Boltmaterialer

Boltmaterialer

Om boltmaterialer

Generelt

Bolter er produsert i et bredt spekter av materialer fra vanlig stål og titan, plast og andre eksotiske materialer. Mange materialer er videre delt inn i forskjellige graderinger for å beskrive bestemte legeringsblandinger, herdeprosesser, etc. I tillegg, noen materialer er tilgjengelige med en rekke forskjellige belegg eller pletteringer for å forbedre korrosjonsmotstanden, eller endre utseendet av festeanordningen.

Festematerial kan være viktige ved valg av en festeanordning på grunn av forskjeller mellom materialene i styrke, sprøhet, korrosjon, galvaniske korrosjonsegenskaper og, selvfølgelig, kostnad.

Ved utskifting av festene, er det vanligvis best å matche hva du erstatter. Å skifte en bolt med en sterkere en er ikke alltid trygt. Hardere bolter har en tendens til å være mer skjørere og kan være ugunstig i noen anvendelser. Også en del utstyr er utformet slik at boltene vil svikte før dyrere eller kritiske elementer er skadet. I noen miljøer, for eksempel salt vann, må galvanisk korrosjon også vurderes om man skal velge eller endring boltmaterialer.

Materialer

Rustfritt Stål

Rustfritt stål er en legering av lavkarbonstål og krom for å forbedrede korrosjonsegenskaper. Rustfritt stål er svært korrosjonsbestandig for prisen. Fordi de anti-korrosive egenskaper er iboende i materialet (ikke som et belegg), vil det ikke miste denne motstanden hvis det ripes under installasjon eller bruk.

Det er en vanlig misforståelse at rustfritt stål er sterkere enn vanlig stål. Faktisk, på grunn av deres lave karboninnhold, er mange rustfrie stållegeringer vanskelig å herdes ved varmebehandling. Derfor, sammenlignet med vanlig stål, er rustfrie legeringer som brukes i boltene litt sterkere enn en uherdet (grad 2) stål, men betydelig svakere enn de herdet stålboltene. .

De fleste rustfrie stålboltene er mye mindre magnetiske enn de vanlige stålboltene, selv om noen typer/graderinger vil være litt magnetisk.

18-8 rustfritt

18-8 refererer til hvilket som helst rustfritt stål som inneholdender ca. 18% krom og 8% nikkel. Dette er den mest vanlige betegnelsen for rustfritt. 

Rustfritt 316

En svært korrosjonsbestandig gradering av rustfritt stål. Ideell i saltvann- og klormiljøer. Dyrere enn 18-8.

Rustfritt 410

En rustfri legering som er hardere enn 18-8 rustfritt stål, men er ikke så motstandsdyktige mot korrosjon.

Stål

Stål er det vanligste boltmaterial. Stålboltene er tilgjengelige ubehandlet samt med ulike overflatebehandlinger som sink-belgging, galvanisering, og krom-belegging.

Stålboltene er lettest tilgjengelig i fire klassetrinn (ansi): Grad 2, klasse 5, 8. klasse, og legert stål eller . Mange andre karakterer eksisterer, men brukes langt sjeldnere. Grad 2, 5 og 8 er vanligvis belagt med et svakt blå eller gul-aktige sinkbelegg, eller er galvanisert, for å motstå korrosjon.

Bestemme boltgradering

Bolter er vanligvis merket på hodet for å vise hvilken klasse de er. Legg merke til at i tillegg til gradering-merking, har mange bolter også et fabrikkmerke.

Grad 2

Grad 2 hode-merking. Grad 2 er standard stål. Dette er den mest vanlige stålkvalitet i bolter, og er den minst kostbare. Bortsett fra et mulig fabrikkmerke, har gradering 2 bolter ingen offisiell merking.

Klasse 5 / Grad F

5. klasse hodet merking. Klasse 5 bolter er herdet for å øke styrke og er de mest vanlige bolter funnet i bilindustrien. Klasse 5 bolter har tre jevnt fordelt radiale linjer på hodet(ansi).

Grad F tilsvarer omtrent klasse 5.

Klasse 8(.8) / Grad G/5

Klasse 8 hodet merking

Grade 8 bolter har blitt herdet flere enn klasse 5 bolter. Dermed er de sterkere og brukes i krevende applikasjoner som bilbransjen suspensjoner. Grade 8 bolter har seks jevnt fordelt radiale linjer på hodet.

Klasse G/5 tilsvarer omtrent klasse 8.8.

Klasse 10.9 og 12.8 / grad 8
Sterkt stål, men mer kostbart. Gjennom herdeprosesser oppnår man en sterk strekkfasthet og styrke. Brukes på kritiske skrueforbindelser som for eksempel boltene som holder et bilhjul på plass

Legert stål

Legert stål

Legerte stålbolter er laget av en høyfast stållegering, og er videre varmebehandlet. Legerte stålbolter er vanligvis ikke belagt, noe som resulterer i en svart finish. Legerte stålbolter er ekstremt sterke, men svært skjøre.

Silikonbronse

Silikon bronse, ofte referert til som bronse, er en legering som hovedsakelig består av kobber og tinn med en liten mengde silisium. Bronse brukes hovedsakelig i marine miljøer. Det er foretrukket fremfor rustfritt i trebåtkonstruksjoner og re-festing på grunn av sin overlegne korrosjonsbestandighet, Bronse er lik kobber i farge og er også noen ganger sett i fin trebearbeiding der den brukes for sitt utseende. Den største ulempen med bronse er den høye prisen.

Messing

Messing er en legering av kobber og sink. Messing er svært korrosjonsbestandig og elektrisk ledende. Imidlertid er dets anvendelse som en festeanordning noe begrenset på grunn av den relative mykheten. Det er først og fremst brukt for sitt utseende.

Aluminum

Aluminium er et lett, mykt, korrosjonsbestandig metall. Som rustfritt stål, har aluminium en korrosjonsmotstand som ligger i materialet. Derfor vil riper og hakk ikke påvirke korrosjonsmotstand.

Festemidler er laget av en rekke aluminiumlegeringer, med elementer som mangan, jern, magnesium, sink, kobber og silisium som blir tilsatt for å øke styrke og smeltepunkt.

Nagler er ofte laget av aluminiumlegeringer i 5000-serien, som bruker magnesium som hovedlegeringselement.

Belegg

Sinkbelegging

Mange stålbolter er galvanisert med sink for å bedre korrosjonsbestandighet. Festene som er sinkbelagt har en skinnende, sølvblank eller gyllent utseende. De er forholdsvis motstandsdyktig mot korrosjon, men vil rust hvis belegget blir ødelagt, eller hvis de utsettes for et marint miljø.

Varmforsinking

Forsinking er et annet belegg som innebærer påføring av et sjikt av sink. Varmforsinkingsanlegget setter det tykkeste mulige belegg på metall, noe som resulterer i overlegen korrosjonsmotstand. På grunn av tykkelsen av belegget varmgalvaniseres bolter er ikke kompatible med andre muttere. Galvanisert muttere er tappet litt større enn andre nøtter for å opprettholde dette belegget.

Varmgalvanisert festene er ofte brukt utendørs, spesielt i kystnære miljøer.

Krom

Boltene er forkrommet og polert for utseende. Forkromming gir tilsvarende korrosjonsbeskyttelse til sink belegging. Den største ulempen med polert krom er den høye prisen. Hvis mer korrosjonsmotstand er nødvendig, kan rustfritt stål være forkrommet, på denne måten hindrer man korrosjon, selv om man slår hull på belegget. 

Mekaniske tetninger for aksler

Mekaniske tetninger for aksler

For å forhindre lekkasje mellom en roterende aksel og en stasjonær del må man benytte en type tetning som er designet for dette. Målet er å forhindre lekkasje til ytre miljø. Tetningene er veldig anvennelige med bruksområder mellom; akseldiametere 5 - 500mm, trykk 0,001Pa - 45MPa, temperaturer -200°C - 450°C og hastigheter opp til 150m/s (540km/t).

Virkemåte

(1) Utseende til en tetning (bildekilde)

Rundt akselen sitter en hylse. For å forhindre lekkasje mellom akselen og hylsa sitter det en o-ring der. Det er langs denne hylsen tetningen skal foregå. Rund denne hylsa sitter selve tetningen, og på utsiden av denne igjen sitter et hus (se bilde 1). En o-ring tetter mellom huset til utstyret og huset til tetningen.
Hele prinsippet med tetningen er å ha en stasjonær tetningsflate og en roterende tetningsflate. Det er disse svært fine flatene med minimal overflateruhet som roterer mot hverandre og skaper en barriære mot lekkasjer. Mellom disse tetningsflatene er det en tynn film av sperrevæske (eller gass).

De roterende og de stasjonære tetningflatene består av forskjellige materialer som avhenger av medie og arbeidsforhold. Noen eksempler kan være wolframkarbidsammensetninger (WCCR), Silisiumkarbid (RSiC) eller aluminiumoksid (Al2O3). De ønskelige materialene er harde, samtidig seige, med høy slitestyrke, gode gliegenskaper og liter termisk ekspansjon. En annen fordel er god termisk ledeevne da det er ønskelig å transportere varmen vekk for ikke å få sperrevæsken til å koke, da dette ikke er ønskelig for tetningsflatens skyld. Det er som regel èn tetningsflate av et hardt metall, og en av kull (karbon).

(2) Illustrert mekanisk tetning (Bildekilde)

Tetningsflatene kan være mekanisk (ved hjelp av en fjær), pnaumatisk eller hydraulisk presset sammen for å skape en kontaktflate. Tetrningene blir vanligvis levert (fra fabrikk eller service) forspent. På denne måten oppnåes det ønskelige trykket mellom tetningsflatene etter fabrikkens standarder og spesifikasjoner. 

Vanligvis har man en enkel eller dobbel mekanisk tetning, det vil si at det er en eller to par med tetningsflater i en og samme tetning. Jo fler tetninger, jo mindre lekkasjer, men det er uvanlig med fler enn 2.

En tetning kan være i utallige utførelser etter behov. Noen dobbeltetninger kan for eksempel ha utslipp til fakkel mellom tetningene, samt ha nitrogenspyling (eller annen inert gass). Det kan være en gass- og oljehybrid eller en ren olje eller DGS (Dry Gas Seal) tetning.

Kjøle-/barriærevæske

Det er mange forskjellige utførelser i slike systemer. Men hensikten er lik; å fjerne partikler og varme fra tetningen. Man spyler tetningen på innsiden av utstyrshuset. Det finnes mange planer på utforming og utførelser av slike systemer. Man kan enten benytte medie til å spyle, eller en ekstern væske eller gass. Det er vanligst å benytte medie ved f.eks produktpumper fremfor rågasspumper på grunn av renheten. Det er naturlig at renere medie egner seg bedre til å fjærne smuss da det ikke tilfører i noen grad selv. Kjøle-/barriærevæsken må være ikke-polymeriserende og må ikke skape tilstopping og begroing. 

(3) En illustrasjon av et kjøle-/barriærevæskesystem
fra Flowserve (Bildekilde)

Sperrevæske

Som ved veldig mange andre mekaniske bevegelige komponenter er også her smøring viktig. I tillegg til smøring hjelper spærrevæsken til med å fjerne smuss som oppstår ved slitasje av komponenter, men spesielt for å holde tetningsflatene så rene som mulig, igjen for å hindre slitasje. Det kan være innløp og utløp til sperreveske på huset, eller kun innløp som vil si at det eneste som skaper en strøm i spærrevæsken er utslipp gjennom tetningen og ut i medie (se øverst på bilde 1). Spærrevæsken kan for eksempel være i en spærrevæskebeholder (også kalt transmitter). Denne fungerer ved å hente trykk fra trykksiden av utstyret som presser opp et stempel. Stempeloverflaten er mindre på siden hvor det befinner seg spærrevæske og trykket på denne siden blir dermed høyere. På denne måten oppnår man et overtrykk på spærrevæsken slik at det heller lekker ut i medie enn inn i tetningen.

Kilder:

• http://www.xylemwatersolutions.com/scs/norway/nb-no/Service/Reservedeler/Documents/1440_nk_high.pdf

• https://www.youtube.com/watch?v=m24uWL6f8K4

Omblinding av reaktor

Omblinde reaktor

Arbeidet
Omblinde reaktor for drift etter regenerering.

planlegging

Den var en del planlegging som skulle til før arbeidet kunne starte. På grunn av utstyrets egenskaper var vi nødt til å ta en del forehåndsregler fordi innsiden av utstyret var selvantennende. Det ble utført en SJA nivå 2 (Sikker Jobb Analyse) hvor alle utførende deltok. Det ble leid inn utstyr til pusteluft og  (minst) en operatør fra drifta var til stede under hele arbeidet.

HMS

• Skrive "Sikker Jobb-Analyse" (skjema)
• Sikker Jobb-Analyse nivå 2 (møte)
• Skrive, få godkjent og følge pålegg på arbeidstillatelse
• Bruk av pusteluft (ekstra varsomhet på grunn av nitrogenatmosfære)
• Verktøysikring
• Verneutstyr i prosessområdet
• Ekstra varsomhet på grunn selvantennende utstyr
• Varsomhet ved løft av blindingsspader
• Varsomhet for klemfare

SJA nivå 2

Verktøy/utstyr

• Fastnøkler
• Pakninger
• Kniv
• Spett
• Luftdrevet muttertrekker
• Manuell hydraulisk pumpe, hydraulikksylinder og flensesprenger
• Pusteluft (flaske og ekstraflaske, maske, lungeautomat, ryggplate) 

Faglige detaljer
Reaktoren i dette tilfellet var en hydrogenreaktor brukt til å endre forbindelsene i hydrokarboner. Som en katalysator blir grunnstoffet palladium (Pd) brukt da dette stoffet har en egenskap til å absorbere opp til 900 ganger sitt eget volum med hydrogen. Denne katalysatormassen er selvantennende ved kontakt med oksygen (eksoterm reaksjon), det var derfor et overtrykk med nitrogen (som er en inert gass) da arbeidet ble utført. En C2 strøm sendes gjennom reaktorene (etan/eten (etylen)) med ca. 1% etyn (acetylen). Det er denne trippelbindingen i Acetylen som ønskes å brytes og erstattes med hydrogenatomer.
For å oppnå den best ønskede reaksjonen blir blandingsforholdene og temperaturen justert. Tilsettes det for masse hydrogen vil reaksjonen gå lengre og omdanne acetylenet til etan. Det er ca. 100 kg H2 til 1000 kg acetylen - C2 strøm er ca. 90 tonn. Disse verdiene varierer med fødesammensetning og reaktorens driftstid. Temperaturen endres ved å forandre tilførselen av damp. C2 strømmen går først gjennom en reaktor, deretter blir den av kjøpt og kjørt gjennom et nytt trinn.

Ønsket reaksjon: C2H2 + H2 (+Pd) = C2H4
Uønsket bireaksjon: C2H4 + H2 (+Pd) = C2H6
Uønsket bireaksjon: dannelse av polymerer (greenoil) som reduserer massens levetid og effekt.

Blindingsspade i en
illustrerende flens (Bildekilde)

Grunnen til at reaktoren var ute av drift var at etter en stund med drift blir reaktormassen "mettet" og virkningsgraden av utstyret minsker, noe som vil si at selektiviteten øker og mer av acetylet omdannet til etan. Reaktoren blir da byttet med en som alltid står i "stand by" og blir klargjort for regenerering. Under regenerering stenges innløp for gass og åpnes for damp som skal spyle den ren. Under denne operasjonen er beredskapen til stede på grunn av sikkerhet rundt selvantennelse.

Så det man gjør under denne operasjonen er å snu blindingsspadene for gassen (innløp og utløp) fra stengt til åpen. Det ble også åpnet en liten flens som gav gass til prøver, sjekk om produktet er "onspec". Det ble benyttet grafittpakninger med samsvarende PN (trykklasse) verdi som trykket i rørene.

Ved flensearbeid er det viktig at flensene blir montert parallelt, pakningen er i orden, det taes hensyn til boltene, at man trekker i kryss og eventuell boltsmøring.

Gjennomføre
Det første vi gjorde var å skrive SJA nivå 1.

Alle boltene bortsett fra 4 stykker var allerede løsnet før vi begynte å arbeide. Dette var så vi skulle slippe unødvendig tid med pusteluft, flensene holdt likevel tett. Vi tok på åndedrettsbeskyttelsen, i tillegg til verneutstyret påkrevd i fabrikkområdet, og begynte å trekke boltene. Vi tok av de to øverste og løsnet de to nederste. På denne måten løsnet blindingsspaden og pakningene lett, men datt ikke i bakken. for å få blindingsspaden ut og inn ble det benyttet spett og hydraulikk for å lage stor nok klaring mellom flensene. Vi satt i alle, men strammet bare 4-5 av boltene etter blindingsspaden var snudd og pakningene byttet. Å få pakningen riktig er viktig for å forhindre lekkasjer. Pakningsflatene ble skrapet rene med kniv. Dorspett ble brukt til å få entret boltene i flensene.

Etter den første var ferdig gjorde vi det samme med nummer to, men denne var vanskeligere å få blindingsspaden ned mellom igjen, derfor brukte vi en hydraulisk flensesprenger. Det var samme prosedyre med denne, snudde blindingsspade, byttet pakninger, satt i bolter og strammet noen av dem.

Den siste, lille, blindingen var det kun fire bolter i, men prosedyren var lik. Også her ble flensene presset fra hverandre (løftet fordi denne var vertikal) for å føre inn blindingsspaden med nye pakninger.

Ved montering av den siste blindingsspaden ble en av boltene ødelagt og vi måtte inn i "rørspekk'en" og finne ut hvilken type bolt det var (kvalitet, materiale, størrelse). Etter denne var byttet var utstyret overlevert til drifta. .

Konklusjon/vurdering av resultatet
En operasjon for vedlikehold av et viktig komponent i bedriftens produksjon ble utført. Hensyn til HMS ble ivaretatt. Ingen lekkasjer ble funnet og arbeidsoppgaven ble utført på en akseptabel måte.