”Stål är ett miljövänligt material”

Stål är den mest använda metallen på jorden. Den är 15 gånger så vanlig i produkter och maskiner som alla andra av jordens metaller tillsammans.

Att Sverige är en liten spelare på den internationella stålmarknaden märks inte. Hälften av världens duplexa rostfria stål, omistligt när broar och lastfartyg tillverkas, görs här.
Likaså ligger Sverige i frontlinjen när det gäller höghållfast stål.

– Det som är speciellt med svensk stålindustri är att den är så nischad. Många av de nya stålsorterna kommer härifrån och vi leder teknikutvecklingen på flera områden. Det är en fullkomlig nödvändighet för att klara sig på marknaden.

Rachel Petersson från England har forskat om stål på institut i 25 år och jobbat fem år i stålindustrin. Sedan tre år tillbaka är hon på branschorganet Jernkontoret, och lika länge har hon varit adjungerad professor på KTH, med inriktning mot stålets korrosionsegenskaper. Stål och rost alltså.

Hon förklarar varför just svensk stålindustri har varit så framgångsrik, medan stålindustrin i hennes hemtrakter, norra England, närmast har försvunnit.

Där, i ståldistriktet kring staden Sheffield, växte hon upp. Merparten av stålindustrin har nu lagts ner eller lösts upp i dimmorna efter internationella sammanslagningar. Där har man inte gjort hemläxan att forska och utveckla sig.

– Väldigt mycket har försvunnit. Sheffield stål hade en stor andel av världens stålproduktion. Men diskussionerna handlar nu om det går att rädda resterna av den engelska stålindustrin. Man har tappat betydligt i konkurrensen.

I Sverige har stålindustrin gått andra vägar. Branschen har accepterat sitt öde, man har insett att man måste satsa där man kan bli bäst. Det var länge sedan svenskt stål kunde pris-konkurrera med bulkstålet från Sydkorea eller Indien.
Men vi kan konkurrera med kvalitet, och med prestanda. Och då måste man forska.

Forskningen kan handla om att utveckla nya legeringar som gör att korrisionsskyddet stärks, som Rachel Pettersson och hennes doktorander gör.

Hennes doktorander sysslar bland annat med högtemperatur-applikationer, stål som är inkråmet i förbränningsanläggningar och kraftvärmepannor. Genom bättre material kan man förlänga livslängden i kraftverk, broar och hus.

Rachel Pettersson var själv en försummad industridoktorand. Lämnad åt sig själv och ombedd att återkomma efter fem år när avhandlingen var klar. Sån vill hon inte vara. Hennes egna doktorander vakar hon över.

– Jag vill verkligen slå ett slag för industridoktoranderna. De är viktigt att stödja dem som kombinerar doktorandstudier med jobb, säger hon.

Själv sysslar Rachel Pettersson med sprickbildningar och svetsfogar. Om en bro ska hålla i 100 år eller mer så får den inte spricka eller gå sönder. Det är lika viktigt som att saltvattnet inte äter sig in så att armeringsjärnen sväller och betongen spricker.

Svetsfogar är särskilt känsliga. Det är svårare att svetsa höghållfasta stål. Just höghållfast stål är ett sätt för världen att kunna minska produktionen av stål. Genom att använda mindre stål men av bättre kvalitet kan byggnader bli lättare.

Taket på Friends Arena är delvis byggt i höghållfast stål. Det väger 13 procent mindre än om det varit byggt i vanligt stål. Det gör att utsläppen av koldioxid i stålproduktion och transporter har blivit 16 procent mindre.

Även lastbilar och anläggningsmaskiner kan byggas lättare och de drar mindre bränsle. Det är ingen tillfällighet att höghållfast stål även kallas ”green steel”.

Men effekten av höghållfast stål försvinner om det svetsas på fel sätt. Det kan till och med försvagas genom att utmattningsstyrkan minskar. Många som bygger och tillverkar dragfordon och lastbilar drar sig för höghållfast stål. Man tar det säkra för det osäkra och öser på med stora mängder av enklare stål.

Thomas Stenberg är nydisputerad vid avdelningen för fartyg och flyg. Han har utvecklat en metod att säkerställa svetskvaliteten i realtid.
– Det är särskilt viktigt vid höghållfast stål. Idag görs bedömningen delvis manuellt. Det går för långsamt och är helt enkelt inte tillräckligt tillförlitligt, säger han.  

Metoden, som Thomas Stenberg började utveckla redan i sitt exjobb, består av en linjelaserscanner som mäter upp den svetsade ytan.
Relevanta kvalitetsparametrar processas via en numerisk algoritm och med hjälp av metoden går det att göra både säkrare och betydligt (tusentals) fler analyser.

– Vi hoppas att metoden kommer att finnas på marknaden inom tre år säger Thomas Stenberg, som efter sin disputation kliver ut i industrin för att jobba.

Han ser det närmast som sin plikt att föra ut forskningen till svensk industri. För även om han menar att Sverige ligger långt framme så finns det oerhört mycket att göra i samverkan mellan stålforskningen och industrin.

– Jag har varit med på dragningar där industrin visar något som man menar är nytt, men som kan ha varit känt i 40 år inom akademin. Fast vems är egentligen felet att kunskapen inte kommit ut? säger Thomas Stenberg.

För stålforskning handlar också om att argumentera. Att exakt beräkna vinsterna i att välja en metod framför en annan. Att göra livscykelanalyser som visar på vinsten av att använda höghållfast stål istället för mycket större mängder vanligt bulkstål.

Och så handlar det om återvinning. Stål är ett miljövänligt material, menar Rachel Pettersson. Fördelen är att det går att återanvända. Nästan allt det som Rachel Pettersson och hennes doktorander sysslar med utgår från skrot.

– Nu kommer ny teknologi som visar att återanvänt skrot kan återanvändas med samma höga kvalitet som jungfrulig järnmalm, säger Rachel Pettersson.

Och runt nästa sekelskifte kommer nästan allt stål vi använder att vara samma skrot som bara cirkulerar, spekulerar hon.

FAKTA

Stål – en överblick

-Stål är legeringar av järn och kol i olika sammansättningar.
-Stålproduktionen i världen har mer än fördubblats de senaste 10 åren och fram till 2050 spås den fördubblas ytterligare en gång.
-Stål kan återanvändas ett oändligt antal gånger.
-Runt 2090 beräknas 90 procent av allt stål vara återvunnet.
 

Text Thomas Heldmark

Illustration Anders Westerberg

KTH Magazine 20 SEPTEMBER, 2016