Сварка без обработки повышает прочность швов морских турбин

В совместном проекте под координацией Федерального института исследований и испытаний материалов (BAM) были изучены новые сварочные материалы — так называемые присадочные металлы с низкой температурой превращения (LTT). Эти специальные сплавы так меняют микроструктуру шва при охлаждении, что растягивающие остаточные напряжения значительно снижаются. В некоторых случаях даже возникают благоприятные сжимающие напряжения, которые противодействуют образованию усталостных трещин.

Исследовались типичные высокопрочные узлы с дополнительными рёбрами жёсткости, применяемые в башнях и опорных конструкциях ветротурбин, — они относятся к наиболее усталостно нагруженным деталям. В зависимости от конструкции и геометрии шва усталостная прочность возрастала на 50–140 % по сравнению с обычной сваркой. Особенно эффективным оказался дополнительный LTT-проход, стратегически расположенный в самой напряжённой зоне шва.

Ведущий автор исследования из центра компетенций Wind@BAM Мартин Хюбнер поясняет: «Именно для морских ветротурбин усталостная прочность сварных швов определяет срок службы. Наши результаты показывают потенциал для безопасного увеличения нагрузок и строительства более крупных установок — без длительной и дорогостоящей послесварочной обработки».

Ключевое преимущество метода в том, что нужный эффект достигается прямо в процессе сварки, исключая дополнительные операции, что делает технологию крайне привлекательной для промышленности. В перспективе целенаправленное использование LTT-материалов открывает возможности ремонта и усиления уже существующих сварных соединений. Результаты, опубликованные в журнале Welding in the World, обсуждаются в профильных комитетах с целью внедрения в нормативные стандарты. Выводы актуальны не только для ветроэнергетики, но и для машиностроения, стальных конструкций, автомобилестроения и производства крупных специализированных кранов, необходимых для монтажа будущих ветропарков.