Within the oil and gas industry on offshore installations in the North Sea, several oil wells are closing in on the brink where they no longer are being profitable to keep producing from. When that day comes the oil wells are closed off and the boreholes are plugged with cement. Before the holes can be cemented shut the companies need to remove all their equipment that has been used for underwater exploitations of the well and if applicable remove the above water installation as well. This includes removing the casing that the holes are lined with which main purpose is to prevent the hole from collapsing on the production line and to prevent oil and gas leaks into the surroundings. This thesis focuses on removal of the borehole casing.  When performing this task problems have been raised regarding corrosion on the casing couplings, making them very hard to separate. When this problem occurs, the need for an alternative method to split them is necessary. As of today this operation is performed by cold cut sawing or with a beveling machine. This is a highly time consuming task and an alternative method to perform a faster cut is wanted. This degree work investigates the possibilities of doing this using the benefits of abrasive water jet (AWJ) cutting. The major concerns on using this technic is whether it is fast enough and if it is possible to perform in accordance with the fire and explosive hazards on a hydrocarbon producing installation. As a reference the maximum cut time is set to one minute. Calculations on theoretical cutting speeds as well as physical testing on the AWJ method has been performed and evaluated. The investigations show that the method does have the possibilities of making the cut within the target time.  The work also contains a simple concept model on how the equipment could be constructed. / Inom olje- och gasindustrin på offshoreanläggningar i Nordsjön, närmar sig flera reservoarer randen där de inte längre är lönsamma att fortsätta producera från. När den dagen kommer pensioneras borrhålen och pluggas med en cementblandning. Innan hålen pluggas måste företagen ta bort all utrustning som har använts vid utvinningen av brunnen, både ovan och under ytan. Detta innefattar avlägsnande av casingen, som hålen är fodrade med, och vars huvudsakliga syfte är att förhindra att hålet kollapsar och skadar produktionsledningen, men även för att förhindra olje- och gasläckor till omgivningen. Denna avhandling fokuserar på borttagandet av casingen. När detta görs upplevs problem med att casingskarvarna är kraftigt korroderade vilket gör dem mycket svåra att separera. Detta är ett problem som efterfrågar en alternativ delningsmetod. I dag utförs den här operationen med antingen kallsågning eller med en avfasningsmaskin. Detta är en mycket tidskrävande uppgift och en metod för att utföra en snabbare delning önskas. Detta examensarbete är tänkt att undersöka möjligheterna att göra detta genom att använda fördelarna med abrasiv vattenskärning för att kapa rören. De största frågorna gällande denna metod är om den är tillräckligt snabb och om det är möjligt att utföra i enlighet med de brand- och explosionsrisker som finns på en kolväteproducerande installation. Som referens är målet för maximal skärtid satt till en minut. Beräkningar på teoretiska skärhastigheter samt fysiska tester på metoden har utförts och utvärderats. Undersökningarna visar på att metoden har möjligheter att göra snittet inom utsatt tid. Arbetet innehåller också en enkel konceptmodell på hur utrustningen skulle kunna konstrueras.

In this master thesis two simplified and small-scale methods for two-body and three-body abrasive wear were examined. It was examined how representative the methods were compared to field-tested points in a cultivator for agriculture. A total of six points with different compositions were tested and ranked based on the test results. For the two-body test, a lathe and aluminium oxide abrasive paper with 125 μm grain size were used. For the three-body test, a lathe, paper cloth and sand with 200-700 μm grain size were used. The weight difference before and after the tests were measured and the samples were also analysed before and after the tests with scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). A ranking of the points could be established and the points with the highest wear resistance for the two tests were Marathon and Ferobide. Marathon consisted of cemented carbides in a cobalt matrix and Ferobide consisted of cemented carbides-regions in a matrix of iron, cobalt and chromium. Marathon had the highest wear resistance for the two-body test and Ferobide had the highest wear resistance for the three-body test. The tests were not a perfect representation of the field-test but there were similarities between them which shows that some parts of the tests were representative. The test that was the most representative compared to the field-test was the three-body test.

Wear is a commonly occurring degradation mechanism for materials and components in the rock drilling industry. The wear can occur by either abrasion or adhesive wear. Further corrosion and presence of water or other lubricating fluids with or without particles may influence the behavior. Which mechanism, or mechanisms, and under which conditions it occurs, as well as the relative wear rate is dependent on the actual operating conditions for the component. In the present study, commonly available and general test methods for wear on high-alloy carbon steel has been analyzed. The project has been carried out through literature reviews and study visits at the tribology laboratory at KTH and at the Angstroms laboratory at Uppsala University. The present study indicates that it is difficult to suggest a feasible test method that is possible to use for all different situations of the wear that may occur. A test adapted to the actual situation is required to achieve a proper wear rate comparable to the wear rate in a real application.  According to the requirements from Ovako AB, a test that is general, cost effective and can be used when developing steel with higher wear-resistance, following wear testing methods has been compared: a pin-on-disk apparatus, a dry/wet sand/rubber wheel, a dry/wet sand/steel wheel, a tumbling mill, a particle erosion rig, a solid particle impingement using gas jets and a grinding machine. The tumbling mill, the grinder and the “Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-On- Disk Apparatus” correspond to the requirements best. Ovako AB is recommended to continue the work with these testing methods. / Nötning är en vanlig mekanism som orsakar nedbrytning på material i gruvindustrin. Nötningen kan förekomma som abrasiv eller adhesiv nötning. Korrosion och närvaro av vatten eller andra smörjande vätskor med eller utan lösa partiklar kan påverka beteendet. Den eller de mekanismer som styr nötningen såväl som nötningstalet beror på de aktuella förhållanden vilka materialet eller materialen verkar i. I denna studie har en generell testmetod för att utvärdera nötning på höglegerat kolstål har undersökts. Arbetet har genomförts genom litteratursökning samt studiebesök vid tribologiska laboratoriet på KTH samt på Ångströmska i Uppsala. Utifrån arbetet har det visat sig att det inte förekommer några generella nötningstest för alla applikationer, då det krävs ett test som är anpassat efter verkligheten för att få ut korrekt nötningstal. Utifrån Ovako ABs önskemål om ett generellt test som är ekonomiskt hållbart samt kan användas för att utveckla nötningsbeständigheten i de stål där nötning förekommer har följande testmetoder jämförts: pinne/skiva-maskin, blött/torrt sand/gummihjul, blött/torrt sand/stålhjul, roterande trumma, ”Erofugen”, partikelsprutare och en slipmaskin. De test som motsvarar kravprofilen bäst är den roterande trumman, slipmaskinen samt den standardiserade pinne/skiva-maskinen. Utifrån dessa testmetoder rekommenderas Ovako AB att fortsätta arbetet.

Laserpåsvetsning och laserytimpregnering är additiva tillverkningsmetoder som kan användas för att förlängakomponenters livslängd och specialanpassa ytor med avseende på friktions-, slitage- och korrosionsegenskaper.Duroc Laser Coating i Luleå är störst i Sverige på laserytbehandlingar men saknar objektiv data på friktionsoch nötningsegenskaperna hos de laserpåsvetsade materialen vilket har varit det huvudsakliga målet med dettaarbete att ta fram.Tolv material, varav tre referensstål för jämförelse, har testats enligt en något modifierad ASTM G132 standard avseende tvåkroppsabrasion. Resultaten visade att det abrasiva nötningsmotståndet ökade med ökandehårdhet. Tre material med karbidpartiklar i ytskiktet uppvisade överlägset högst nötningsmotstånd. Ytornahar undersökts med svepelektronmikroskop och ytprofileringsmätningar efter testerna för att karakterisera debakomliggande nötningsmekanismerna.Materialens mikrostruktur, hårdhet och deformationshärdning närmast ytan efter abrasiv nötningsprovninghar undersökts. De mjukaste materialens mikrostruktur hade deformerats i glidriktningen medans resterandematerials mikrostruktur var opåverkad. Koboltlegeringarna uppvisade högst deformationshärdning.Åtta material, varav två referensstål, har testats enligt ASTM G99 i en pin-on-disk uppställning för att undersöka adhesivt nötningsmotstånd och friktionsegenskaper med lagerstål som mötande material. Resultatenvisade att de tre koboltbaserade legeringarna som testades hade lägst och stabilast friktion med minst materialöverföring, medans ett brons som testades hade högst friktion och materialöverföring. Ett rostfritt stål hadelägst nötning.Målen med arbetet har uppnåtts och den tribologiska prestandan har kartlagts för de material som ingått iarbetet. Metodiken som tagits fram under arbetets gång kan även användas för att göra ytterligare materialkarakterisering i framtiden.

Volvo Cars in Skövde manufacture and assemble Volvo engines. When attaching the ignition coil to all 4-cylinder engines, a special mounting tool is required. This mounting tool is currently manufactured from injection-molded polyoxymethylene (POM), a thermoplastic. It has been noted that the life span of the tool is shortened as a result of abrasive wear that occurs during the attachment process of the ignition coil. An investigation of the possibility of manufacturing the mounting tool with a 3D-printer is undertaken in cooperation with ÅF, a consultant to Volvo Cars. A literature study is first presented to introduce broader knowledge on the subject. The abrasive wear and other material characteristics such as tensile strength, compressive strength and elongation of  POM and an alternative material for 3D-printing,  Ultem™, an amorphous thermoplastic polyetherimide are discussed.  These material characteristics are studied further and considered in tandem with both a theoretical analysis and a wear experiment, based on the pin-on-disc method. It is shown in the theoretical analysis that the wear is approximately six times larger for Ultem™ when compared to POM. The wear resistance of Ultem™ is highest when wear occurs parallel to the direction of the printed layers. In contrast, the experiment shows that the wear is about three times larger in Ultem™ than in POM.  The highest tensile strength of Ultem™ is also found in the direction of the printed layers. Some issues with the small elongation of the 3D-printed material are presented. It is recommended that ÅF apply the 3D-printing technique with Ultem™ only for construction details with complex geometries and where the material elongation will not exceed 5%. It is also recommended that ÅF both support and contribute to this innovative technique in order to develop leading edge competence in the subject. / Volvo Cars i Skövde tillverkar och monterar Volvomotorer. Vid monteringen av tändspolen till alla 4-cylindriga motorer behövs ett monteringsverktyg. Detta monteringsverktyg tillverkas för närvarande från formsprutad termoplast polyoximetylen (POM). Det har noterats att livslängden av verktyget förkortas på grund av abrasiv nötning som uppkommer under monteringsprocessen av tändspolen. Möjligheterna att tillverka monteringsverktyget med en 3D-skrivare utvärderas i samverkan med ÅF, en konsult till Volvo Cars. En litteraturstudie presenteras för att introducera en bredare kunskap i ämnet. Den abrasiva nötningen och materialegenskaper såsom draghållfasthet, tryckhållfasthet samt töjning hos POM och ett alternativt material för 3D-skrivning, Ultem™, en amorf termoplast polyeterimid, behandlas. Dessa materialegenskaper studeras vidare och tas i beaktning med både en teoretisk analys och ett nötningsexperiment, baserat på pin-on-disc metoden. Enligt den teoretiska analysen är nötningen hos Ultem™ approximativt 6 gånger större vid jämförelsen med POM. Nötningsbeständigheten hos Ultem™ är högst då nötning sker parallellt med 3D-skrivningsriktningen av lagren. Nötningsexperimenten visar att nötningen hos Ultem™ är ungefär 3 gånger större vid jämförelsen med POM. Den högsta draghållfastheten hos Ultem™ uppkommer också parallellt med 3D-skrivningsriktningen av lagren. Problem med den låga töjningen hos det 3D-skrivna materialet behandlas. ÅF rekommenderas att tillämpa 3D-skrivning med materialet Ultem™ främst för detaljer med komplexa geometrier med en töjning som inte överskrider 5 %. ÅF rekommenderas även att både stödja och bidra till denna innovativa teknik för att kunna skapa en ledande expertis i ämnet.

I deatta arbete har olika nötningstyper identifierats vilka entreprenadmaskiners skopor utsätts för. Utifrån de dominerande nötningstyperna ska en nötningsprovrigg konstrueras som behandlar dessa. Detta då företaget Borox som förser entreprenad och vägindustrin med slitstarka stålmaterial ska kunna testa sina material och få en relativ uppskattning om nötningsbeständighet och lämplighet på sina produkter.  En produktutvecklingsprocess följdes under arbetet och en lämplig provrigg valdes för att sedan konstrueras och ritas..

Hard chrome exhibit hardness of about 70 HRC and lubricity that prevents seizing and galling and is therefore the common first choice for engineers to reduce friction and minimize wear. These properties enable engineering applications such as cutting and drilling, especially in manufacturing, production and consumer good industries. Hard chrome has a wide set of functions as being decorative, corrosion resistant and ease cleaning procedures. Hence, electroplating is a common process to synthesize hard chrome butthis process is banned by EU due to the rise of hazardous components. However, the need for alternative material is at rise but, fundamental issues for hard chrome are yet to be solved. The purpose of the work is to develop atomic structures for two systems using different programs such as OpenMX, VESTA and Ovito. The goal is to identify atomic wear mechanisms of hard chrome in an ideal system (Al2O3- Cr) and a real system (Al2O3 - Cr2O3) using density functional theory (DFT). These two systems are analyzed since every surface oxidises in air (real system) and under increased mechanical loads the pristine surface of hard chrome (ideal system) can be exposed to the counter body (Al2O3). DFT based molecular dynamics simulations are carried out at a temperature of 300 K and a sliding speed of 10 ms−1. The simulation interval is 0-15000 fs and radial distribution function (RDF) is employed to analyse the atomic wear mechanisms. Both systems start to show adhesive wear due to amorphization, mixed with signs of abrasive wear on the atomic scale. The systems are further analyzed using electron density distribution (EDD), that plots electronic structures enhancing the analyse of different type of bondstaking place. The bulk structures mainly show covalent bonds with ionic and metallic bonds less represented. Furthermore, same observations have been made for the interfaces of the ideal and real system. / Hårdkrom uppvisar hårdhet på ungefär 70 HRC och en smörjförmåga som förhindrar nötning och är därför det vanliga första valet för ingenjörer att minska friktionen och minimera slitaget. Dessa egenskaper möjliggör tekniska tillämpningar, såsom skärning och borrning, särskilt inom tillverknings, produktions och konsumentvaruindustrin. Hårdkrom har ett brett användningsområde och flera egenskaper såsom att vara dekorativ, korrosionsbeständig och underlätta rengöringsprocedurer. Därav är galvanisering en vanlig process för att syntetisera hårdkrom, men denna process är förbjuden av EU på grund av utsläpp av farliga komponenter. Behovet av alternativt material är vid uppgång men, de grundläggande problemen för hård krom är ännu inte lösta. Syftet med arbetet är att ta fram atom strukturer för två system med hjälp av olika program, såsom OpenMX, VESTA och Ovito. Målet är att identifiera vilken typ av nötning som sker på hårdkrom i ett idealt system (Al2O3- Cr) och i ett verkligt system (Al2O3- Cr2O3) genom att använda täthetsfunktionalteorin (DFT). Dessa två system analyseras eftersom varje yta oxiderar i luften (verkligt system) och under ökade mekaniska belastningar kan den orörda ytan av hårtkrom (idealiskt system) exponeras för motkroppen (Al2O3). DFT simuleringar är skapade med en temperatur på 300 K och en glidningshastighet på 10 ms−1. Simulerings intervallet är från 0-15000 fs och med hjälp av radiell fördelningsfunktion (RDF) analyseras de atomiska nötnings mekanismerna. Båda systemen börjar visa adhesiv nötning på grund av amorfisering, samt ett tecken på abrasiv nötning på en atomisk skala. Systemen analyseras vidare med användning av elektrondensitetsfördelning (EDD) som plottar elektroniska strukturer vilket förbättrar analysen av olika typer av bindningar som äger rum. Bulkstrukturerna visar huvudsaklig en kovalent bindning med joniska och metalliska bindningar mindre representerade. Samma observationer har gjorts för gränssnitten mellan det ideala och verkliga systemet.