Et lett metall med mange gode egenskaper.

Presentasjon om: "Et lett metall med mange gode egenskaper."— Utskrift av presentasjonen:

1 Et lett metall med mange gode egenskaper.
Aluminium Et lett metall med mange gode egenskaper.

2 Historie Sir Humphrey Davy fra England gir aluminium navnet sitt i 1808. I 1824 fremstilte dansken Hans Christian Ørsted aluminium. I 1845 etablerer Friedrich Wöhler massen til aluminium. I 1854 utvikler Henri Sainte-Claire Deville metoden til Ørsted og Wöhler. Dette blir den første kommersielle metoden. Deville starter verdens første aluminiumsfabrikk i 1859. Aluminiumen er mer kostbar enn gull, men prisene faller med 90% de ti neste årene.

3 I 1885 forbedrer Hamilton Y. Cassner Deville’s utvinningsprosess: En årlig produksjon av aluminium på 15 tonn I 1886 finner to unge forskere, Paul Louis Toussaint Héroult og Charles Martin Hall, uavhengig av hverandre, opp en ny metode for utvikling av aluminium. Metoden for utvinning fra bauxitt til alumina var det østerrikeren Karl Josef Bayer som oppfant i Dette er metoden vi bruker i dag. Dette førte til en drastisk vekst. Som i løpet av bare 11 år var oppe i 8000 tonn i året på verdensbasis. Veksten øker stadig, og er i dag oppe i 24 millioner tonn.

4 Aluminium Kjemisk symbol: Al Atomnummer: 13 Atommasse: 26,9815 u
Elektronkonfigurasjon: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 Elektronegativitet: 1.5 Massetetthet (25°C): 2,70 g/cm3 Smeltepunkt / Kokepunkt: 660.3°C / 2519°C Utseende: Blank, sølvaktig.

5 Bruksområder Lett og sterkt: Brukes for å erstatte konstruksjoner av tyngre metaller. Tett, ikke giftig og luktfritt: Brukes derfor i matvareinnpakking. God elektrisk ledeevne: Brukes i elektriske kabler. God termisk ledeevne: Brukes i kjøleribber og kjeler. God refleksjonsevne: Kan brukes i lyskastere, hvor det er høy temperatur samtidig som det må reflekteres godt. Lett å forme: Kan lage detaljer uten mye bearbeiding.

6 Ildfast: Aluminium er ikke brennbart i metallform, smelter uten å avgi gass. Brukes derfor i bygninger. Gunstig å gjenvinne: Det kreves bare 5% av produksjonsenergien for å gjenvinne aluminium. Høy korrosjonsbestandighet: I luft dannes det et beskyttende oksidlag rundt aluminiumen. Ikke påvirket av magnetisme: Kan brukes til oppgaver dette kreves.

7 Aluminiumsprosessen Bayer prosessen: Bauxitt til aluminiumsoksid
Bauksittstein knuses til sand. Det blandes inn kaustisk soda (NaOH). Den kaustiske sodaen blander seg med aluminiumsoksider (Al2O3). Mesteparten av avfallet faller ned på bunnen av en beholder. Det vi har nå er en sodium aluminat løsning (Na2Al2O4) med noen urenheter. For å få rent aluminiumsoksid varmes løsningen opp til 250°C i en beholder med 3500KPa trykk.

8

9 Hall-Héroult prosessen: Aluminiumsoksid til Aluminium
For å fjerne oksygenet i aluminiumsoksid brukes den en elektrolyseprosess med elektroder av karbon. Aluminiumsoksiden blir varmet opp til flytende tilstand, ioner kan dermed fritt bevege seg rundt. Dermed får vi denne reaksjonen på katoden, som er den negative elektroden: Aluminiumen til seg 3 elektroner fra katoden, dermed blir den stabil. Samtidig får vi denne reaksjonen på den andre katoden:

10 Vi får oksygen, som igjen lager et oksidlag på karbonanoden:
På grunn av dette oksidlaget som dannes må anoden skiftes med jevne mellomrom. Dette gjelder ikke katoden.

11 Silisium - historie 1789 Antoine Laviosier
Første liste over grunnstoffer Humphry Davy

12 Silisium - historie Joseph Guy-Lussal og Louis-Jacques Thenard
Klarte å fremstille Silisiumtetraflourid Som de helte over oppvarmet Kalium Ble dannet et rødbrunt, brenbart stoff

13 Silisium - historie Louis-Jacques Thenard Joseph Louis Gay-Lussac

14 Silisium - historie 1824 Jöns-Jakob Berzelius
Gjentok franskmennenes forsøk ”med noko attåt” Kastet det rødbrune i vann Dette gav en stor mengde hydrogen, samt silisiumpulver blandet med kaliumfloursilikat

15 Silisium - historie Jöns-Jakob Berzelius

16 Silisium - historie Blandet kaliumfloursilikat med kalium
Deretter vasket han dette og fikk silan Løste silan sammen med kvartsen i flussyre ”Det skal hete kisel” Fortsatt møkkete

17 Silisium - historie ”Renere skal det bli!” sa: Henri Saint-Claire 1854
Elektrolyserte natriumaluminiumklorid som var forurenset med silisium og løste denne blandingen i syre

18 Silisium - fakta Finnes i 25,7% av jordskorpa Urenheter i gull
Vulkaniske utbrudd Som regel funnet som silisiumdioksid Fins i sand, kvarts, steinkrystaller, etc.

19 Silisium – i industrien
Halvledere Biler og andre fartøy Silikon Solceller Legeringer med jern

20 Silisium – i industrien
Fremstilles ved en reaksjon mellom silisiumdioksid og kull ved 1900°C SiO2 + C Si + CO2 Flytende silisium dannes i bunnen Minst 98% rent I halvledere trengs renere silisium Tidligere smeltet man silisiumet og lot det størkne igjen

21 Silisium – i industrien
I dag omgjøres silisiumet til en silisiumslegering hvor urenhetene er lettere å fjerne Konvertert tilbake til silisium igjen

22 Silisium – kjemiske egenskaper
Kjemisk symbol Si Atomnummer 14 Atommasse på 28,0855 u Smeltepunkt på 1414°C Kokepunkt på 3265°C Elektronegativitet på 1,90 Elektronkonfigurasjon 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2

23 Historie og sveisemetoder
Sveising Historie og sveisemetoder

24 Sveising opprinnelse Sent på 1800 tallet, sveising kommer for og bli.
Elektrisk Motstandsveising (U.S) Elihu Thomson, > 15år fremover. Gassveising (GB) Edmund Davy 1836, Acetylen. (Fr) Edmond Fouché og Charles Picard 1901, høytrykks acetylen gassveisebrenner. Elektrisk lysbuesveising (GB) Humphry Davy, Elektrisk Lysbue 1800. (Rus) Nikolai N. Benardos og Stanislaus Olszewski 1880, Elektrode holder. Nikolai N. Benardos and Stanislaus Olszewski

25 Sveising inntar Norge J. L. Nerlien 1878 En Norges første firmaer som solgte sveiseutstyr. 1905, En smedmester i Oslo kjøper gassveiseapparat derfra. 1908, Svenske AGA oppretter datterselskapet NAG. Svenska Aktiebolaget Gasaccumulator Norsk Aktieselskab Gasaccumulator NAG i oppstarts perioden får mesteparten av inntektene fra AGA-fyr til fyrvesenet. Nordens første Oksygen fabrikk, Örebro i Sverige. 1912, NAG sin første Acetylenfabrikk 1912, NSV blir stiftet av Konstituerende Generalforsamling i Kristiania. J. L. Nerlien får 10 aksjer som vederlag og oppgave i og utpeke administrerende direktør og styreformann. Norsk Surstof & Vandstoffabrik A/S Norges første Oksygenfabrikk på bryn i Oslo, eid av NSV. Produksjon starter kubikk meter Oksygen koster da 1.75Kr.

26 Sveising vokser i Norge
1. Verdenskrig, NAG selger masse Acetylen lys og bygger ny acetylenfabrikk i Bergen En rekke andre nye produkter blir også lansert. 1. Verdenskrig, NSV bygger Oksygen fabrikk i Bergen for og ta opp konkurransen med DeNoFa , ferdig Salget av sveiseutstyr øker også. Etter 1. Verdenskrig, Næringslivet i økonomisk krise. Krise eller ei, så fortsatte sveisemarkedet og vokse. NAG og NSV leverte både Acetylen og Oksygen. Dette utviklet seg til skikkelig konkurranse. Igjen ble det bygget nye fabrikker av begge selskapene for og dekke etterspørsel og høyne konkurranse nivået. 1929 ble det derimot kastet kaldt vann på firmaene når de gikk in for en kvoteavtale. NAG, NSV og DeNoFa opprettet en avtale som skulle gjøre slutt på priskrigen. Denne avtalen skulle vare til 1933 og funket godt med noen få unntak.

27 Lysbuen kommer 1930, Sveising med elektrisk lysbue gjør sitt inntog.
<< Klinkingen snart en saga blot>> I denne tid klinket den Norske skipsindustrien skrogdelene sammen, denne metoden ble nå byttet ut med sveisemaskinenes lave fres. I hvert fall til en viss grad. Men det var ikke bare i skipsindustrien lysbuen kom til. ”I 1931 fikk Glommen Mek. Vektsted, Kråkerøy, i oppdrag av NSB å produsere ti helsveiste godsvogner.” Før 2. verdenskrig var elektrode forbruket i Norge på 700 tonn pr. år. Forbruket var blitt 4-5 doblet på et 10 år. Sveising et eget fag på NTH sin mekaniske del i 1934. Flere nye sveisefirmaer blir etablert i Norge.

28 Bare Norsk vare Fra 1930 årene prøvde NAG og frigjøre seg fra AGA, for og greie dette kjørte de på med en kampanje ”Bruk bare Norsk vare”. Flere aksjer kommer til Norske hender. Elektrisk lysbue, produksjon av sveise og skjærebrennere, elektroder og sveisetrafoer starter helt uavhengig av AGA. Øker sin kompetanse og egen sveiseskole 1933.

29 Før krigsvekst Både NAG og NSV fra 1930 til 1940 årene en solid vekst NSV: Omsetning 1.1mill til 1.5 mill NAG: Omsetning 2.1mill til 3.4 mill NSV og NAG solgte også mer gasser, så en utvidning av produksjon var nødvendig. Før og etter krigsbrudd ble det planlagt en rekke nye fabrikker rundt om i landet. Under krigen greide ikke de Norske fabrikkene og levere nokk gass, spesielt ikke Oksygen. Tyskerne bygda da tre Oksygenfabrikker og en Acetylenfabrikk. I tilegg innførte de mer en acetylen og oksygenflasker. Dette var flere flasker enn NSV hadde etter tretti år i bransjen. Krigsårene var harde for NAG og NSS forøvrig Norsk industri generelt. Varemangelen ga store konsekvenser for videre vekst etter krigen.

30 Etter krigsvekst Det meste av Norsk næringsliv ble slått hardt tilbake av 2. verdenskrig. NSV og NAG fikk en seig start siden de ikke fikk de trengte fra utlandet. Jern og metallindustrien var sveisefirmaenes største kunde. Skipsverft går over til sveis, klink er mer eller mindre historie. Med skipsindustrien steg elektrode omsetning kraftig for NAG. Fram til 50 årene vokste NAG og NSV seg store igjen fra nedgangen under krigen.

31 Nye sveise metoder og starten på Norgas
Både TIG og MIG ser lyset. 1966, gikk NAG og NSV sammen og dannet Norgas A/S. Videre til den dag i dag så har firmaet vokst. Norgas i dag er satt sammen av mange firmaer.

32 Kohesjon Overflatespenning

33 Elektrisk Motstandsveising
Buttsveising PunktSveising Sømsveising Pressveising

34 Elektrisk Motstandsveising

35 Elektrisk Motstandsveising
Kjapp industriell sveisemetode. En høy strøm går igjennom et punkt. Lite forurensende. Effektiv.

36 Elektrisk Lysbue sveising
Pinne sveising TIG MIG/MAG

37 Pinne sveising

38 Pinne sveising Kjappeste lysbue metode. En høystrøm skaper en lysbue.
Ganske forurensende. Effektiv

39 Pinne Sveising

40 TIG Sveising

41 TIG Sveising ”Tungsten Inert Gas” Tregeste Lysbue metode
Minst forurensende Lite effektiv

42 TIG Sveising

43 MIG/MAG Sveising

44 MIG/MAG Sveising ”Metal Inert Gas” ”Metal Active Gas”
Relativt rask lysbue metode Veldig lite forurensende Relativt effektiv

45 MIG/Mag Sveising

46 Gassveising

47 Gassveising Relativt treg Lite forurensende, lett og regulere
Nokså effektiv Acetylen og Oksygen

48 Gassveising

49 Laser Sveising

50 Laser Sveising Veldig rask industrisveising Lite forurensende
Veldig effektiv

51 Lasersveising Eksempel

52 Skips bygging 1850 til I dag

53 Før 1850 laget man bare skip av tre
1821 ”Aaron Manby” Første stål skip 1839 Propellen blir Patentert Selv om den første stål damperen ble bygget i 1821 (Aaron Manby) var det ikke dermed sakt at man tok i bruk verken damp eller stål helt uten vidre. Propellen ble oppfunnet i før dette brukte de skovelhjul, men selv om propellen ble oppfunnet betydde ikke det at de sluttet og bruke skovelhjulene med det første.

54 1858 Franske ”La Glorie” bygges
1859 ”HMS Warrior” bygges I 1858 begynte franskmennene å bygge et panserskip (La Gloire) men siden de ikke hadde resurser og tilgang til så mye jern ble det en trebåt med 11cm panser på utsiden. Den engelske industri kjempen kunne jo ikke sakke akterut eller være dårligere, så i motsetning til franskmennene bygget de like godt hele skroget på sitt nye slagskip i jern (HMS Warrior) denne ble på begynt i begge disse båtene hadde både seil og damp, for damp var fortsatt ikke sett på som driftsikkert nokk, dessuten var ikke rekkevidden god nokk med damp alene

55 Jern brukes til og forsterke tre konstruksjonen
Stor skepsis til og lage båter av jern Jern påvirker kompasset ”The City of Peking” var den første damperen med propell og jernskrog Etter hvert begynte de og lage ramme verket i jern men selve skroget ble fortsatt laget i tre. Man laget en slags kompositt båt av naglede jern plater og treverk. Det var en viss tilbakeholdenhet for og lage båtene av bare jern etter som dette hadde en tendens til og på virke nøyaktigheten i kompasset. Og kompasset var og fortsatt er en av de aller viktigste navigeringsverktøyene om bord. Så selv om de laget båtene av jern ente de opp med og bruke treverk på øvre dekk og i overbygg. ”The City of Peking” var den første damperen med propell og jernskrog, bygget i 1874 for ”Pacific Mail”.

56 1880 årene Stål erstatter jern totalt
Henry Bessimer oppfant i 1856 en måte og fremstille stål på. Lyman Holley forbedrer senere Bessimers metode I 1880 hadde stål erstattet jern totalt på nye skip. Henry Bessemer ( ) hadde i 1856 funnet opp sin Bessemer metode for å fremstille stål. Denne metoden gjorde det relatift enkelt, raskt og billig og fremstille stål. Etter dette kom Lyman Holley ( ) og forbedret metoden til Bessemer. Siterer wikipedia: ”Stål, en legering med jern og karbon som de primære legeringselement. En klassisk definisjon er at stål er jern-karbon legeringer med opp til 2,1 prosent karbon. Karbonet gjør stålet sterkere ved å legge seg interstitielt mellom jernatomene i krystallgitteret med interstitielt menes at de ligger fullstendig mellom slik at det ikke er direkte kontakt mellom jernatomene. Dermed hindres jernatomene i å gli i hver sin retning, og legeringen blir hardere enn rent jern. Karbonatomene vil også påvirke fasetransformasjonene i metallet, slik at stålet blir mer herdbart. Andre legeringselementer kan være mangan, krom eller nikkel. Når karboninnholdet i jern overstiger 2,1% blir dette betegnet som støpejern.”

57 1880 årene Damp begynner virkelig og ta over for seil
Marsjfart over Atlanteren er oppe i 20 knop mot 1890 Og i 1880 årene kom de onkelige dampskipene og seil ble mer og mer utrangskjert på nye skip. På slutten av 1880 tallet og begynnelsen av 1890 var marsjfart på Atlanterhavets damperne oppe i 20 knop. Til sammenlikning kan man jo nevne at i 1819 krysset Savannah Atlanterhavet og ble den første damp båten som gjorde dette og den brukte 29 døgn på turen, i 1907 brukte dampskipet Mauritania 4,5 døgn på sin faste rute over Atlanteren (Marsjfart 25knop).

58 1900 Nagling/klinking var den sterkeste og sikreste måten å sette sammen en stål konstruksjon på På denne tiden var ikke sveising noe alternativ i skips bygging så alt ble naglet/klinket. Dette var en slitsom og tidkrevende jobb hvor bolten ble sluppet i hullet i rødglødende tilstand og hamret flat av tre menn med store slegger.

59 Første verdenskrig Tidspress fører til raskere utvikling av sveising
Sveiser bare Skipsplatene Strukturen blir fortsatt Naglet De begynte ikke å utvikle sveising for skipsbygging før Første verdens krig, hvor tidspresset ble større for og få bygget båtene raskere. Så de begynte og sveise skipsplatene men naglet fortsatt rammen for og holde styrken i strukturen oppe.

60 Mellomkrigstiden Midlene til utvikling av sveising forsvinner
Skip blir i stor grad naglet 1920 ”Fullager” første hel sveisede skip Men da første verdenskrig var over forsvant også midlene til å utvikle sveising bedre i forhold til skipsbygging. Skipene i mellom krigstiden ble i stor grad naglet, men i 1920 bygde et firma ved navn Brocklebank et skip ved navn ”Fullagar” som var bare sveiset.

61 Andre Verdenskrig Sveisemetoden blir god nokk til at alle båter sveises Dette reduserer vekten på nye skip med 200 tom per skip Tross av krigen øker verdensfloten USA masseproduserer skip Da andre verdenskrig begynte ble det igjen lagt press på sveise metoden for og øke hastigheten i skipsindustrien og redusere vekten. Med den nye metoden (sveising) reduserte man vekten med ca. 200 ton per skip. Selv om det under denne krigen ble sunket mange skip økte den generelle størrelsen på verdensflåten. For det hadde nemlig lyktes amerikanerne å masseprodusere to skips typer. Under en periode i den andre verdenskrig sjøsatte USA et nytt skip hver fjerde time!

62 Andre Verdenskrig Liberty Skip
Disse var Liberty skip og T2 takere og mellom 1940 – 1945 ble det bygget 2751 Liberty skip og 500 T2 tankere.

63 Andre Verdenskrig T2 Tanker
Disse var Liberty skip og T2 takere og mellom 1940 – 1945 ble det bygget 2751 Liberty skip og 500 T2 tankere.

64 Motor skip 1914 Først Norske Motorskip ”MS Brazil”
Lav Hastighet (ca 10 knop) Lang rekkevidde I 1939 hadde 1/3 av verdensflåten dieselmotor I 1914 ble det Første norske motorskipet bygget. Det var ikke hastigheten man var så veldig opptatt av, som for øvrig bare var ca 10 knop, men det at man slapp de store kull lagrene i stede hadde man dieselen i tanker i dobbelt bunnen. Dessuten kunne denne båten gå tur retur Brasil uten og bunkre mens en tilsvarende damp båt måtte bunkre flere ganer på samme turen. Flere norske redere så fordelene med diesel og bestilte de neste båtene sine med det. I 1939 hadde 1/3 av verdensflåten dieselmotor.

65 Siste 60 år Flytrafikken tar over for Amerika båtene
Skipstrafikken bare øker Skips størrelsen bare øker Alle skip lages av Stål Alt sveises Alt kommer med Diesel motor Fortsatt behov for mer frakte plass til sjøs I løpet av 50 og begynnelsen av 60 tallet ble passasjertrafikken på de store verdenshavene utkonkurrert av flytrafikken. Da var linje skipene oppe i en marsjfart på 35 knop Fra 1950 til 1970 årene økte snittvekten på skip Aker gruppen leverte fra 15 000 tonn til 385 000 tonn. I dag er stål det mest brukte materialet i skip (glassfiber brukes i noen hurtiggående skip av mindre størrelse) og sveise teknikken er så god at alt sveises, nye skip blir bygget med dieselmotorer med noen unntak som blir bygget med damp turbiner eller også kjent som atom drevene. Og sel om flytrafikken er blitt en viktig del av det og frakte varer er skip fortsatt den billigste måten og gjøre det på.

66 OLJEPLATTFORM

67 HISTORIE Den første oljebrønnen i 1859 23m til innestengt oljelomme
Dette var starten på oljeeventyret Etter ca 1 år var det 75 oljebrønner i drift Ble raskt en ettertraktet vare Rikdom

68 HISTORIE forts. Viktigste energikilden i verden
Tilgang gir makt og innflytelse Internasjonale kriser Kull Energien fra kull, olje og naturgass; 80 % av menneskenes forbruk

69 HISTORIE forts. Over 100 år fra den første oljebrønnen til Norge ble en av verdens oljenasjoner, samt rikeste nasjoner. Slutten av 1960-tallet kom det nye metoder

70 OLJEPLATTFORM Hovedstrukturene i oljeplattform er understell og dekk.
Understellets funksjon

71 OLJEPLATTFORM Viktige funksjoner på oljeplattformer
Boring av lete- eller produksjonsbrønner Produksjon, olje og gass som inkluderer blant annet injeksjon av vann og gass og vannbehandling Prosessering, olje og gass Innkvartering, bolig Lagring av olje Eksport, pumping av gass og olje Landingssted for helikopter Lossing fra og lasting til skip, forsyninger, avfall og tungt utstyr

72 OLJEPLATTFORM Betong som byggemateriale:
Verdens største flyttbare betongkonstruksjon

73 OLJEPLATTFORM

74 BETONG I MILJØET Forurensing
Betong som er et av verdens mest brukte byggematerialer har konsekvenser for samfunnet, også noen negative. Sementproduksjon er svært energikrevende og fører til utslipp av store mengder CO2, ca 5% av de totale CO2-utslippene på verdensbasis. Betong kan også være helseskadelig. Omtrent 10% av alle som jobber med fersk betong til daglig rammes av dette i større eller mindre grad.