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最近，德國聯邦材料研究與測試研究所(BAM)風能技術中心的一組科學家開發了一種使用激光復合焊接的方法，能夠更快、更經濟地制造風力發電鋼構塔。據悉，這種方法將焊接成本降低了90％，同時減少了風力發電塔生產過程中90％的二氧化碳排放量。
具體而言，這種新方法將一座120米高的現代風力發電鋼鐵塔的焊接時間減少了8倍(從96小時減少到不到12小時)；同時，它還可以將過程能耗從4000千瓦時減少到900千瓦時。
突破厚度限制，焊接質量更上一層樓
如今常見的現代化風力發電鋼鐵塔總長度約為700米，由厚達30毫米的鋼板通過幾層焊縫緊密連接而成。過去，人們通常使用埋弧焊來進行這項操作，但這種方法需要長達100小時才能完成。按此推算，這也將德國剩余的四個生產基地的產能限制在了每年約520座鋼構塔，僅達到德國政府對陸上風能擴張目標的一半左右。在這種不夠高效的情況下，當下德國較多的鋼塔還是從中國引進的。
過去20余年以來，激光復合焊接(一般是激光束和電弧焊接的組合)已被用于快速加工處理焊縫，而且幾乎不需要返工。它最初應用于汽車工業，能夠連接厚度為1-3mm的金屬板，隨后開始在造船工業也大展拳腳，且零件加工厚度已經達到10mm。
目前，激光復合焊接技術只需要一個焊接層，這是它的優勢之一。但是，到目前為止，它只被行業批準用于12毫米厚的板材焊接。這是因為當焊接較厚的板材時，由于重力的作用，焊縫下方的液化金屬會形成液滴，這既會危及焊縫的穩定性，又會帶來昂貴耗時的返工工序。
近年來，德國聯邦材料研究與測試研究所(BAM)的研究人員已經開發出一種解決方案來解決這個長期存在的問題。它包括在焊接區域安裝一個電磁鐵系統，通過產生所謂的洛倫茲力來抵消重力的影響，防止焊縫處形成液滴狀缺陷。這項創新能夠在使用激光復合焊接快速連接厚鋼板的同時，不影響焊接的穩定性。
電磁激光復焊新方案，場景更豐富
他們開發的激光復合焊接新方法使用電磁鐵來抵消重力的影響，以防止焊縫上形成液滴狀缺陷。
據悉，BAM風能能力中心的4位科學家正在建立他們自己的衍生公司來商業化這項技術，目標是在未來兩年內將其發展成一個可銷售的工業系統。
負責這家新公司研發的Fatma Akyel解釋稱：“專家們已經證實，我們的系統將有望顛覆風能行業。與此同時，風力發電鋼構塔只是我們這項創新的應用領域之一。這一技術在將厚壁鋼板連接在一起的許多場景中都頗具潛力，包括氫氣管道的建設，液化氣/化學品的容器，船舶和橋梁的建設。”
目前，這項工作已經得到了德國聯邦經濟和氣候行動部(BMWK)的EXIST資助計劃的支持。除了加速風力發電場的生產，這項技術還可以為游輪、管道、燃氣輪機、油箱和許多其他工業結構的制造節省時間和資金。
原標題:激光復合焊接新方法：風力發電鋼構塔生產成本與排放降低90%
浙公網安備 33010602000006號
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