南海某钻井平台的中央处理模块中,三台用于原油分离的离心机壳体在投入使用两年后相继出现渗漏。维修团队拆解设备时发现,壳体内部遍布着麻点状的腐蚀坑,在承压焊缝区域还出现了细如发丝的裂纹。这些由316L不锈钢制造的设备原本设计寿命为十年,但实际在含硫化氢的潮湿海洋大气中,氯离子渗透导致钝化膜持续破损,加速了材料的腐蚀疲劳进程。
PA视讯材料科技的技术团队通过扫描电镜分析发现,腐蚀主要起源于材料中铬碳化物的晶界偏聚区。能谱数据显示腐蚀坑内氯元素含量高达环境浓度的7倍,而裂纹尖端则检测到硫元素的显著富集。在模拟工况的电化学测试中,传统不锈钢的点蚀击穿电位仅为0.28V,当介质温度达到65℃时,材料的应力腐蚀开裂阈值骤降40%。

工程团队提出采用五元系FeCrNiCoMo高熵合金作为替代方案。该材料通过多主元合金化形成的晶格畸变效应,使钝化膜呈现纳米晶/非晶复合结构,经极化曲线测试其点蚀电位提升至1.15V。在晶界工程方面,通过控制凝固速率获得等轴晶组织,配合后续的热机械处理,使材料的临界裂纹扩展应力强度因子达到95MPa·m¹/²。

新制造的离心机壳体在平台上平稳运行满三年后,开盖检查显示内壁仅出现均匀的浅褐色氧化膜。超声检测数据显示最大腐蚀深度不超过0.08mm,未发现任何应力腐蚀裂纹。设备维护周期从原来的6个月延长至24个月,单台设备年度维护成本降低62%。这个案例表明,通过精准的材料设计与微观结构调控,高熵合金在严苛腐蚀环境中的应用具有显著技术优势。
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