李春奎

（錦州石化公司，遼寧 錦州 121001）

壓力管道焊接的消磁辦法及應用

李春奎

（錦州石化公司，遼寧 錦州 121001）

壓力管道坡口“帶磁”是焊接時經常遇到的困難，在焊接時，會出現電弧燃燒不穩(wěn)定、引弧困難、電弧偏離、液體金屬從熔池中濺出，造成多氣孔、未焊透、未熔合等重大焊接質量隱患。本文針對錦州石化公司工程公司在焦化裝置大修施工時出現的焊接偏弧現象，對管道內偏弧進行分析，并采取了合適的消磁方法。

管道焊接；偏??；消磁

壓力管道安裝中，會遇到焊接時偏弧現象，給焊接操作帶來很大的麻煩。2013年9月，錦州石化公司焦化裝置大修中，焦炭塔塔底管線管壁變薄，需更換彎頭和部分管線。在進行氬弧打底組對焊接時出現了異常情況，氬弧焊絲被坡口邊緣的強烈磁性吸引，產生顫震和粘連。改用焊條點固焊時，起弧后，坡口內電弧無法正常點燃，焊接電弧呈“四周噴射”狀，熔化的熔滴從坡口向外飛濺，焊條也緊粘在坡口上，不能正常焊接。

1 管道焊接產生偏弧的原因分析

在進行壓力管道焊接施工過程中，引發(fā)偏弧的主要原因是管道中存在剩磁。剩磁可以劃分為感應磁性與工藝磁性兩種形式。產生感應帶磁大致有以下幾種因素：（1）管材熔煉制造過程。（2）管材存放位置有強磁場。（3）電磁起重機吊裝。（4）螺旋焊縫的無損檢測。（5）鋼管接近強力供電線放置。

產生工藝帶磁大致有以下幾種因素：（1）焊口受加熱處理過程時產生的磁力線的影響。（2）磨光機強力打磨，引起坡口帶磁。（3）磁性夾具的影響。（4）用直流電焊接管道時產生的磁場。（5）管材堆放位置受外部環(huán)境的影響。（6）管內介質高速流動，與管內壁摩擦產生的靜電產生的磁場。

2 發(fā)生偏弧問題的影響及危害

在壓力管道安裝作業(yè)過程中，偏弧現象導致無法正常施焊，給管道焊接帶來了很大的影響及危害。具體表現為： （1）采用氬弧焊接時，氬弧焊絲粘連到坡口上。（2）根焊過程中，造成焊接電弧嚴重偏弧，呈現大量飛濺，聲音異常。（3）不能形成熔池，母材與焊材不能融合，焊縫不能成型。（4）造成電弧燃燒不充分、不穩(wěn)定，出現咬邊、未熔合、未焊透等缺陷。（5）熔池中混入空氣，出現氣孔，呈蜂窩狀。如不進行妥善處理，執(zhí)意“堆砌”成焊縫，焊縫因存在氣孔，強度和力度降低，直接影響壓力管道的性能。

3 消磁工藝與方法

管道消磁原理就是在壓力管道外部施加一個與管道磁性相反、大小相等的磁場，或者利用工具將管道的磁力線聯(lián)通，使管道的磁場強度等級為弱磁。具體情況如見表1。

表1 磁場感應強度與焊接關系

對于焊接之前進行的消磁處理來說，管道消磁應按照以下順序進行：（1）利用磁力計確定管道剩磁的大小和方向。（2）選擇合適的消磁方法。（3）準備好所需的設備、工具。（4）對帶磁壓力管道對接處進行處理。（5）經過技術處理之后再對剩磁量進行檢測，判斷是否適合焊接。

結合施工現場消磁方法，帶磁管道的消磁方法主要有以下七種：（1）搭橋法。 搭橋法工作原理是利用磁鐵在兩極顯磁性，而在磁鐵內部不顯磁性的特性，將兩個磁體用導磁金屬聯(lián)通，使之成為一個整體，此時焊縫根部位置相當于該磁體的內部，因而不顯磁性。具體做法為：用厚度3mm左右鋼板或者管材制作一個夾套板，如圖1所示。要求夾套板的弧度和管口的弧度一致，并緊貼在管口四周，在夾套板中間割2～4個用于點固焊的開槽口，便于點固焊接。在夾套板末端焊四個翼板，鉆四個圓孔，便于用螺栓緊固連接。焊接前，用夾套板將管口固定住，在開槽處進行點固焊接。焊接時，熔池深度不宜超過管道壁厚的1/3，否則可能被磁性吸附至管口內壁上。再旋轉移動夾套板，繼續(xù)點固焊。從開槽處對稱點固焊接幾段后，坡口內偏磁場幾乎消失，可去掉夾套板繼續(xù)焊接。（2）利用專業(yè)消磁設備。 目前市場上已有成型的消磁設備，此種設備操作簡單，可在設備上實現磁場極性轉換，其工作原理是利用焊接整流器或者變壓器作為電源，調節(jié)輸出電流，在管道外部形成一個與管道磁性相反、大小相等的磁場，用磁力計檢測管道磁場強度，當低于20GS時，可滿足焊接需求。近年來在施工作業(yè)中被廣泛應用。（3）直流電繞線組法。在磁化的管道上纏繞直流電焊把線，與焊接變流器按順序連接，保障磁場作用的方向同鋼管磁場的作用方向呈相反狀態(tài)。焊接作業(yè)時電焊把線通過電流，產生磁性，調整電流大小和方向，抵消磁化管道本體的磁性。應用磁力計，對鋼管剩磁磁場的方向、大小等參數進行確定。在初始進行消磁過程中，電流約有80～110A；當電源接通后，放入磁力計，觀察磁力計的數值。當管道磁場強度小于要求值時，緩慢的減小電流至零。斷開電源后可以焊接。（4）交流電繞線組法。交流電消磁方法是用一根焊把線纏繞在焊縫兩側的管道上，并將鋼絲接入到回路中。鋼絲要安裝在石棉磚等具有絕緣性、阻燃性的墊板上。通過鋼絲的作用可以優(yōu)化電流大小來控制消磁磁場。鋼絲被加熱一段時間后熔斷。對于整個熔斷的時間，與鋼絲的長度、直徑、電流值等相關；當鋼絲被熔斷之后，可以利用磁力計對剩磁進行檢測，如果消磁效果不佳，則可以反復消磁。（5）磁鐵消磁方法。磁鐵消磁方法主要包括電磁鐵、永久性磁鐵兩種形式。一般用在已對接好的對好口的管道上。電磁鐵消磁時，將電磁鐵的N級一端與帶有磁性的S級鋼管邊緣相連接，同時管磁性N級與磁鐵的S級相連接。通電后，先用磁力計檢測管道的磁場強度和方向。隨著調節(jié)電流來改變磁場強度，改變電源的正負極來改變磁場方向。滿足焊接條件后立即焊接。

圖1

永久性磁鐵消磁時，先利用磁力計確定鋼管的磁場方向，再確定下永久性磁場方向，使磁鐵磁極和管道磁極相反。如果永久性磁鐵磁性強度不夠，可以將磁鐵連接起來使用，滿足消磁的效果。當管道的對接位置完成消磁之后，就要對焊縫立即進行焊接。焊完后將磁鐵移動到下一點固焊區(qū)間，為了保證消磁的效果，盡量使磁鐵坡口；移動磁鐵時，要順著管道表面滑動，這樣可以達到更好的效果。當所有的消磁工序完成之后，再用磁力計測量剩磁多少。（6）升溫法。此種方法主要針對帶磁性不大的管道。管道組對完以后，可以用氧乙炔火焰或者電加熱帶加熱坡口，把管道加熱到居里點以上。冷卻后，管道內剩磁消失。但加熱到居里點以上的溫度相當于對管道進行了熱處理，改變了管道的金屬性能和屬性。違背了現行國家標準。在室外焊接時，焊接的勞動條件惡劣，將焊件加熱并維持到居里點溫度以上，有著相當大的難度，且焊接操作極難掌握，合格率低。如果加熱溫度不高，消磁作用不大。（7）清洗法 。有些壓力管道帶有弱磁，焊接時也會出現偏弧、熔池飛濺等情況，是由于焊口表面滲入四氧化三鐵，采用丙酮等試劑清洗焊口。點焊時，用手錘輕輕敲擊管口外壁破壞帶磁管道磁場的磁力線，最終達到滿足焊接的條件。

4 結語

通過對消磁方法的分析，此次焊接采用了搭橋法，多點焊接后，坡口處磁力基本消失。逐步打磨掉最初質量不好的焊縫，重新根焊。根焊完成后，進行填充、蓋面焊接時，沒有發(fā)生偏弧現象。經射線探傷檢測，合格。通過此法，簡單、有效，成功的解決了這次施工出現的偏弧問題。在今后壓力管道施工中，管線更換、管線整改作業(yè)會越來越多。同時遇到管道剩磁現象也會時有發(fā)生。應結合現場的實際情況，選擇簡單、可操作的消磁方法，為焊接質量提供保障。

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