Soluzioni di gas per navicelle eoliche (hub): assemblaggio, trattamento termico degli ingranaggi, saldatura, taglio e brasatura delle schede elettroniche
Air Liquide è un partner imprescindibile per la produzione di navicelle (Hub) per turbine eoliche: atmosfere controllate (ALNAT™) per il trattamento termico degli ingranaggi e trattamento termico degli alberi di turbina - cementazione, nitrurazione, tempra degli ingranaggi critici - e gas protettivi (ARCAL™) per la saldatura strutturale dei telai. I nostri servizi includono audit di sicurezza, ottimizzazione dei processi e formazione del personale.
Le nostre soluzioni per la produzione di navicelle
Rendi più affidabile il cuore delle turbine eoliche. Dalla cementazione degli ingranaggi ad alte prestazioni alla saldatura del telaio: Air Liquide offre soluzioni integrate e competenze nel campo del trattamento termico, una gamma di gas per saldatura e taglio, nonché gas per la produzione di schede elettroniche che consentono ai clienti di garantire la durata delle loro navicelle.
Hai domande sulle nostre soluzioni di gas per la produzione di navicelle (hub)?
I nostri esperti ti assistono nel tuo progetto, in qualsiasi parte del mondo, proponendoti le soluzioni più adatte alle tue esigenze.
Soluzioni di gas ed esperienza industriale di Air Liquide al centro delle prestazioni della navicella
La realizzazione di una navicella (Hub) è una sfida ingegneristica in cui si fondono metallurgia, meccanica, elettronica e sicurezza. Il nostro ruolo è quello di contribuire a garantire l’affidabilità di ogni fase di questa costruzione complessa.
- Ingranaggi: indurimento superficiale (Cementazione/Nitrurazione).
- Struttura: saldatura MAG ad alte prestazioni del telaio.
- Montaggio: taglio dei componenti.
- Schede elettroniche: brasatura a rifusione SMD e a onda selettiva
- Servizi: audit, sicurezza e ottimizzazione (TCO).
Trattamento termico degli ingranaggi e degli alberi di turbina
Componenti critiche della navicella, gli ingranaggi di trasmissione delle turbine eoliche, realizzati principalmente in acciaio legato tipo 18CrNiMo7-6, sono soggetti a sollecitazioni estreme in termini di coppia, fatica e vibrazioni. Per mantenere le proprie proprietà meccaniche, ovvero per resistere a cicli di fatica intensi e aumentare la durata di vita utile, i denti degli ingranaggi devono avere una superficie eccezionalmente indurita pur conservando un nucleo duttile. Questi processi garantiscono la longevità dei moltiplicatori anche in presenza di venti turbolenti e ambienti corrosivi.
I trattamenti più comuni sono la cementazione o la nitrurazione. A volte si può ricorrere anche alla carbonitrurazione.
Per i trattamenti termici, Air Liquide fornisce i gas della gamma ALNAT™, con rigorosi livelli di purezza necessari a garantire un’atmosfera protettiva perfetta che prevenga l’ossidazione e assicuri una struttura martensitica dura e resistente.
Cementazione gassosa
La tempra superficiale degli ingranaggi può essere effettuata in atmosfera gassosa o a bassa pressione:
- La cementazione gassosa consiste nell'arricchire la superficie dell'acciaio con uno strato di carbonio riscaldando il pezzo in un’atmosfera controllata composta da gas vettore (Azoto/Metanolo) e gas di arricchimento (Propano/Metano). Questo processo offre un’eccellente ripetibilità e un’elevata capacità di carico per ingranaggi di turbine eoliche di grandi dimensioni. Il suo principale vantaggio sta nella sua comprovata padronanza tecnologica, che permette di raggiungere in modo omogeneo strati con spessori significativi.
- La cementazione a bassa pressione (Low Pressure Carburising) prevede l’iniezione di acetilene sottovuoto per arricchire l’acciaio senza alcuna ossidazione interna, garantendo un’integrità strutturale superiore dei denti degli ingranaggi. Questo processo consente l’utilizzo della tempra a gas (N2).
Nitrurazione e carbonitrurazione
La nitrurazione viene utilizzata anche per alcuni ingranaggi grazie alla sua stabilità dimensionale, poiché viene eseguita a bassa temperatura (500 °C), evitando così costose rettificazioni finali. È perfetta per i pezzi di precisione o per quelli che devono mantenere la loro durezza in caso di surriscaldamento accidentale, utilizzando principalmente l’Ammoniaca (NH3) come fonte di azoto. Sebbene lo strato indurito sia più sottile di quello ottenuto con la cementazione, offre una resistenza superiore à l’usura, al grippaggio e alla corrosione.
Anche la carbonitruration è un processo applicabile, anche se è meno comune sugli ingranaggi di potenza di grandi dimensioni (moltiplicatori) rispetto ai piccoli componenti di precisione dei sistemi di orientamento (pitch/yaw). Questo processo combina l’iniezione di carbonio e di ammoniaca (NH3) per indurire la superficie degli acciai meno legati, aumentando la resistenza all’usura. Questo processo ibrido, eseguito a temperatura moderata (850 °C), limita le deformazioni rispetto alla cementazione convenzionale, garantendo al contempo una maggiore stabilità termica durante l’uso.
Tempra a gas
Questi trattamenti possono essere seguiti da una tempra degli ingranaggi e da un rinvenimento, per ottenere una superficie molto dura mantenendo al contempo un cuore tenace.
La tempra degli ingranaggi può quindi essere effettuata in olio o sotto pressione di gas. Quest’ultima riduce al minimo le deformazioni geometriche grazie al raffreddamento omogeneo con azoto (N2), riducendo drasticamente i costi di rettifica finali. Garantisce una superficie in perfette condizioni, senza ossidazione né residui oleosi, eliminando le fasi di lavaggio con prodotti chimici inquinanti. Infine, la sua elevata ripetibilità garantisce una qualità metallurgica costante, essenziale per la longevità degli ingranaggi delle turbine eoliche.
Più nello specifico, la tempra a induzione consente il trattamento localizzato di determinati denti degli ingranaggi (per esempio per le riparazioni).
Rinvenimento
Il rinvenimento contribuisce a stabilizzare la struttura in acciaio riscaldando i pezzi tra i 150 °C e i 200 °C per eliminare le tensioni di tempra senza compromettere la durezza superficiale. Si esegue idealmente in atmosfera di Azoto (N2) o sotto vuoto parziale per evitare ossidazioni o scolorimenti dei denti dell’ingranaggio. Quest’ultimo passaggio è fondamentale per garantire la robustezza del nucleo del componente, consentendogli di resistere ai carichi ciclici estremi della turbina eolica. Il trattamento termico in atmosfera di Azoto (N2) consente una maggiore efficienza di trasferimento del calore (convezione forzata), garantendo un riscaldamento più rapido e uniforme degli ingranaggi di grandi dimensioni. Si tratta di una soluzione più economica in termini di investimento e manutenzione, che offre al contempo una protezione sufficiente contro l’ossidazione dei materiali trattati, mantenendo un aspect metallico pulito. Ciò consente di garantire la durezza finale ottimizzando al contempo i tempi del ciclo di produzione.
Infine, per migliorare la resistenza alla fatica e la precisione geometrica, a volte possono essere necessari ulteriori trattamenti del materiale, comme la granigliatura (compressione superficiale) e la lavorazione meccanica.
Trattamento criogenico
Il trattamento criogenico è un processo termico avanzato, realizzato in atmosfera controllata tramite azoto liquido (LIN) a bassissime temperature (spesso inferiori a -80 °C). L'obiettivo principale è indurre una completa trasformazione microstrutturale, convertendo l'austenite residua (AR), una fase instabile post-tempra, in martensite. Questa transizione martensitica stabilizza la struttura e ottimizza le proprietà meccaniche del materiale, in particolare la durezza, la resistenza all'usura e la stabilità dimensionale.
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Saldatura del telaio e dell’hub (Mozzo)
Il telaio della navicella e il mozzo sono gli elementi chiave della turbina eolica. L’assemblaggio mediante saldatura ad arco di queste imponenti strutture in acciaio non ammette punti deboli. Air Liquide ha sviluppato la gamma di gas ARCAL™ per soddisfare specificamente queste diverse esigenze. Per saldature strutturali profonde sul telaio, su materiali spessi, l’utilizzo di ARCAL™ Force migliora la velocità di penetrazione con la sicurezza richiesta da questo tipo di struttura.
Taglio Laser di componenti interni e coperture
Oltre al telaio principale, la navicella di una turbina eolica ospita centinaia di componenti metallici secondari: strutture del pavimento, supporti per i quadri elettrici, sistemi di raffreddamento e carter protettivi. Questi componenti, spesso realizzati in acciaio inossidabile o alluminio di spessore sottile o medio, richiedono un’elevata precisione geometrica per agevolare l’assemblaggio finale. Il taglio laser è il processo ideale per soddisfare questi requisiti di precisione. Air Liquide ha sviluppato la gamma di gas LASAL™, la soluzione di riferimento per il taglio laser. Utilizzando l’azoto ad alta pressione (LASAL™ 2001) come gas di assistenza per gli acciai inossidabili, si ottengono tagli netti, senza alcuna ossidazione sul bordo. Ciò consente di verniciare o saldare i pezzi immediatamente, senza alcuna operazione preliminare di levigatura o sverniciatura. Per gli acciai al carbonio, l’ossigeno (LASAL™ 2003) massimizza la velocità di taglio. Questa tecnologia garantisce ai produttori di apparecchiature un’elevata produttività e componenti "pronti per il montaggio" sulla linea di assemblaggio delle navicelle.
Assemblaggio di schede elettroniche
L’assemblaggio delle schede elettroniche per gli impianti eolici (sistemi di controllo in cabina e regolazione del generatore) deve soddisfare requisiti di affidabilità estremamente rigorosi. Queste schede devono resistere a vibrazioni costanti, cicli termici intensi e talvolta ad un’atmosfera salina. Il processo si basa in genere sulla tecnologia a montaggio superficiale (SMD) per i componenti miniaturizzati, integrata dall’inserimento di componenti a foro passante per i connettori di alimentazione e i condensatori robusti. È qui che entra in gioco la brasatura a onda "sotto azoto", che consiste nel sostituire l’aria ambiente con un gas inerte all’interno della macchina a onda. Ciò offre tre vantaggi principali per la sopravvivenza di una turbina eolica in mare o ad alta quota:
- Eliminazione dell’ossidazione: l’azoto previene la formazione di "dross" (scorie di stagno ossidato). I giunti saldati sono più puri, più lucidi e privi di microporosità.
- Bagnatura superiore: lo stagno liquido si distribuisce meglio sui cuscinetti di rame, garantendo un legame meccanico più robusto contro le vibrazioni del generatore.
- Riduzione dei ponti di saldatura: minimizzando le tensioni superficiali, l’azoto riduce drasticamente il rischio di cortocircuiti tra le piste, che è un punto critico per la sicurezza antincendio nella navicella.
L’utilizzo dell’azoto riduce significativamente il rischio di guasti costosi, evitando così complessi interventi umani in condizioni estreme.
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Logistica e fornitura affidabili
Per la produzione di navicelle per turbine eoliche è fondamentale disporre di una filiera di approvvigionamento affidabile, poiché ogni interruzione della linea produttiva comporta costi elevati.
Air Liquide garantisce la sicurezza dei tuoi flussi industriali con una logistica su misura, adatta ai tuoi ritmi di produzione. Per i tuoi impianti di trattamento termico e le tue officine, progettiamo sistemi di stoccaggio criogenico (Azoto, Argon, Ossigeno) collegati tramite telemetria per il rifornimento automatico, riducendo il rischio di esaurimento scorte. Inoltre, per consumi meno intensi, come manutenzione o interventi occasionali in loco, le nostre bombole o pacchi bombole e skid mobili offrono la massima flessibilità. Questo approccio ibrido garantisce la disponibilità del gas 24/7, e garantisce la sicurezza delle tue operazioni, dall’officina al parco eolico.
Audit di Sicurezza degli Impianti
La disponibilità delle attrezzature è fondamentale per la tua produttività. Su richiesta, i nostri esperti possono effettuare Audit di Sicurezza periodici sull’intero processo: dalla distribuzione del gas, allo stoccaggio sfuso fino al punto di utilizzo. Analogamente, per quanto riguarda il trattamento termico, i nostri specialisti nell’analisi delle atmosfere possono effettuare un’ispezione dei tuoi impianti e dei tuoi processi per individuare eventuali scostamenti nella composizione all’interno dei forni e proporre le misure necessarie per correggerli, garantendo così la qualità metallurgica di ogni lotto di ingranaggi prodotto.
Audit e ottimizzazione del processo di saldatura
Per i produttori che desiderano massimizzare la propria competitività, la semplice fornitura di gas non basta. Il nostro servizio VALUE4WELDING offre una diagnosi completa delle operazioni di saldatura dei clienti. I nostri esperti analizzano i parametri di saldatura del cliente, le portate del gas e i materiali di consumo che ha scelto sulla sua linea di produzione. L’obiettivo è identificare i costi nascosti, come i tempi di inattività, il tasso di riparazione, il consumo eccessivo di gas o materiali di consumo, e offrire soluzioni per eliminare i colli di bottiglia.
Formazione sulla Sicurezza
La fabbricazione delle navicelle prevede l’utilizzo di gas infiammabili (Idrogeno per i forni, Acetilene per il riscaldamento) o gas tossici (Ammoniaca per la nitrurazione). Il controllo dei rischi legati al gas è una priorità assoluta. Air Liquide offre moduli di Formazione sulla Sicurezza (in presenza o tramite e-learning) adatti al tuo ambiente. Formiamo il tuo personale di produzione e manutenzione sulla gestione dei fluidi criogenici. Questi corsi di formazione abilitanti permettono ai tuoi operatori di lavorare in sicurezza, riducendo il rischio di incidenti e assicurando la conformità normativa del tuo impianto.
Gas a basse emissioni di carbonio ECO ORIGIN™
Con ECO ORIGIN™, Air Liquide ti aiuta ad allineare i tuoi acquisti di gas con i tuoi obiettivi di riduzione dell’impronta di carbonio, fornendoti molecole (azoto, ossigeno, idrogeno) prodotte esclusivamente da fonti di energia 100% rinnovabile. Si tratta di uno strumento semplice e certificato, un fattore che permette di decarbonizzare la tua produzione industriale.
Perché scegliere Air Liquide come partner nel settore eolico?
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Gas di alta qualità
I nostri prodotti sono affidabili, tracciabili e progettati per soddisfare i più severi standard qualitativi, come la norma ISO 14175 per i gas di saldatura, e consentono ai produttori di rispettare i requisiti normativi e regolamentari per la realizzazione di strutture in acciaio (pali, fondazioni), il taglio o il trattamento termico. L’impiego dei nostri gas è conforme ai più elevati standard di sicurezza. -
Logistica del gas affidabile e soluzioni sostenibili
L’offerta di Air Liquide per il settore eolico garantisce una solida filiera di approvvigionamento, adatta sia a grandi progetti (sfuso, skid, reti temporanee) che ad aree isolate. Offriamo soluzioni “chiavi in mano” e a basse emissioni di carbonio (ECO ORIGIN™) per ridurre l’impatto ambientale dei tuoi progetti di costruzione e manutenzione di parchi eolici. -
Supporto specializzato durante l’intero ciclo di vita
Grazie a una rete di esperti presenti nei principali centri industriali e portuali, Air Liquide ti supporta in ogni fase: dalla prefabbricazione dei componenti (alberi, pale) e dalla costruzione delle fondamenta, fino alle innovative soluzioni per lo smantellamento e il riciclo dei parchi galleggianti a fine vita.
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