九十六兆帕。
相当于每平方厘米承受近一吨压力。
周野手里的钛合金圆筒只有保温杯大小,却要在这种压力下保护十二节锂电芯和一套管理电路。
万米无人潜航器一共装有三千七百个电池筒。
它们分散在两侧电池舱中,任何一个失效,都可能让海水瞬间压入内部。
海水不会像漏水的水龙头一样慢慢渗进来。
高压环境下,一道几十微米的裂纹会在毫秒内扩展。筒壁向内塌陷,电芯被挤碎,短路产生的热量又可能点燃相邻模块。
研究所的压力试验舱里,三个失效样品摆成一排。
第一个在相当于九千六百米深度时出现氦泄漏。
第二个没有明显泄漏,却在保压两小时后突然失压。
第三个完成测试,拆开后才在端盖焊缝旁发现半圈细纹。
“三千七百个全有问题?”陈大川问。
电池负责人韩启明摇头:“目前抽检一百二十个,七个异常。按这个比例,至少两百个有风险。”
“抽检为什么现在才发现?”
“出厂试验压力是一百零五兆帕,全部通过。”
周野看向压力曲线。
出厂测试只保压十分钟。
海沟任务却要在九千米以下连续工作四十八小时,还要经历下潜、上浮和再次下潜。一次高压合格,不代表几十次压力循环后仍然完整。
裂纹集中在电子束焊缝外侧三到六毫米。
研究所最初把责任指向焊接机。
他们重新校准束流并提高真空度,新样品压力循环后仍在相同位置出现暗线。
同一台焊机加工另一批原材料却完全正常。
这说明焊接只是让隐患显现,并不是隐患从无到有的起点。
焊缝本身没有气孔,成分也合格。
真正开裂的是看起来完好的母材。
梁师傅拿起放大镜:“焊口没坏,旁边先裂。这就像门锁好好的,墙让人连门一起推走了。”
研究所曾尝试加厚筒壁。
厚度从四毫米提高到五点五毫米,静压强度增加,循环裂纹反而更多。
筒壁越厚,电子束焊接时内外温差越大,热影响区残余拉应力也越高。
简单堆材料并不能解决。
周野让人把一只未使用的新筒沿轴向剖开。
金相图中,焊缝附近出现一条颜色稍深的带状区域。晶粒没有明显粗化,却有细小氢化物沿轧制方向排列。
钛合金酸洗后若没有彻底除氢,少量氢会留在材料内部。
团队用热脱附仪加热三种样品。
失效筒出现明显氢峰,裂纹附近含量是正常区域的四倍。
材料牌号、强度和硬度全部合格,只有常规验收从未测量的氢暴露了差异。
常温下,它们不一定造成裂纹。
电子束焊接的热循环让氢重新聚集,高压变形又在每次下潜时反复拉扯热影响区。氢化物像一排埋在金属里的玻璃片,最终沿同一方向连接成裂纹。
问题不只在焊接。
它从筒体成形前的酸洗环节就开始了。
韩启明脸色难看:“现有三千七百个筒已经全部焊完。重新生产至少五个月,科考窗口三个月后关闭。”
更换材料来不及。
重新焊接会把氢和残余应力再折腾一次。
他们必须先从三千七百个外观完全相同的筒中,找出真正危险的那些。
现有氦检只能发现已经贯通的裂纹。
大多数隐患还藏在金属内部。
超声探头受圆筒曲率影响,焊缝回波会盖住几百微米的早期裂纹。
荧光渗透也看不见内部氢化物。
周野要求检测方法必须不拆端盖、不损伤密封面,并能在一分钟内完成,否则三千七百只根本赶不上三个月后的任务。
x射线能看气孔,却不擅长识别与射线方向平行的闭合裂纹。
周野把一只筒放进温控箱,先降到零下二十度,再用线圈对焊缝附近进行一秒感应加热。
完整金属导热均匀。
若内部存在裂纹,热流会在裂纹边缘绕行,表面红外图像将出现极小温差。
第一只合格筒,温度环平滑扩散。
第二只已知缺陷筒,焊缝外侧出现一道弯曲冷线。
第三只待检筒,红外图像没有冷线。
可当感应频率提高后,另一侧突然出现两个暗点。
不是裂纹。
是材料内部成串的氢化物。
它们尚未连成裂纹,却可能在下一次压力循环中一起张开。
改变加热频率后,团队看见了氢化物在筒壁深度方向的分布。
三千七百个电池筒,需要筛出的不只是已经坏的。
还包括那些正在排队开裂的。