunglig längd. ( 4 )

Sambandet mellan töjning och spänning heter Hookes lag:

ε

σ

= E⋅ , där E är elasticitetsmodulen ( 5 )

γ

τ = G⋅ , där G är skjuvmodulen ( 6 )

Sambandet mellan töjningen i en belastat riktning enligt ovan och tvärkontraktionen ger följande samband.

ε

ε

ν

− d

= ( 7 )

Där εd är tvärkontraktionen, ε är töjning i belastad riktning och ν (ny) är Poissons tal som för

de flesta metaller är ca 0,3. Hookes lag (5) och (6) gäller för linjärt material.

3.3.2.4 Spänningskoncentrationer

Det är sällsynt att spänningar är jämnt fördelade i materialet. De brukar vara högre på vissa ställen och kallas spänningskoncentrationer. Det är dessa som är viktiga att hitta och om möjligt åtgärda innan produkten kommer på marknaden. Särskilt kommer dessa att uppträda runt hål och vid hörn. Vid oändligt skarpa hörn eller punktlast uppkommer singulariteter där spänningarna teoretiskt går mot oändligheten, då =∞

→ _A

F

A ₀

3.3.2 Finita Element Metoden FEM

3.3.2.1 Historik

Första gången termen ”finita element” användes var 1960. Själva metoden växte fram under längre tid. Användning drevs på av flyg- och rymdindustrin som hade stort behov av att kunna analysera strukturers hållfasthet och egenfrekvenser. Samtidigt gjorde datorernas utveckling att metoden kunde användas på mera avancerade konstruktioner.

Flygplansindustrin utvecklade egna koder för att göra Finita Element Analyser, FEA.

Utvecklingen har varit hektisk och det finns nu ett otal kommersiella FEM-program som med tiden har blivit mycket lättare att använda. Geometrierna som skall analyseras kommer numera direkt från 3D-CAD programmen som i regel är integrerad med FEM programmen, medan man förr fick ägna mycket tid med att manuellt skapa separata geometrier för FEA. Man kan dock konstatera att kraven fortfarande är höga på användarens kunskaper om man skall uppnå tillförlitliga resultat.

3.3.2.2 Användning

FEM kan användas till många olika beräkningar. Till de viktigaste hör:

• Statiska hållfasthetsberäkningar

• Värmeutvidgning kopplad till hållfasthetsberäkningar

• Egenfrekvenser/egensvängning

• Dynamiska beräkningar av konstruktioner som utsätts för vibrationer

• Värmeflödesberäkningar

• Temperaturberäkningar

• Strömningsberäkningar

• Magnetism

3.3.2.3 Beskrivning

Det enklaste är att betrakta en stång, om den belastas så fjädrar materialet linjärt i förhållande till belastningen enligt Hookes lag och fjäderkonstanten brukar formuleras:

u k

F _{= ⋅ Där k är fjäderns styvhet och u är förlängningen. ( 8 )}

Jämför med Hookes lag (4):

σ

= E⋅

ε

och (5): u₌

_ε

_⋅L _{på sidan 21.}

Ekvationerna (5) och (8) är inte identiska, de innehåller olika storheter och enheter, men för det fortsatte resonemanget konstateras att:

1. Spänningen (σ i (5)) är proportionerlig mot kraften (F i (8))

2. E-modulen (E i (5)) och fjäderkonstanten k (k i (8)) bidrar till strukturstyvheten. 3. Förlängning och töjning är ett resultat av deformation.

Man kan konstatera att (8) kan representera styvheten i en stång eller för den sakens skull i en struktur. Om man känner till hur en struktur deformeras kan man med (4) och (5) ombilda detta till spänningar i materialet. Lösningen på detta deformationsproblem kan ernås med hjälp av (8). I en struktur finns det mera än ett element och de rör sig kanske olika, vilket gör att man får skriva om (8) till:

(

1 2

)

1 k u u

F _{= ⋅ −} ena änden av elementet ( 9 )

(

2 1

)

2 k u u

F _{= ⋅ −} andra änden av elementet ( 10)

Vilka kan skrivas på matrisform.

      =       ⋅       − − 2 1 2 1 F F u u k k k k L EA ( 11 )

Vilken beskriver stångelementets styvhet och kallas för elementetstyvhetsmatris. [22] För varje element i en struktur finns en matris av detta slag. Dessa sätts ihop eller assembleras till en strukturstyvhetsmatris som lösas av Pro Mechanica med hjälp av konstruktionens randvillkor. Randvillkor är kända laster och förskjutningar. Den variant av FEM som används inom hållfasthetslära bygger på en förskjutningsansats, dvs. att förskjutningar (och

rotationer) är frihetsgrader i problemet. Detta innebär att de obekanta i ekvationssystemet utgörs av alla okända förskjutningar (och rotationer). Antalet frihetsgrader per knutpunkt i en analys beror på problemtyp och är i hållfasthetsproblem:

− Plan spänning, axialsymmetri 2

− 3D-analys 3

− Balkanalys, skalanalys 6

3D-analys kräver många knutpunkter och ger därför många frihetsgrader totalt sett. Generellt gäller att ju fler frihetsgrader en struktur har, ju mer minne och beräkningstid krävs för att lösa ekvationssystemet för strukturen. I Pro Mechanica® har man möjlighet för att välja om man vill beräkna tredimensionellt eller göra förenklingar i form av balkanalys, plant spänningstillstånd, skal- respektive axialsymmetrisk analys. [23]

3.3.2.4 FEM-metoder

h-metoden:

Den FEM-teknik som utvecklades på 1950-talet och decennierna därefter bygger på att man har ett lågt gradtal på förskjutningarnas polynomansats. Vanligen använder man andra ordningens polynom, dvs. följande termer ingår: x, x2, y, y2, z, z2, xy, xz och yz. Genom att dela in kroppen i ett stort antal element blir approximationen inom ett element

så pass liten att FEM-lösningen får tillräcklig noggrannhet. Eftersom fler element ger längre beräkningstider, så bör indelningstätheten hållas inom rimliga gränser. Elementtätheten behöver inte vara densamma i hela kroppen. Ofta gör man elementen mindre i områden med stora spänningsvariationer. Begreppet h-metod är lånat från numerisk analys. Finita differensmetoder har en lång tradition för att lösa fysikaliska problem och här är h avståndet mellan nätpunkter. I finita elementsammanhang symboliserar h den kortaste elementsidan i ett nät.

p-metoden:

Under 1980-talet presenterades ett alternativt förfarande till h-metoden. Denna metod kallas för p-metoden, där p står för polynomets gradtal. Kroppen indelas i ett relativt grovt Elementnät, som kvarhålls genom hela beräkningen. Istället ökas successivt polynomets gradtal tills ett eller flera konvergenskriterier har uppfyllts. Om kravet på konvergens inte har uppfyllts när man har nått högsta tillåtna gradtal måste elementindelningen göras tätare och en ny körning genomföras. Pro Mechanica® använder p-metoden i sina beräkningar, varvid det största gradtalet är 9. [21]

3.4 Genomförande

3.4.1 Kostnadsjämförelse

Befintliga flänsar köps som smidde ämnen för 395 euro ≈ 3600 SEK och bearbetas externt för 1900 sek/st. Till det kommer svetskostnad på 1½ timme, slipning på 1 timme och

planfräsning i arborrverk ca 1 timme.

Punktlista 1. Kostnader för befintlig fläns

• Inköp offert 3600

• Extern bearbetning fast pris/st. 1900

• Svetsning 1½ timme á 425 SEK 640

• Slipning 1 timme á 425 SEK 425

• Arborrning 2 timme á 750 SEK 1500

• Summa 8065

Bild 16. Existerande fläns i genomskärning (delvy av ytterhölje, se ritning Bilaga D)

En WN-fläns Din 2632 P10 kostar enligt offert minst 2570 SEK i inköp och radien svarvas i företagets egen karusellsvarv.

Punktlista 2. Minste kostnad DIN-fläns

• Inköp offert 2570

• Bearbetning ⅓ timme á 700 SEK 230

• Borrning ½ timme á 450 SEK 225

• Svetsning ½ timme á 425 SEK 213

• Summa 3138

Kälsvets a-mått 15 mm, svetsas i pulverautomat Kälsvets 12 mm svetsas manuellt och radie R 10 slipas för hand

En weldingneck-fläns ASME B 16.47B WN även med denna kommer radien

Punktlista 3. Minste kostnad ASME

• Inköp • Bearbetning • Borrning • Svetsning • Summa

En specialframställd fläns från Underleverantör kostar 4250 SEK i inköp och är då färdigbearbetat, vilket betyder att det enda som tillkommer är svetskostnaden av V stumfogen.

Punktlista 4. Kostnad måttbeställd fläns

• Inköp • Svetsning • Summa

Bild 17 Modell av WN-fläns

ASME B 16.47B WN kostar enligt offert minst 6625 SEK i inköp och radien att svarvas internt.

Minste kostnad ASME-fläns

offert 6625

⅓ timme á 700 SEK ½ timme á 450 SEK ½ timme á 425 SEK

7293 En specialframställd fläns från Underleverantör kostar 4250 SEK i inköp och är då

gbearbetat, vilket betyder att det enda som tillkommer är svetskostnaden av V

Kostnad måttbeställd fläns offert 4250 ½ timme á 425 SEK 4463 Bild 18. WN-fläns i genomskärning Radie R 5 svarvas i karusellsvarv Stumsvets V svetsas i svetsrobot

SEK i inköp och

6625 230 225 213 7293 En specialframställd fläns från Underleverantör kostar 4250 SEK i inköp och är då

gbearbetat, vilket betyder att det enda som tillkommer är svetskostnaden av

V-4250 213 4463 Radie R 5 svarvas i karusellsvarv Stumsvets V-fog svetsas i svetsrobot Cylindrisk del av ytterhölje

3.

4.2 FEM-beräkningar

Om tillsatsmaterialet är övermatchande och grundmaterialets hållfasthet fuk (σb) ≤ 500 MPa

kan en stumsvets utförd i lägst svetsklass C räknas som jämnstark med grundmaterialet. [24] Sedan körs finita elementberäkningar i Pro Mechanica® på båda den befintliga flänsen och på weldingneck-modellen.

Alla beräkningar görs i Pro Mechanica®s 2D axialsymmetriskt läge, vilket betyder att man skapar en 3D-modell och låter ett snitt genom modellen representera hela kroppen varvet runt. Interna trycket i analyserna sättas till 7 bar (0,7 MPa), som motsvarar arbetstrycket i verkligheten.

Bild 19 Pro Mechanica® med förenklad 3D-modell av tryckkärlet (Copyright Gert Nielsen)

Materialdata för SA 516 GR 70: Rel (σs) = 260 MPa

Rm (σb) = 485 MPa

ν = 0,30

Bild 20 Kontroll av låsningar

Innan man kör de slutgiltiga analyserna, måste man vara säker på att alla låsningar (fixerade förskjutningar) är korrekt definierade och att deformationen av modellen verkar stämma med verkligheten (Bild 20).

Då analyserna är identiska i tillvägagångssätt räcker det med att kontrollera att låsningarna är rätt på den ena och sedan placera låsningarna på samma sätt på den andra.

Ett rutnät skapas i modellen och för varje element i rutnätet skapas matriser som beskriver elementens styvhet. Dessa assembleras till en enda matris för hela konstruktionen med vilken ett ekvationssystem löses och förskjutningar beräknas i varje knutpunkt. Därefter beräknas spänningar.

6,5

3.4.1.1 Befintliga flänsen

Bild 21. Resultat av Autogem-inställningar för rutnät

Antal element: 151

Antal iterationer: 8 Konvergens inom 5 %? Ja

Von Mises 178 MPa

Bild 22. Beräkningsrutnät befintlig fläns

Det inre trycket medför en viss förlängning av filterburken som är relevant för uppgiften att undersöka, då det finns ett av gummialternativen som har en elasticitetskoefficient på 1 %, men då de skapade modellerna har försetts med en ”hatt” för att bete sig trovärdigt i

programmet, kan man inte räkna med den största förlängning programmet räknar fram utan man får helt enkelt mäta i Bild 20 på sidan 28 och interpolera linjärt för att få rätt värde.

% 006 , 0 2500 % 100 6,5 0 , 2 0,444 % 100 δ verklig = ⋅ ⋅ = ⋅

Bild 23. von Misesspänning i hela filterhöljet

De största värdena för axial-, radial-, periferi- och skjuvspänning och därmed även von Misesspänning uppkommer vid skarven mellan den kupade gaveln och inloppsstussen. Dessa största värden ändras inte oavsett om det är den befintliga eller WN-fläns modellen, då allt utom flänsen i ALF R filterhöljet är oförändrat. Detta indikerar att utbyte av fläns inte utgör något problem för hållfastheten.

Resten av analysen kommer därför att koncentrera sig omkring den för projektet intressanta delen, nämligen flänsområdet.

Den höga spänning (2) i botten av flänsen räknas inte med, då den är orsakad av singulariteter på grund av randvillkor i FEM-modellen.

Bild 24. Största von Misesspänning

De spänningar(1), 68 MPa, som uppstår innanför svetsarna skulle kunna vara ett problem vid dynamisk last, men vid normal drift kommer variationerna i tryck inte att vara cykliska, så ett bra antagande är att de kan likställas med statisk last.

Vid statisk last utgör de inget problem, då de ligger långt under sträckgränsen.

Eftersom von Mises "sorterar bort" den hydrostatiska delen i ett tredimensionellt spänningstillstånd, så kan en enskild spänningskomponent vara större än von Mises. De enskilda spänningskomponenterna som ingår i von Misesspänningarna i befintliga modellen av ALF R60, visas i (Bild 25) på sidan 32 och där ses att det är periferispänningen som är dominerande.

1 v

Bild 25. Spänningskomponenter som ingår i von Misesspänning

3.4.1.2 WN-flänsen

Bild 26 Resultat av Autogem-inställningar för rutnät

Antal element: 111

Antal iterationer: 7 Konvergens inom 5 %? Ja

Von Mises: 182 MPa

Bild 27 Beräkningsrutnät WN-flänsen

Att programmet använder färre iterationer för att uppnå konvergens visar att WN-flänsen har en beräkningsmässig mera gynnsam profil.

Den höga spänning (3) i botten av flänsen räknas inte med då den är orsakad av singulariteter på grund av randvillkor.

Bild 28 Största von Misesspänning nära fläns

Största von Misesspänning nära WN-flänsen, 22 MPa, uppgår endast till 32 % av största von Misesspänning i befintliga flänsen och är lokaliserad till den cylindriska delen. (Bild 28) Eftersom von Mises "sorterar bort" den hydrostatiska delen i ett tredimensionellt spänningstillstånd, så kan en enskild spänningskomponent vara större än von Mises. Av de enskilda spänningskomponenter, som ingår i von Misesspänning i WN-modellen av ALF R 60, som visas i (Bild 29) på sidan 35, framgår det precis som i analysen av befintliga flänsen är det periferispänningen som är dominerande i den cylindriska delen av tryckkärlet.

Bild 29. Spänningskomponenter i WN-flänsen

4. Analysresultat

4.1 Ekonomi

Tabell 1 Kostnadsbesparingar vid flänsbyte

Ahlsell

Dahl

Ferrex

Special

4250

Besparing

3815

DIN 2632 P10

3138

5468

Besparing

4927

2597

ASME B16.47B

8678

7293

7768

Besparing

-613

772

297

Som det framgår av tabell 1 ovan, kommer företaget att spara 4927 SEK på bytet av DIN-fläns om man väljer DIN-flänsen från Ahlsell, 3815 SEK om man väljer specialDIN-flänsen från Ferrex och 772 SEK om man väljer ASME-flänsen från Dahl . Det finns möjlighet att direktimportera flänsar från Tyskland, men den möjligheten har inte undersökts.

4.2 Hållfasthet

De största värdena för axial-, radial-, periferi- och skjuvspänning och därmed även von Misesspänning uppkommer vid skarven mellan den kupade gaveln och inloppsstussen. Dessa största värden ändras inte oavsett om det är den befintliga eller WN-fläns modellen, då allt utom flänsen i ALF R filterhöljet är oförändrat. Analyserna visar att spänningarna vid den befintliga flänsen är endast hälften av högsta spänningarna i konstruktionen medan spänningarna vid WN-flänsen endast uppgår till en femtedel, vilket visar att utbyte av fläns kommer att vara gynnsamt för hållfastheten i flänsregionen, men inte betyder något i konstruktionen som helhet.

Förlängning av filterhöljet vid drifttryck är 0,06 %, vilket inte utgör någon begränsande faktor för utbyte av gummi-liningen, då alla föreslagna ersättningsmaterial har elasticitet på 1,0 % eller däröver.

5. Slutsats och rekommendation

Slutsatsen är att man kan rationalisera produktionen av ytterhöljena till ALF R60

saltvattenfiltren genom att byta ut den befintliga ändflänsen mot en WN-fläns med bättre hållfasthetsprestanda. I och med att det finns bemanningsproblem med ASME-godkända svetsare på Liedholms Ramek, är tidsbesparingen i mantimmar, skäl nog att byta fläns. Därutöver tillkommer en omkostnadsbesparing på byte av fläns.

Genom att byta ut gummi-liningen mot Slitan®, DuraPol HTW eller ECOSPEED® som man applicerar i egen anläggning på Ättekulla industriområde, kan man spara avsevärda summor, samt korta leveranstiden med minst tre veckor. Därtill kommer besparingar på transporterna till och från Tyskland.

Rekommendationen till Liedholms Ramek är att byta ut den befintliga flänsen mot en specialgjord WN-fläns från Underleverantören Ferrex i Göteborg, då den är halva priset jämfört med en smidd ASME-standardfläns och marginellt dyrare än en standard DIN-fläns, samt belägga in- och utsida på filtret med ECOSPEED®. Estimerad besparing blir mellan 22000 och 30000 SEK per ALF R60 filter.

6. Källor

Internetlänkar: [1] http://www.liedholms.se/ 2007-04-19 [2] http://www.alfalaval.com/ecoreJava/WebObjects/ecoreJava.woa/wa/ showNode?siteNodeID=5447&contentID=28042&languageID=1 2007-04-19 [3] http://www.trelleborg.no/ 2007-04-19 [4] http://www.tiptop-elbe.de/index.html [5] http://www.sis.se 2007-04-19 [6] http://www.kockums.se/SurfaceVessels/visby.html 2007-04-19 [7] http://www.purgruppen.se [8] http://www.uw-elast.se 2007-04-16 [9] http://www.hobas.com/at/main2/sub1/03149/index.shtml 2007-04-10 [10] http://www.ecospeed.be 2007-04-19 [11] http://www.slitskyddsteknik.se 2007-04-19 [12] http://www.slitskyddsteknik.se/products/svensk/korrosiondokument/Durapol%20HTW-2006.pdf 2007-04-19 [13] http://www.polytec-group.com/ [14] http://www.kpkompositab.com [15] http://www.polymer-dip.com [16] http://www.korroterm.se/ytbelaggningsmaterial.htm 2007-04-19 [17] http://www.korroterm.se/abcite.pdf 2007-04-19 [18] http://www.arkema-inc.com/index.cfm?pag=108 2007-04-19 [19] http://www.performance-coatings.org [20] http://www.red-bag.com/engintools/flange_dimension.php 2007-04-19 [21] http://www.ts.mah.se/utbild/tm7310/h-p-metoder.pdf 2007-04-18 Litteratur:

[22] Forsman Daniel, Avancerad konstruktion med Pro/Engineer® och Pro/Mechanica® Wildfire 2.0, 2005, Studentlitteratur, Lund. Sidor 16 – 19 ISBN 91-44-03874-7

[23] Pärletun Lars Göran, Finita elementmetoden – en introduktion 2002, Studentlitteratur [24] Ohlsson Claes, Konstruktionshandbok för svetsade produkter, Utgåva 3 2005

Industrilitteratur AB Sidan 91 ISBN 91-7548-677-6

[25] Björk Karl, Formler och Tabeller för Mekanisk Konstruktion, femte upplagan 2003 Karl Björks Förlag HB

7.

Tack till:

Atkins Ian, PDC, Ängelholm Barnö Hans, Korroterm, Linghem

Bernelind Hans, Polytec Composites, Ljungby Bjerkén Christina, Malmö högskola

Holmgren Ulf, Ferrex, Göteborg

Ehn Leif, Lernia utbildning, Helsingborg Martinsson Rolf, Malmö högskola Mattsson Anders, Kockums, Malmö Mellby Jonas, Liedholms Ramek Miskin N, DuraPol Limited England Myers Steven, Malmö högskola

Noresson Nils-Gunnar, Norol Plastmaskiner Höganäs Olsson Carsten, Tepco, Stockholm

Persson Ingvar, Höganäs

Pärletun Lars Göran, Malmö Högskola West Åke, SST Slitskyddsteknik, Molkom

8. Bilagor

A. Mejlkorrespondens

Hej Gert,

Vi kan offerera till dig enligt utförande på din ritning: 20 st – dia 1060/900 x 150 mm – utförande enligt ritning. Material; SA 105, cert. 3.1b

Pris: Sek 4250,-/st fritt H-borg

Om du önskar A 350 LF ASTM blir priset lite högre men då finns garanti för slagseghetsvärden. Deliverytime: 11-12 veckor i H-borg

Vi har inte hittat någon standard fläns som motsvarar din ritning. Generellt så finns det inga ”standardflänsar” = 36”.

Tacksam för dina kommentarer,

Hälsningar Ulf

www.ferrex.se

Hej Gert, Vi kan offerera:

20 flänsar 36” – B16.47-B, class B, 150 Lbs, WNRF, tjocklek 12 mm, kvalitet A 105, cert. 3.1 20 st – Pris Sek 7100,-/st fritt Helsingborg,

Lev.tid: 10-12 veckor. Hälsningar Ulf

PS hur gick det med projektet nedan?

Hej Gert.

Tack för underlag.

Vi har uppskattat att prisbilden ligger någonstans mellan 8-10 000:-/ filterkammare Enligt din bifogade ritning.

Tjockleken på ytbehandlingen blir ca 1-1,5 mm tjock. På utsidan tunnare.

Vi reserverar oss för priset då vi måste få utföra ett prov på en produkt för att se hur resultatet blir vid anslutningar mm.

Vad som är av stor vikt är hur produkten kan förbehandlas( blästring mm). ev maskeringar mm. Vi vore även tacksamma för att få se en ritning på hur filtret ser ut i genomskärning då det är av stor betydelse då vi

har viss begränsning i ungsstorleken.

En provbeläggning borde även vara intressant för Er för att se att resultatet motsvarar förväntningarna. MVH/Best Regards Hans Barnö Korroterm AB Box 42 SE-590 62 Linghem Sweden Phone +46 (0)13 35 70 70 Switchboard +46 (0)13 35 70 72 Directphone +46 (0) 13 705 44 Fax +46 (0) 70 625 70 72 Mobilephone e-mail hans.barno@korroterm.se

Besök gärna vår hemsida www.korroterm.se

Visit our web site at www.korroterm.se

Dear Gert,

Thank you for your time this morning. DuraPol HTW is a highly flexibilised epoxy novolac coating containing highly corrosion resistant glass flake. The flexibilised component is a polysulphide rubber which cures or hardens at room temperature after addition of the catalyst and provides very high impact resistance. The novolac resin also cures at room temperature and provides very high chemical resistance and adhesion. Overall the coating provides easy application in 2-3 coats to guarantee there are no uncoated areas especially around the internals of spools and pipes with 90 degree bends and other complicated shapes. This product would be the optimum solution to protect components against seawater corrosion.

We would actually provide material and have it applied in Sweden by our approved applicator / agent whose name is SST.

Please let me know if I can be of further assistance. Kind Regards, Dr N. Miskin Technical Manager DuraPol Limited Tel: +44 1274 484810 Fax: +44 1274 484683

C. Filtertillverkning i bilder

Plåten valsas till ett rör En hög med svep

Stora flänsen svetsas numera med robot Som sedan fräsas i arborrverk

Rörstussar i pall Distanser bränns ur plåt

Kapas en och en radie svarvas på köpeflänsar

Svarvade flänsar med tillhörande konisk distans

Kupade gavlar med fläns Slipning av radie invändigt i stuss

Kupad gavel med inloppsstuss i svetsrobot Skylthållare svetsas på för hand

Alla svetsar röntgenfotograferas Styrdon till röntgenapparat

Filterkorgar i Titan Filterhöljen så långt ögat når

Ändlock gummerad ALF R 40

Montörer med ALF R 25 Annan modell

Stödskenor till filterkorgen filterkorg och spjäll monterat

Filter i olika utföranden klara för montage Noggrann inpackning innan transport till kund