随着西气东输这项伟大能源工程的不断开展,作为西气东输排头兵的国内某大型气田是该工程的主要能源供应地,在国民经济和国家安全中都承担着重大的责任。在该气田开采过程中,采用笼套式节流阀(油田上俗称“油嘴”)这种特殊专用装置来平衡井底高压气体与输送处理厂前管道允许压力值间的压差,但高压气体对节流阀阀芯硬质合金的冲蚀磨损而导致的失效越来越频繁,严重影响了气田的安全生产要求,不断更换节流阀阀芯也使运营维护成本大大增加。为了保证气田生产的稳定性,降低频繁更换阀芯而增加的成本,研究气体对笼套式节流阀阀芯的失效分析就显得尤为重要,本文主要研究阀芯硬质合金冲蚀形貌特征进而分析其失效机理,并根据失效机理提出增强阀芯抗冲蚀能力及抑制氧化现象的改进技术。本文应用失效分析理论及方法,在了解该气田工况条件的基础上,针对阀芯冲蚀严重部位进行失效分析,运用扫描电子显微镜(SEM)观察和分析硬质合金表面失效形貌,采用EDS能谱仪,结合扫描电镜观察失效部位元素成分,利用X射线衍射仪对表面物相进行分析,通过以上三种分析方法,探究节流阀阀芯硬质合金表面失效形式以及特征,判断冲蚀类型及失效原因,进而得出失效机理。根据失效分析,总结出天然气对阀芯在节流过程中是以疲劳裂纹、冲刷作用以及氧化反应这三种形式引起材料表面损耗导致失效。根据气体对阀芯硬质合金冲蚀所导致失效的机理,提出采用表面涂层来提高阀芯硬质合金表面抗冲蚀性能以及抑制氧化现象,根据不同种涂层材料的物理、力学性能以及与基体匹配性研究分析选择适用于现场工况条件的TiN涂层材料。对PVD、PCVD以及CVD技术沉积TiN涂层进行组织结构及物理机械性能测试,采用X射线衍射仪分析涂层表面物相和晶面择优取向,运用扫描电子显微镜观察表面组织形貌和能谱仪分析表面元素组成,采用数字式显微硬度计对表面涂层硬度进行测量,并根据载荷-压痕深度值计算出涂层弹性模量,使用MFT-4000型多功能材料表面性能试验机在涂层表面上运用划痕法来测量涂层与基体结合力,并根据划痕形貌分析膜-基结合机制。通过对涂层的冲蚀磨损试验,分析了两种基体上不同涂层沉积工艺的冲蚀磨损特性,揭示了涂层结合力、硬度及弹性模量综合对冲蚀磨损性能的影响以及基体硬度对冲蚀磨损性能的影响。