维度网讯，一项由德国联邦材料研究与测试研究所（BAM）协调的研究项目，通过采用新型低转变温度（LTT）填充金属作为焊接耗材，将海上风力发电机高强度钢部件的焊缝疲劳强度提升50%至140%。海上风机由众多焊接部件构成，承受着海上风浪带来的极端循环应力，尤其是焊缝区域。传统上，焊接过程会改变材料微观结构并产生有害的拉伸残余应力，限制了高强度钢轻量化潜力的利用。
研究团队使用特殊的低转变温度（LTT）填充金属，这种合金在冷却过程中会改变焊缝微观结构，显著降低拉伸残余应力，甚至在某些情况下产生有利的压缩残余应力，从而抵消疲劳裂纹的形成。研究针对带有额外结构加强的典型高强度钢部件进行了调查，这些部件是风机塔筒和支撑结构中承受最高疲劳应力的部分之一。根据设计和焊缝几何形状，疲劳强度较传统焊缝提高了50%至140%。在应力集中的焊缝区域额外施加一道策略性布置的LTT焊道，被证明特别有效。
“特别是在海上风机中，焊缝的疲劳强度是决定使用寿命的关键因素，”Wind@BAM能力中心的研究主要作者Martin Hübner解释道。“我们的结果显示，在无需耗时且昂贵的焊后处理工艺的情况下，安全实现更高载荷和更大风机的潜力。”该工艺的一个核心优势在于，所需效果在焊接过程中直接实现，省去了额外工作步骤，使其在工业应用中具有吸引力。展望未来，针对性地使用LTT填充材料也为修复和升级现有焊缝提供了可能性。
目前，相关结果正在专家小组和委员会中讨论，以探索将其纳入监管标准。这些发现不仅适用于风机制造，还适用于机械工程、钢结构建筑、汽车工程以及未来风电场建设所需的大型专用起重机。该项目与弗劳恩霍夫材料力学研究所（Fraunhofer IWM）和德国焊接与相关工艺协会（DVS）研究联合会合作进行，并作为工业联合研究（IGF）计划的一部分由联邦经济与能源部资助。
