fr.wedoany.com Rapport : Un projet de recherche coordonné par l'Institut fédéral allemand pour la recherche et l'essai des matériaux (BAM) a permis d'augmenter la résistance à la fatigue des soudures de composants en acier à haute résistance des éoliennes offshore de 50 % à 140 %, en utilisant un nouveau métal d'apport à basse température de transformation (LTT) comme consommable de soudage. Les éoliennes offshore sont constituées de nombreux composants soudés et subissent des contraintes cycliques extrêmes dues aux vagues et au vent en mer, en particulier au niveau des zones de soudure. Traditionnellement, le processus de soudage modifie la microstructure du matériau et génère des contraintes résiduelles de traction nocives, limitant ainsi l'exploitation du potentiel d'allègement des aciers à haute résistance.
L'équipe de recherche a utilisé un métal d'apport spécial à basse température de transformation (LTT). Cet alliage modifie la microstructure de la soudure lors du refroidissement, réduisant considérablement les contraintes résiduelles de traction et, dans certains cas, générant même des contraintes résiduelles de compression favorables, contrant ainsi la formation de fissures de fatigue. L'étude a porté sur des composants typiques en acier à haute résistance dotés de renforts structurels supplémentaires, qui font partie des éléments les plus sollicités en fatigue dans les tours et les structures de support des éoliennes. Selon la conception et la géométrie de la soudure, la résistance à la fatigue a été améliorée de 50 % à 140 % par rapport aux soudures traditionnelles. L'application stratégique d'une passe de soudure LTT supplémentaire dans les zones de concentration de contraintes de la soudure s'est avérée particulièrement efficace.
« En particulier dans les éoliennes offshore, la résistance à la fatigue des soudures est un facteur clé déterminant la durée de vie », explique Martin Hübner, auteur principal de l'étude au centre de compétence Wind@BAM. « Nos résultats montrent le potentiel de supporter en toute sécurité des charges plus élevées et des éoliennes plus grandes, sans nécessiter de traitements post-soudage longs et coûteux. » L'un des principaux avantages de ce procédé est que l'effet recherché est obtenu directement pendant le soudage, éliminant ainsi des étapes de travail supplémentaires, ce qui le rend attractif pour les applications industrielles. À l'avenir, l'utilisation ciblée de matériaux d'apport LTT offre également des possibilités de réparation et de mise à niveau des soudures existantes.
Actuellement, les résultats sont discutés au sein de groupes d'experts et de comités en vue de leur intégration dans les normes réglementaires. Ces découvertes ne s'appliquent pas seulement à la fabrication d'éoliennes, mais aussi à la construction mécanique, à la construction en charpente métallique, au génie automobile, ainsi qu'aux grandes grues spécialisées nécessaires à la future construction de parcs éoliens. Ce projet a été mené en collaboration avec l'Institut Fraunhofer pour la mécanique des matériaux (Fraunhofer IWM) et l'Association de recherche de la Société allemande de soudage et des procédés associés (DVS), et a été financé par le ministère fédéral de l'Économie et de l'Énergie dans le cadre du programme de recherche industrielle collective (IGF).
