Nous proposons des lasers à fibre et des solutions de soudage laser pour des soudures précises et efficaces des tours d’éoliennes en mer (offshore).
La demande de soudage à étroit chanfrein pour les tours d’éoliennes en mer
Avec l’augmentation de la consommation d’énergie et les dommages environnementaux croissants causés par les « combustibles fossiles », le réchauffement climatique menace le développement humain. La Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques a appelé à accélérer la marche vers l’atteinte de « zéro émission » liée aux combustibles fossiles d’ici 2050. Pour atteindre ces objectifs, des investissements à grande échelle dans les énergies renouvelables sont indispensables, et l’énergie éolienne est appelée à jouer un rôle clé.
En tant que source d’énergie propre, la construction de tours d’éoliennes en mer connaît une croissance rapide. La tendance pour les parcs éoliens offshore est d’augmenter la taille des turbines et de les installer dans des eaux plus profondes, plus éloignées des côtes. Les dimensions des turbines ne cessent de croître, avec des diamètres de rotor dépassant 150 mètres et des puissances moyennes d’environ 7 MW. En zone hauturière, l’impact de la houle sur les structures est difficile à maîtriser et les conditions d’exploitation se durcissent lors des tempêtes. Il en résulte une forte exigence en matière de sécurité des tours d’éoliennes, ce qui pose des défis sans précédent aux fabricants de composants de grande dimension ainsi qu’au soudage d’aciers plus épais.
Les tours d’éoliennes en mer subissent des charges de vent extrêmement irrégulières et l’effet de la turbulence marine, ce qui constitue une menace sérieuse pour leur sécurité en service. Par ailleurs, un apport thermique élevé peut provoquer une forte déformation de soudage, dont la correction est très difficile. Il est donc nécessaire de réduire la largeur du chanfrein afin d’améliorer le contrôle de l’apport de chaleur pendant le procédé de soudage et, ainsi, garantir la qualité du joint.
Le laser comme outil fiable pour le soudage à étroit chanfrein
Les récents progrès des technologies de revêtement laser ont accru le seuil de dommage laser des miroirs réfléchissants, et les scanners galvanométriques supportent désormais des puissances plus élevées. Cela permet d’utiliser un faisceau laser focalisé, oscillé par galvanomètre, à haute puissance, ce qui optimise encore l’efficacité du soudage avec fil d’apport. Cette technique réduit fortement la probabilité de défauts de manque de fusion sur les parois latérales lors du soudage à étroit chanfrein.
Laser à réseau phasé : le choix optimal pour le soudage de fortes épaisseurs
Les réseaux optiques phasés (Optical Phased Array, OPA) sont une technologie de combinaison cohérente de faisceaux qui fusionne plusieurs faisceaux laser monomodes en un faisceau de plus grande puissance. À l’aide d’un modulateur de phase contrôlant précisément la phase de chaque faisceau, on crée, dans le champ lointain, une figure d’interférence permettant la mise en forme dynamique du faisceau. Ce contrôle assure la stabilité du « trou de serrure » (keyhole) lors du soudage, ce qui améliore significativement la qualité des soudures.
Autre avantage majeur : la possibilité de modifier dynamiquement la position du foyer. La technologie peut non seulement déplacer la tache laser sur le plan XY, mais aussi ajuster la répartition d’énergie selon l’axe Z (profondeur). On optimise ainsi l’écoulement du bain de fusion et les transferts thermiques, on réduit le recours au soudage multipasse, et on diminue les incertitudes dues aux contraintes résiduelles—au bénéfice d’une meilleure résistance à la fatigue structurelle et d’une exploitation plus sûre des grandes structures, telles que les tours d’éoliennes en mer.
