När svetsare smälter samman metaller, de använder inte alltid metaller med liknande sammansättning. Ofta, olik svetsning krävs för att skapa den mest formidabla strukturen.

Daryush Aidun, professor i maskin- och flygteknik vid Clarkson University, har kommit till Oak Ridge National Laboratorys (ORNLs) High Flux Isotope Reactor (HFIR) för att studera kvarvarande spänningar i olika metallsvetsar. Med hjälp av Neutron Residual Stress Mapping Facility (NRSF2), HFIR strållinje HB-2B, Aiduns mål är att bättre förstå hur och var spänningar fördelas i olika svetsar för att förbättra deras strukturella integritet.

"Olika svetsar uppstår när du svetsar material från två olika legeringssystem, ", sa Aidun. "Eftersom dessa material har olika egenskaper, denna typ av svetsning kan ge betydande restspänningar, känd som kvarvarande stress.

"Svetsning av olika metaller blir nu mycket viktig för petrokemisk industri och kraftindustri på grund av ekonomiska incitament. Vi måste veta var spänningar – i synnerhet dragspänningar – är fördelade i dessa svetsar och hur vi kan minimera dem."

I sitt experiment på NRSF2, Aidun studerar spänningsnivåer i rostfria och lågkolhaltiga stål före och efter att de svetsats samman.

"När vi säger stål och rostfritt stål, vi pratar egentligen om två olika metaller, " sa Aidun. "De har olika termofysiska egenskaper, som spelar en avgörande roll för deras svetsbarhet mot varandra. Särskilt påverkade är deras värmeledningsförmåga och värmeutvidgningskoefficient med avseende på kvarvarande spänningar."

Eftersom neutroner är mycket penetrerande, de är särskilt användbara för denna forskning. "Röntgenstrålar är bra för att se en millimeter eller två inuti ett material, men neutroner kan penetrera flera millimeter djupare, sade Paris Cornwell, en vetenskaplig medarbetare vid HFIR som hjälpte Aidun med hans experiment. "Detta gör att vi kan samla in mer data och se vad som händer djupt inne i en svets."

Den verkliga effekten av denna typ av forskning är långtgående, säger Aidun. "Om du till exempel svetsar rör - säg till och med något som Trans-Canada Oil Pipeline - kan du sluta svetsa olika metaller någon gång. Du måste veta var dessa restspänningar är koncentrerade. Annars, du riskerar att skapa en svag svets och stå inför ett eventuellt strukturellt fel."