科技日报讯 （记者叶青）7月1日，我国自主研发的、世界首套水下焊接原位中子衍射研究装置在中国散裂中子源工程材料谱仪上投入使用，并顺利完成首次水下焊接过程原位观测实验。这标志着我国在水下焊接过程微观结构实时观测与核心机理揭示手段方面取得重大突破。
记者了解到，该装置由华南理工大学教授王振民团队联合中国散裂中子源科学中心李小虎、杜文婷团队共同研发，振海智能科技（珠海）有限公司负责制造。
水下焊接是核电、海上风电、油气管线等水下结构物原位制造和修复的关键技术之一。以往研究主要依赖“焊后取样”方式，即在水下完成焊接后截取样本返回实验室检测。“该方式缺乏过程数据，难以明确影响焊接质量的具体环境变量，导致业界对水下焊缝组织演化、裂纹萌生、形变失效等‘黑箱’问题的认知，长期依赖焊后离位推测。”团队核心成员廖海鹏说。
该装置旨在充分利用中子衍射高穿透、高分辨的独特优势，在实验室环境中构建一个“水下超级放大镜”，对水下焊接过程进行原位观测。“原位观测，即在焊接过程中实时监测材料微观结构的动态变化，明确微观组织与残余应力场的动态演化，最终建立起从焊缝性能需求倒推工艺参数的闭环体系。”杜文婷介绍。
团队先后攻克极端工况水下焊接工艺、原位焊接装置与大型谱仪协同联动等核心技术难题。他们创新性地采用重水（D2O）替代清水（H2O）模拟水下环境，优化设计中子束入射通道，可让中子束得以在无水体干扰的路径中传输；提出一种创新的原位观测策略，可获得不同位置、多个方向的微观结构演化规律；成功将自研水下焊接装备与工程材料谱仪精准适配，构建起国际首套水下焊接原位研究装置。
王振民表示，该装置彻底打破了传统焊后离位分析的局限，可揭示多重复杂热循环下水下焊接应力—相变的实时耦合机制，使得动态建立水下焊接“工艺—组织—性能”精准映射模型成为可能。
该成果不仅能为水下结构物的高性能水下焊接提供技术支撑，还将推动我国水下焊接从依赖经验的“技艺”向数据驱动的“科学”转型。
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