东海某海上采油平台的工程师在季度检修时,发现采油树系统的调节阀门出现密集的点蚀坑。这些采用常规双相不锈钢的阀瓣在含硫化氢的原油介质中仅服役14个月,蚀坑深度已达1.2毫米,远超安全标准。平台不得不安排紧急停机更换,导致单次损失超过300万元。
技术团队对失效件进行分析时,在扫描电镜下观察到典型的硫化物应力腐蚀开裂特征。能谱分析显示蚀坑底部富集氯离子和硫元素,证明材料在酸性氯环境中的钝化膜保护能力不足。常规解决方案是采用更昂贵的哈氏合金,但该材料加工困难且交货周期长达半年。

PA视讯材料科技接到技术咨询后,提出采用新研发的Cr-Co-Ni-Mo-Fe五元耐腐蚀高熵合金。该材料通过多主元效应形成致密钝化膜,在电化学测试中点蚀电位比316L不锈钢提高400mV。特别设计的纳米晶结构使硬度达到HRC45,同时保持12%的延伸率。
工程团队采用金属注射成型工艺制造阀瓣毛坯,通过烧结参数控制获得均匀的等轴晶组织。精加工时选用CBN刀具配合微量润滑,解决了高熵合金加工硬化倾向强的问题。最终成品在模拟平台工况的加速腐蚀试验中,经过3000小时测试未发现任何点蚀迹象。

装配新阀门的采油系统已连续运行28个月,最近次开箱检查显示部件表面仍保持金属光泽。这个案例证明通过材料设计突破,可以实现高温镍基合金的替代方案,为海洋装备的材料选择提供了新思路。
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