东海某海上钻井平台的工程师在季度检修时,发现增压泵壳体出现密集的针孔状腐蚀坑。这些由316L不锈钢制造的部件在设计寿命期内提前失效,导致冷却介质泄漏,严重影响平台连续生产。平台所处的南海深水区富含氯离子与硫化氢,常年水温波动于5-35℃,形成了极具侵蚀性的工作环境。

PA视讯材料科技的技术团队通过扫描电镜与能谱分析,发现失效部位存在典型的点蚀和缝隙腐蚀特征。在显微观察中,传统不锈钢的铬氧化物钝化膜在高压环境下发生局部破裂,氯离子沿晶界渗透引发链式腐蚀反应。更棘手的是,焊接热影响区的晶间腐蚀加速了裂纹扩展,这与材料本身的等轴晶结构和固溶强化特性直接相关。

基于腐蚀机理分析,工程团队提出采用五元系耐腐蚀高熵合金作为替代方案。这种由钼、铬、镍、钴、铁构成的新型材料,通过高熵效应形成稳定的单相固溶体结构。其独特的纳米晶组织和自形成的致密钝化膜,能有效阻断氯离子迁移路径。在制造工艺上,采用金属注射成型技术精确控制部件尺寸,并利用定向凝固工艺优化晶粒取向。

首批试制的泵体组件经过2400小时盐雾试验后,表面仅出现轻微变色而无明显腐蚀坑。实际装机运行18个月后,拆检显示关键部位的腐蚀速率降低至原材料的1/7。更值得关注的是,该高熵合金在保持优异耐蚀性的同时,其金属基复合材料的疲劳强度较传统材料提升约40%,成功将设备检修周期从6个月延长至3年。
这个案例表明,通过材料科学的精准匹配与制造工艺的创新,能够有效解决特种环境下的工程难题。目前该技术已推广至平台其他关键部件,为海洋装备的长周期安全运行提供了新的技术路径。
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