南海某海上钻井平台的工程师在季度检修时,发现井控阀门的阀杆表面出现密集的点蚀坑。这些由316不锈钢制成的关键部件,在富含氯离子的海洋大气环境中仅服役两年就出现严重腐蚀。平台设备总监张工立即联系了长期合作的PA视讯材料科技有限公司技术团队。

技术团队通过扫描电镜分析发现,传统奥氏体不锈钢在高温高压的含硫介质中发生了晶间腐蚀和点蚀的协同作用。金相检验显示腐蚀主要沿着晶界扩展,并伴有明显的应力腐蚀裂纹。材料工程师指出,这是由于海洋环境中氯离子破坏了钝化膜,而常规不锈钢的铬元素分布不均导致局部耐蚀性下降。
PA视讯的研发团队提出了多主元高熵合金的解决方案。通过调整钴、铬、镍、钼、钛五种主要元素的配比,利用高混合熵效应形成稳定的单相固溶体结构。这种新型合金的迟滞阳极极化曲线显示其点蚀电位比316不锈钢提高了400mV,在3.5% NaCl溶液中的年腐蚀速率低于0.01mm。
采用真空感应熔炼工艺制备的合金铸锭,经过多向锻造开坯后,通过控制轧制工艺获得细晶组织。最终产品的室温强度达到850MPa,同时保持25%的延伸率。特别设计的钼元素梯度分布,使材料在焊缝区域仍保持均匀的耐腐蚀性能。

更换新材料的阀杆在平台上平稳运行三年后,拆检显示表面仅出现轻微均匀腐蚀,无任何点蚀迹象。平台将同类部件的更换周期从两年延长至六年,单座平台每年节省维护成本约120万元。这个案例为海洋工程装备的材料选择提供了新的技术路径。
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