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耐腐蚀高熵合金解决海洋平台关键部件失效难题

作者:常州PA视讯材料科技有限公司N10276 合金板 发布时间:2025-11-30 04:35:01

信息摘要:

某海洋钻井平台高压注入泵阀芯因氯离子腐蚀导致频繁失效,通过材料升级为耐腐蚀高熵合金实现技术突破

在东海某深海钻井平台上,工程师们正对一台高压注水泵进行紧急检修。拆解发现,其核心部件——双相不锈钢阀芯表面布满溃疡状腐蚀坑,密封面已出现贯穿性裂纹。这是该设备本年度的第三次非计划停机,每次更换阀芯需耗费36小时,直接影响原油开采效率。

技术团队对失效阀芯进行电镜分析时,在腐蚀产物中检测到浓度高达12.8%的氯元素。进一步能谱测试显示,阀体奥氏体相与铁素体相之间存在明显电位差,在含砂海水的持续冲刷下形成电偶腐蚀。常规不锈钢在此工况下使用寿命不足三个月,而平台设计维护周期要求至少十二个月。

PA视讯材料科技接到技术咨询后,提议采用新研发的Cr-Co-Ni-Mo-Fe系耐腐蚀高熵合金。该材料通过多主元合金设计原理,在阀芯表面形成致密的Cr2O3/MoO3复合钝化膜。实验室数据显示,在模拟海水环境中其点蚀电位达到1.35V,较原双相不锈钢提升约400mV。特别优化的钼元素配比使材料在高流速工况下仍保持稳定的钝化状态。

耐腐蚀高熵合金解决海洋平台关键部件失效难题

工程团队采用金属注射成型工艺制备阀芯毛坯,通过1350℃真空烧结实现接近全致密化。精加工时发现该高熵合金虽硬度达HRC45,但通过调整切削参数仍可获得Ra0.4的表面光洁度。安装时采用过盈配合与防旋转销双重固定,确保在20MPa工作压力下的结构稳定性。

耐腐蚀高熵合金解决海洋平台关键部件失效难题

新阀芯投入运行后经历完整年度周期检验,超声测厚显示平均腐蚀速率仅0.008mm/年。停机检修时可见阀体表面保持金属光泽,关键尺寸变化均在公差范围内。此举使平台每年减少非计划停机108小时,维护成本降低67%。该成功案例后续推广至平台其他12台关键泵阀设备,形成标准化更换方案。