南海某深海钻井平台的承压管道系统在投入使用三年后,作业人员发现管道内壁出现局部点蚀现象。该平台所处海域水温常年维持在5-8℃,同时含有高浓度氯离子和硫化氢,常规不锈钢材料在此环境下设计寿命应为十年,但实际腐蚀速率远超预期。

PA视讯材料科技的技术团队现场取样后发现,管道材料晶界处存在明显的铬元素偏析,导致局部钝化膜稳定性下降。通过扫描电镜分析,确认腐蚀主要发生在焊接热影响区,该区域因经历了多次热循环导致显微组织不均匀。能谱分析显示腐蚀产物中含有大量硫化物,表明环境中的硫化氢加速了材料降解过程。

工程团队提出采用CoCrFeNiMn系高熵合金作为替代材料。该材料具有极高的混合熵效应,能够形成稳定的单相固溶体结构。通过调整钼元素含量至8%,进一步提高了材料在含氯介质中的点蚀抗力。在制造工艺上,采用真空感应熔炼结合电渣重熔的双联工艺,确保材料纯净度控制在ppm级别。

新制造的高熵合金管道在实验室加速腐蚀测试中表现优异:在模拟深海环境的3.5%NaCl+0.01MH2S溶液中,年腐蚀速率小于0.01mm,点蚀电位达到1.2V。安装后经过两年实际运行监测,管道内壁保持完整,超声波检测未发现任何壁厚减薄现象。
此案例表明,通过合理的成分设计和工艺控制,高熵合金能够有效解决传统金属材料在极端腐蚀环境中的局限性。该解决方案不仅延长了设备使用寿命,还显著降低了维护成本,为类似工况条件下的材料选择提供了可靠参考。
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