الصين تضع رسميًا أول جهاز في العالم لدراسة اللحام تحت الماء باستخدام حيود النيوترونات في الموقع

أخبار ar.wedoany.com، في الأول من يوليو، تم وضع أول جهاز في العالم لدراسة اللحام تحت الماء باستخدام حيود النيوترونات في الموقع، والذي طورته الصين ذاتيًا، حيز التشغيل على مطياف مواد الهندسة في مصدر النيوترونات النبضي الصيني، وتم إكمال أول تجربة مراقبة في الموقع لعملية اللحام تحت الماء. تم تطوير هذا الجهاز بشكل مشترك من قبل فريق البروفيسور وانغ تشن مين من جامعة جنوب الصين للتكنولوجيا وفريق لي شياو هو ودو ون تينغ من المركز العلمي لمصدر النيوترونات النبضي الصيني، بينما تولت شركة تشنهاي للذكاء التكنولوجي (تشوهاي) المحدودة مسؤولية التصنيع.

يُعد اللحام تحت الماء أحد التقنيات الأساسية الحاسمة للتصنيع والصيانة في الموقع للهياكل الكبيرة تحت الماء، مثل محطات الطاقة النووية، ومزارع الرياح البحرية، والسفن، وخطوط أنابيب النفط والغاز، كما أنه الوسيلة الرئيسية لإجراء الإصلاحات الطارئة والدائمة للهياكل تحت الماء. مع تزايد عمليات التنمية البحرية، تبرز أهمية الصيانة تحت الماء للبنية التحتية البحرية الكبرى بشكل متزايد. في الماضي، كان اللحام تحت الماء يعتمد بشكل أساسي على طريقة "أخذ العينات بعد اللحام"، أي قطع عينة بعد الانتهاء من اللحام وإعادتها إلى المختبر لفحصها. أوضح لياو هاي بينغ، العضو الأساسي في الفريق، أن هذه الطريقة، بسبب افتقارها إلى بيانات العملية، تجعل من الصعب تحديد المتغيرات البيئية المحددة التي تؤثر على جودة اللحام، مما أدى إلى اعتماد الصناعة لفترة طويلة على التخمينات بعد اللحام لفهم قضايا مثل تطور البنية المجهرية لمفاصل اللحام تحت الماء، ونشوء التشققات، وفشل التشوه.

لمعالجة هذا القيد، اقترح الفريق تطوير جهاز لدراسة اللحام تحت الماء باستخدام حيود النيوترونات في الموقع، بهدف بناء جهاز مراقبة ذي قدرة اختراق عالية في بيئة معملية، لمحاكاة البيئة البحرية الحقيقية تحت الماء وإجراء مراقبة في الموقع لعملية اللحام. أوضحت دو ون تينغ أن المراقبة في الموقع تسمح بمراقبة التغيرات الديناميكية في البنية المجهرية للمواد في الوقت الفعلي أثناء عملية اللحام، وبناءً على ذلك، يمكن إنشاء نظام حلقة مغلقة يستنتج معايير العملية من متطلبات أداء وصلة اللحام.

بعد أكثر من ثلاث سنوات من البحث والتطوير، تمكن الفريق من التغلب على العديد من التحديات التقنية، بما في ذلك تصنيع معدات اللحام تحت الماء في ظروف تشغيلية قاسية، والتنسيق بين جهاز اللحام في الموقع والمطياف الكبير. ابتكر الفريق استخدام الماء الثقيل (D₂O) بدلاً من الماء العادي (H₂O) لمحاكاة البيئة تحت الماء، وصمم قناة دخول لحزمة النيوترونات تسمح بنقل الحزمة دون تدخل من الماء؛ وطور استراتيجية جديدة للمراقبة في الموقع للحصول على قوانين تطور البنية المجهرية في مواقع واتجاهات متعددة؛ وقام بضبط وتكييف معدات اللحام تحت الماء المطورة ذاتيًا بدقة مع مطياف مواد الهندسة، مما أدى إلى بناء أول جهاز في العالم لدراسة اللحام تحت الماء في الموقع.

أشار وانغ تشن مين إلى أن هذا الجهاز يركز على التطور الديناميكي للبنية المجهرية ومجال الإجهاد المتبقي أثناء عملية اللحام تحت الماء، وكشف لأول مرة عن آلية الاقتران في الوقت الفعلي بين الإجهاد وتحول الطور تحت دورات حرارية معقدة متعددة أثناء اللحام تحت الماء، مما يمكن أن يوفر أدلة تجريبية مباشرة لتحسين عملية اللحام تحت الماء وتقييم سلامة هيكل وصلة اللحام. خلال عملية التطوير، استفاد الفريق من مزايا حيود النيوترونات العالية الاختراق والدقة العالية، لتحقيق مراقبة ديناميكية في الموقع لتطور البنية المجهرية لحوض اللحام تحت الماء، مما كسر القيود المفروضة على التحليل التقليدي بعد اللحام، وجعل من الممكن بناء نموذج دقيق لربط "العملية - البنية - الأداء" بشكل ديناميكي. يمكن لهذا الإنجاز أن يوفر دعمًا تقنيًا أساسيًا لتصنيع وإصلاح مكونات هيكلية كبيرة الحجم وعالية الأداء تحت الماء، ويدفع عجلة تحول اللحام تحت الماء من "حرفة" تعتمد على الخبرة إلى "علم" مدفوع بالبيانات.