埋地輸氣管道消磁施焊方法討論

張 科，賈春龍，張 研，丁 淼

1.陜西省天然氣股份有限公司 (陜西 西安 710016)2.甘肅電投金昌發電有限責任公司 (甘肅 金昌 737109)3.中國科學技術大學熱科學和能源工程系 (安徽 合肥 230027)

埋地輸氣管道消磁施焊方法討論

張 科1，賈春龍1，張 研2，丁 淼3

1.陜西省天然氣股份有限公司 (陜西 西安 710016)
2.甘肅電投金昌發電有限責任公司 (甘肅 金昌 737109)
3.中國科學技術大學熱科學和能源工程系 (安徽 合肥 230027)

在對埋地管道進行焊接施工過程中，會經常發現管道焊口帶磁現象，導致碰口焊接作業難以正常進行，既耽誤工期，又影響焊接質量。基于陜西省天然氣公司近年來的管道碰口作業，歸納整理了管道焊口的帶磁原因，進而針對管道焊口磁性的不同，并充分考慮現場施工條件的限制，結合管道消磁經驗，提出不同的克服或消除磁性的方法。

天然氣;長輸管道;焊接;消磁

近年來，隨著管道輸送業務的不斷擴展，新建、改建、擴建埋地輸氣管道工程逐年遞增，而磁偏吹現象在管道焊接施工過程中頻頻發生，嚴重影響工程進度及焊接質量。當偏吹角度較小時，可正常施焊，當偏吹角度過大(＞45°)時［1］，則會產生嚴重的電弧偏吹，焊接電弧難以穩定燃燒，熔滴飛濺，與母材無法熔合，極易造成夾雜、氣孔、未焊透等焊接缺陷，甚至會發生焊條與母材粘連而無法運條施焊，帶來不必要的經濟損失和安全隱患。

1 管道帶磁原因分析

在焊接過程中，埋地輸氣管道焊口的磁性可分為兩大類:感應磁和工藝磁［2］。感應磁主要是指在管道生產制造過程中，被周圍強磁環境磁化而帶有一定磁性;工藝磁主要是指管道在檢測、裝配、運行等過程中，使管道感應上一定磁性，通常將以上兩者統稱為管道剩磁。根據近年來管道帶磁情況分析，將管道剩磁產生的原因總結為以下8點:①金屬在熔煉、塑型、切削過程中產生磁性;②利用磁力起重機裝卸時管道被磁化;③采用漏磁檢測法進行無損探傷時產生磁性;④管道長期處于強磁場環境中而被磁化;⑤管道焊口打磨時產生磁性;⑥管道受高流速介質長期沖刷磁疇重排產生磁性;⑦焊接地線連接位置不當引起感應磁分布不均;⑧在線內檢測作業后管道遺留磁性。

然而，在實際碰口作業過程中，管道帶磁的誘因較為復雜且不易判斷，常常是由上述原因中的一種或幾種組合而成，一定程度上加大了管道消磁的難度，而選取科學的消磁措施，避免或削弱管道磁性的負面影響，是保證焊接質量的唯一途徑。

2 管道消磁措施

在焊接施工過程中，當發現管道焊口磁性較強，導致焊接無法正常進行時，現場作業人員應立即做出響應，采取科學的應對措施，避免盲目指揮、盲目操作，影響焊接質量，耽誤工程進度。

首先，作業人員可以通過磁力計來檢測管道剩磁的大小，并判斷磁極方向。當受到作業環境等條件限制時，可因地制宜制作感應線圈、電磁鐵等，用以判斷磁場方向和強弱，為后續消磁施焊做好準備。

其次，根據焊口磁性大小，分析管道帶磁原因，選取一種或幾種措施組合使用來抑制磁偏吹的影響。在作業現場常用的消磁方法主要有以下幾種:

1)最為簡便的方法即利用專業消磁設備對管道進行消磁，確保焊口磁性不影響正常焊接。然而，受施工條件及作業環境等因素的限制，現階段專業消磁設備仍未在施工隊伍及焊接作業中普及。

2)在焊接時，當焊口存在少量剩磁時，可通過適當調整焊條角度，將焊條傾于偏吹方向，來平衡較弱的磁偏吹影響。

3)若由于焊機地線連接位置不當，引起電弧周圍磁力場分布不均，則可以通過改變地線連接形式或位置，縮短焊件上電流回路，削弱感應磁場的影響。在焊口附近的地線走向，要避免與管道平行，應盡量呈垂直走向，防止感應磁場疊加［3］。

4)當焊口局部仍存在較強磁性時，根據現場情況可利用永磁鐵或特定結構電磁鐵，與被磁化管道磁極反向接觸，并配合磁力計檢測校正，以減小或消除焊口局部剩磁。

5)對于管徑較小、磁性較弱的管道，可以通過敲擊、振動等手段，打亂管道內的有序磁疇，從而削弱管道剩磁。

6)熱處理法對管道消磁有顯著效果，當加熱焊口至“居里點”溫度以上時，可將鐵磁質管道轉化為順磁質［4］。但由于缺乏同等條件的焊接工藝評價，從保證焊口機械性能的角度考慮，不宜采用。在作業現場常通過焊槍加熱焊口局部至200～300℃，并進行氬弧焊打底焊接，對弱磁管道消磁施焊有一定效果。

7)在進行焊口打底時，常常利用短弧點焊法，在焊縫周圍均勻點焊8處，分段退焊，將兩側管道連接起來，導通兩側磁場，降低焊口處磁性強度。若剩磁較強，則可通過連通、切斷、再次連通的方法，反復通斷3～4次，達到消磁目地。

8)對于工藝條件允許的碰口作業，可提前預制導磁套管，即利用套管將兩側管道連接起來，磁力線將會在坡口處產生漏磁，而從導磁套管通過，并繞開施焊孔，從而起到屏蔽磁力線的作用［5］。焊接時，轉動套管，直至打底結束。實踐證明，套管與管道的接觸面積越大，消磁效果越明顯。

9)采用交流線圈消磁時，將焊槍把線纏繞在焊口附近10圈左右，并在焊鉗和地線回路中接入長1m的氬弧焊絲，在10～300A電流下短路。接通電源后，焊絲因被加熱而在一定時間內燒斷，并用磁力計檢測，或通過觀察管道對焊絲的吸附情況，判斷管道剩磁大小以及重復消磁次數。

10)直流線圈消磁法是作業現場最為常用的消磁措施，即根據管道磁性方向，在焊口附近管道上順時針或逆時針纏繞焊槍把線若干圈，線圈通電后形成與管道反向的外加感應磁場，用以平衡管道剩磁引起的偏吹現象，利用磁力計不間斷地檢測或進行試焊直至達到施焊要求(圖1)。通常，可以根據現場情況及磁性大小，在允許范圍內調整焊接電流大小(80～100A)，或調整線圈匝數，達到最佳消磁效果。若管道磁性過強，可采用纏繞多層線圈以增強外加磁場，而線圈寬度宜控制在1m內［6］。

圖1 直流線圈消磁法示意圖

3 消磁施焊實例

設計壓力5.8MPa，長度490km，管徑DN400mm，壁厚8～10mm，材質L360的埋地輸氣管道，于2012年完成管道在線內檢測作業，并采取了一系列措施消除內檢測作業后的遺留磁性。然而，在2014年10月對該管道某處進行換管碰口作業時發現，管道焊口處磁性較大，對焊絲的吸附力極強，磁偏吹現象明顯，導致焊接無法正常進行。經現場分析，該管道投產時間較長，且地處毛烏素沙漠腹地，周圍無其他強磁環境干擾，故斷定為內檢測作業后管道剩磁的影響，即管道線路越長，剩磁積累越多，并在管道焊口處表現尤為突出。

由于作業環境及條件限制，無專業消磁設備及磁力計，無法明確判斷管道焊口磁性大小，作業人員嘗試通過短弧點焊法，將兩側管道分段連接起來，以消除焊口處磁性影響。但由于磁偏吹較嚴重，施焊間隙配合敲擊、振動、加熱等措施，仍無法形成有效的焊橋以導通磁場，故現場研究決定采用直流線圈反向消磁法進行消磁施焊(圖2)。首先，利用永磁鐵判斷焊口處磁極方向;其次，利用焊槍把線在管道上纏繞線圈，保證線圈磁極方向與管道磁性方向相反;再次，通過調節線圈匝數及電流大小，并不斷進行試焊，發現當電流為84A，線圈9匝時，管道對焊絲的吸附力較小，氬弧焊打底基本不受磁性干擾;最后，順利完成打底及焊接蓋面工作，總計3道焊縫，拍片全部一次合格。

圖2 直流線圈反向消磁實例

4 結束語

綜上所述，埋地輸氣管道帶磁原因比較復雜，且隨著行業發展有明顯上漲趨勢，結合施工現場具體情況，作業人員應選取一種或幾種消磁方法組合使用，將磁偏吹的影響降到最低，確保焊接質量及工程進度。當然，更應該深究管道帶磁原因，從制管到建設投運，避免一切人為因素使管道帶磁，并從焊接工藝著手，尋求新的帶磁施焊方法，以滿足現階段的管道焊接要求。

［1］姜運健，馮硯廳.帶磁管道焊口的磁偏吹及其退磁焊接［J］.焊接技術，1992，21(5)：20-24.

［2］金娜，陳保東.管道焊接前消磁方法［J］.管道技術與設備，2009(5):42-43.

［3］王力勇，劉宏亮，田飛.子長分輸站管線焊接電弧偏吹原因分析及克服措施［J］.科技咨詢，2012(25):77.

［4］王云峰.強磁性管道現場焊接消磁技術［J］.石油化工建設，2009(1):71-74.

［5］唐行華，趙新軍，王有慶等.淺談消除管道磁性的方法［J］.金屬加工:熱加工，2012(14):38-40.

［6］章磊，張素香.長輸管道直流消磁法及其ANSYS數值模擬［J］.油氣儲運，2012，31(7):553-556.

簡訊

儀征化纖設備“5S”管理成亮點

“儀征化纖結合自身實際，將‘5S’管理作為進一步夯實基礎管理的有效舉措，堅持高標準、常態化，以‘創星級完好裝置’和‘互查互學’為抓手，在全公司系統化推進‘5S’活動，取得較好成果，全員主人翁意識不斷增強，現場環境面貌持續改善，裝置設備安全穩定長周期經濟運行水平進一步提高”，這是2015年4月15日下午中國石化煉化企業設備大檢查第二組組長對儀征化纖設備管理的講評。

2015年4月13～15日，中國石化煉化企業設備大檢查第二組一行12人，對儀征化纖進行了電氣、儀表、工業水、氣、環保設施以及檢維修管理等六個方面的專項檢查，檢查結束后，進行了總結和講評。

近年來，儀征化纖堅持把夯實“三基”工作、從嚴管理、苦練內功作為應對危機、提升管理水平的重要舉措。設備管理部深化“5S”管理，持續開展 ‘創星級完好裝置’，搭建了現場人——機系統精細化管理的平臺。持續開展設備管理“互查互學”活動，每月對設備管理檢查考核情況進行總結，對專業管理做得好的二級單位，在其現場召開專題“互查互學”經驗交流會，樹立正面典型;將存在嚴重“臟亂差”和“低老壞”的單位作為反面典型，在其現場召開問題反思會，真正做到鼓勵先進，鞭策后進，努力實現共同提高。

(尉立崗 摘自http：//www.sinopecgroup.com 2015-04-22)

渤鉆井下技服提高施工服務質量為甲方節省百萬元

2015年4月2日，由渤海鉆探井下技服測試工程作業部負責的吉林油田雙105井裸眼地層測試項目圓滿完成。甲方根據此測試結果重新調整了這口井的下一步施工方案，節省了技術套管費用近百萬元。

雙105井屬吉林省松原市長嶺縣長嶺斷陷查干花次南部金寶坨子圈閉沙河子組，測試層裸眼井段3 308～3 397m，厚度97m，此次測試的目的是落實長嶺斷陷查干花次南部金寶坨子圈閉油氣顯示層段的流體性質和產能，為甲方下一步完井方案提供依據。

針對這口井裸眼測試井段長、鉆井過程中曾發生井漏等情況，井下技服測試工程作業部制定了詳細施工方案，圓滿完成這口井裸眼測試施工，測試資料優質率、全準率均達100%，施工質量和服務質量均獲得了甲方高度贊揚。

(尉立崗 摘自http：//news.cnpc.com.cn 2015-04-22)

In the welding process of buried gas pipes，themagnetic phenomena ofwelds often occurs，which will lead to the difficulty in touchingmouth welding operation，notonly delay the schedule，but also affect the quality ofwelding.Based on the touchingmouth welding operation of buried gas pipeline in Shaanxi Natural Gas Company in recent years，the causes leading to the magnetic phenomena ofwelds are analyzed，different demagnetizationmethods are proposed according to differentmagnetic properties ofwelds and field construction conditions.

natural gas;long-distance pipeline;welding;demagnetization

簫鈴

2014-12-06

張科(1988-)，男，主要從事天然氣長輸管道運行管理工作。