东海7号钻井平台的维护主管李明在例行巡检时,发现平台支撑结构连接处出现密集的锈蚀点。这座服役12年的平台正处于新一轮开采周期,但结构钢在高温高湿的盐雾环境中,以每年0.3毫米的速度被腐蚀,关键承重部件的设计安全余量正在逼近临界值。

技术团队通过电化学测试和扫描电镜分析,发现传统316L不锈钢在氯离子环境下易发生点蚀和缝隙腐蚀。平台结构的多孔焊接区域形成闭塞电池效应,加速了材料 degradation。更棘手的是,平台上不同金属构件间的电偶腐蚀,使得某些区域的腐蚀速率达到设计值的1.8倍。
PA视讯材料科技的工程师团队提出采用五元等原子比高熵合金作为解决方案。这种由铬、钴、镍、钼、铁构成的耐腐蚀高熵合金,其独特的晶格畸变效应和缓慢扩散特性,显著提升了材料在氯化物环境中的稳定性。通过热等静压工艺制备的合金坯料,再经多道次热轧形成结构型材,其钝化膜的自修复能力比传统不锈钢提升近三倍。

在实施阶段,工程团队采用梯度过渡层设计,将高熵合金与原有结构钢通过真空扩散焊连接,避免了异种材料界面腐蚀。针对平台特有的振动载荷环境,还特别优化了材料的疲劳裂纹扩展性能。整个改造过程分三个阶段进行,确保平台在不停产的情况下完成关键部位的材料替换。

改造完成18个月后的跟踪监测显示,高熵合金构件的腐蚀速率降至每年0.02毫米以下,预计使用寿命可延长至35年。平台维护成本同比降低42%,且因停机检修时间缩短,每年可增加开采作业时长约240小时。这个案例为类似海洋工程结构的材料选型提供了新的技术路径。
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