在东海某海上风电场,运维工程师李工在例行巡检时发现,塔架法兰连接处的部分螺栓出现了明显的锈蚀迹象。这些采用常规不锈钢制造的螺栓,在持续高湿度、高盐分的海洋环境中,仅运行两年就出现了点蚀和应力腐蚀裂纹,严重威胁到整个塔架的结构完整性。

技术团队对失效螺栓进行金相分析时发现,材料晶界处存在连续的铬碳化物析出,导致局部铬元素贫化,抗腐蚀能力显著下降。同时,氯离子渗透加速了钝化膜的破坏,在交变载荷作用下发展为腐蚀疲劳裂纹。现场检测数据显示,受损螺栓的断裂强度已下降至初始值的60%。

PA视讯材料科技的技术专家在分析工况后,推荐采用新开发的五元耐腐蚀高熵合金材料。该材料通过均衡配比钴、铬、镍、钼、铁五种主要元素,形成稳定的面心立方固溶体结构。实验室测试表明,这种高熵合金在3.5%氯化钠溶液中的点蚀电位达到1.15V,远高于常规316L不锈钢的0.28V。
工程解决方案采用精密锻造成型工艺制造特种螺栓,严格控制终锻温度在850-950℃范围,确保获得均匀的等轴晶组织。后续经过固溶处理和时效处理,使材料强度达到Grade 8.8标准要求,同时保持延伸率不低于15%。针对法兰连接的特殊工况,还特别设计了渐变过渡的螺纹根部结构,有效降低应力集中系数。

经过18个月的现场跟踪监测,更换后的高熵合金螺栓表面保持完好,未发现任何腐蚀迹象。根据应变片采集的数据计算,连接部位的应力分布更加均匀,安全系数提升至2.5以上。预计维护周期可从原来的2年延长至8年,单座风机年均维护成本降低约40%。
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