子長分輸站管線焊接電弧偏吹原因分析及克服措施

　　摘 要：分析了管線焊接時電弧偏吹的產生原因，電弧偏吹的危害，現場分析確定施工中產生的電弧偏吹種類，并根據電弧偏吹產生原理，制定了克服措施，保證了焊接施工順利進行，并提高了焊接合格率。
　　關鍵詞：電弧偏吹 危害 磁偏吹 克服措施 焊接合格率
　　中圖分類號：TG44文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2012）09（a）-0077-01
　　由我單位承包施工的西氣東輸站場改擴建工程—— 子長分輸站工程，工藝安裝施工中，在焊接管線F355.6×14時，發生電弧偏吹現象，焊縫成型質量不好，且由于焊接電弧偏斜，使部分焊口焊接施工無法進行。針對存在問題，進行了電弧偏吹原因分析并制定了相應解決方案。
　　1 電弧偏吹產生的原因分析
　　1.1 名詞解釋
　　焊接電弧：電弧是一種氣體導電現象，電弧中的帶電粒子主要依靠氣體空間的電離和電極的電子發射兩個物理過程所產生的，焊接電弧是電極和熔池間的柔性氣體導體。電弧偏吹：當電弧周圍存在一些干擾因素，電弧中心軸線偏離焊條、鎢極、焊絲的中心軸線，即產生電弧偏吹現象。
　　1.2 電弧偏吹原因分析
　　1.2.1 氣流偏吹
　　氣流偏吹是由于焊接時電弧周圍氣流場的存在而造成的。電弧周圍氣流場的產生主要是由空氣對流造成的，風速過快也是造成電弧偏出的一種原因。
　　1.2.2 磁偏吹
　　磁偏吹：焊接過程中，在電極和電弧周圍及被焊金屬中產生磁場。如果這些磁場不對稱分布在電弧周圍，就會產生磁偏吹現象。產生磁偏吹的原因主要有三個方面。
　　（1）隨著電流進入工件并向工件接地點傳出時電流流動方向大小的變化，產生感應磁場。焊接電纜接在焊件一側，焊接電流只從焊件的一邊流過，使電弧兩側的磁場分布不均勻，靠近接線一側磁場增強，電弧偏向磁場弱的一邊。
　　（2）電弧周圍的磁性材料分布不對稱。在有鐵磁性物質一側，因為鐵磁性物質導磁率大，使該側空間的磁力線變稀，電弧必然偏向鐵磁物質一側。
　　（3）在進行大的鋼結構件焊接時，磁偏吹主要來自焊件的剩磁場。
　　1.2.3 其他原因引起的偏吹
　　除以上因素外，焊條藥皮薄厚不均勻和焊工施焊手法不正確也有可能造成電弧偏吹。
　　2 電弧偏吹對焊接施工質量的影響
　　電弧偏吹不但會影響焊縫成型質量，嚴重時還可能導致焊接施工無法進行。產生電弧偏吹后，焊縫產生的缺陷都會嚴重影響焊縫的質量及力學性能。
　　未焊透、未熔合的危害。未熔合和未焊透等缺陷的端部和缺口是應力集中的地方，在交變載荷作用下很可能生成裂紋。氣孔、夾渣的危害。氣孔、夾渣等體積性缺陷的危害性主要表現為降低焊接接頭的承載能力。咬邊的危害。咬邊是一種危險性較大的外觀缺陷，很容易形成應力腐蝕裂紋和應力集中裂紋。
　　西氣東輸管線輸送介質為天然氣，其平均輸送壓力為8Mpa，屬高壓危險管線，子長分輸站位于子長縣城西5km郭家坪村，十分接近人口密集區域，所焊接施工的管線焊縫必須保證沒有以上致命缺陷，保證人民的生命安全。
　　3 電弧偏吹的預防及克服措施
　　3.1 氣流偏吹的預防及克服措施
　　子長分輸站F355.6×14管線焊接為溝上焊接，焊接完成后整體下溝，因此焊接作業時，需嚴格監控環境風速。子長分輸站管線焊接屬于野外施工作業，野外環境風速較大，因此需配備密閉擋風棚，還應將管線兩端臨時封堵，以保證根焊時不產生氣流偏吹。
　　3.2 磁偏吹的預防及克服措施
　　3.2.1 施工中可能出現的磁偏吹
　　子長分輸站F355.6×14管線焊接施工時，磁偏吹出現的原因可能有以下幾種。
　　焊接時，采用焊機為直流逆變焊機。使用直流正接或直流反接接法焊接時，就會形成上述第一種磁偏吹；焊接時，焊口兩端管段的磁場分布不均勻，導致電弧周圍磁場分布不均勻，引起第二種磁偏吹；由于子長分輸站F355.6×14管線進場時為光管（未防腐管），進場后根據圖紙要求進行了機械除銹施工，而且焊接前用角磨機進行了坡口打磨。以上兩種操作會使管線內部存在部分剩磁，而一旦焊口兩端剩磁不一致時，就會出現磁偏吹現象；F355.6×14管線為無縫鋼管，其輸送介質為高壓易燃易爆氣體，若探傷采用磁性探傷法，易出現第三種磁偏吹；管線施工時，管線上方有架空380V輸電線路，電線路感生磁場作用于管線上，使管線帶磁；從而可能產生磁偏吹。
　　3.2.2 磁偏吹的預防及克服措施
　　（1）可以適當改變焊件上接地線位置，盡可能使電弧周圍的磁力線均勻分布；管子接地線不能遠距離接在管子上，應直接引至坡口附近（或直接放在坡口上），使電流在管子上形成的電流回路盡量短。通過調整接地線與管子坡口接觸部位，可減小磁偏吹現象（接地線是放在管子坡口左側還是右側或直接在坡口上，可反復試驗）靠近坡口附近的接地線走向不能跟管子平行，應與管子呈垂直狀態，防止地線上電流所形成的磁場距管子剩磁場迭加。
　　（2）沿圓周方向在坡口上方（不是坡口根部）采用電焊方法臨時點焊幾處定位焊縫，將坡口兩側管子磁場短路。定位焊縫待打底焊至該部位時用砂輪機磨掉。
　　（3）采用交流焊接代替直流焊接。當采用交流電焊接時，因變化的磁場在導體中產生感應電流，而感應電流所產生的磁場削弱了焊接電流所引起的磁場，從而控制了磁偏吹。
　　（4）改變焊接手法，在操作上適當調節運條傾角，將焊條朝偏吹方向傾斜。
　　（5）采用分段退焊法以及短弧焊法，也能有效地克服磁偏吹。
　　（6）安放產生對稱磁場的鐵磁材料，盡量使電弧周圍的鐵磁物質分布均勻。
　　（7）用反消磁法。即讓焊件產生相反磁場來抵消焊件上的剩磁，從而克服和消除磁偏吹對焊接電弧的影響。利用焊接電纜線繞在接頭兩側，通過焊接引弧時，焊接電流通過電纜繞組產生感應磁場，來抵消剩磁克服磁偏吹。消磁施焊的效果可通過下列兩種方法進行調整：在焊接電流不變時，可通過調節焊接電纜繞組圈數來對焊件產生感應磁場強度的大小進行調整，使之與剩磁場強度大小相等方向相反；在電纜繞組圈數不變時，在焊接電流允許的范圍內，改變焊接電流大小，對焊件產生的感應磁場強度的大小進行調整使之與剩磁場強度大小相等方向相反，從而消除焊接接頭處的剩磁，克服磁偏吹對焊接電弧的影響。
　　（8）管線焊接時，臨時改變管線方向，消除輸電線路感生磁場的影響。
　　3.3 其他原因引起的電弧偏吹克服措施
　　由焊條藥皮薄厚不均勻造成，可通過更換合格焊條或改變焊接手法等措施；由焊工本身焊接手法造成，可通過更換有經驗的焊工或通過現場焊接教學培訓，避免焊接時電弧偏吹的產生。
　　4 結語
　　根據電弧偏吹產生原因的不同，我們對癥下藥，通過以上方法和措施，有效的抑制了焊接作業時電弧偏吹的產生，從而順利的完成了子長分輸站施工中F355.6×14管線焊口的焊接，使管線探傷一次合格率由開始的95%，提高到了99.2%。在保證了焊口質量的同時，也確保管線運行安全及人民生命的安全。
　　參考文獻
　　[1]王勇，王引真，張德勤.材料冶金學與成型工藝[M].石油大學出版社，2005，7.
　　[2]邢文龍.克服和消除磁偏吹對焊接電弧影響的方法[EB/OL].百度文