Репортаж от Wedoany，1 июля первая в мире установка для нейтронографических исследований подводной сварки in situ, разработанная в Китае, была введена в эксплуатацию на спектрометре конструкционных материалов Китайского источника рассеянных нейтронов (CSNS) и успешно завершила первый эксперимент по наблюдению in situ процесса подводной сварки. Установка была совместно разработана командой профессора Ван Чжэньминя из Южно-Китайского технологического университета, командами Ли Сяоху и Ду Вэньтин из Научного центра Китайского источника рассеянных нейтронов, а изготовлена компанией «Чжэньхай Интеллектуальные Технологии (Чжухай) Ко., Лтд.».
Подводная сварка является одной из ключевых технологий для изготовления in situ и технического обслуживания крупных подводных сооружений, таких как атомные электростанции, морские ветряные электростанции, суда и нефтегазопроводы, а также основным методом аварийного и постоянного ремонта подводных конструкций. С углублением освоения океана важность подводного ремонта крупных морских инфраструктурных объектов становится все более очевидной. Ранее подводная сварка в основном полагалась на метод «послесварочного отбора проб», то есть после завершения сварки вырезались образцы и возвращались в лабораторию для анализа. Как пояснил ключевой член команды Ляо Хайпэн, этот метод из-за отсутствия данных о процессе затрудняет определение конкретных переменных окружающей среды, влияющих на качество сварки, что приводит к тому, что понимание отраслью таких проблем, как эволюция микроструктуры сварного шва под водой, зарождение трещин и деформационное разрушение, долгое время основывалось на послесварочных вне-позиционных предположениях.
Для преодоления этого ограничения команда предложила разработать установку для нейтронографических исследований подводной сварки in situ, направленную на создание в лабораторных условиях наблюдательного устройства с высокой проникающей способностью, позволяющего проводить наблюдение in situ за процессом сварки путем моделирования реальной морской подводной среды. Ду Вэньтин отметила, что наблюдение in situ позволяет в режиме реального времени отслеживать динамические изменения микроструктуры материала в процессе сварки и на этой основе создать замкнутую систему обратного вывода технологических параметров, исходя из требований к свойствам сварного шва.
За более чем три года интенсивных исследований команда последовательно решила такие технические проблемы, как изготовление подводной сварки в экстремальных условиях и координация работы сварочной установки in situ с крупным спектрометром. Команда инновационно использовала тяжелую воду (D₂O) вместо обычной воды (H₂O) для моделирования подводной среды, спроектировала канал входа нейтронного пучка, позволяющий нейтронам проходить по траектории без помех со стороны водной среды; разработала новую стратегию наблюдения in situ для получения закономерностей эволюции микроструктуры в разных положениях и направлениях; а также точно адаптировала самостоятельно разработанное оборудование для подводной сварки к спектрометру конструкционных материалов, создав первую в мире установку для исследований подводной сварки in situ.
Ван Чжэньминь заявил, что установка фокусируется на динамической эволюции микроструктуры и поля остаточных напряжений в процессе подводной сварки, впервые раскрывая механизм реального времени взаимодействия напряжений и фазовых превращений при подводной сварке в условиях многократных сложных термических циклов, что может предоставить прямые экспериментальные доказательства для оптимизации технологии подводной сварки и оценки безопасности конструкции сварного шва. В процессе разработки команда, используя преимущества высокой проницаемости и разрешения нейтронной дифракции, реализовала динамическое наблюдение in situ эволюции микроструктуры сварочной ванны при подводной сварке, преодолев ограничения традиционного послесварочного вне-позиционного анализа, что сделало возможным динамическое построение точной модели отображения «технология-структура-свойства». Этот результат может обеспечить ключевую технологическую поддержку для сварки и ремонта крупногабаритных высокопроизводительных подводных конструкций, а также способствовать переходу подводной сварки от «искусства», основанного на опыте, к «науке», управляемой данными.
