消磁技術(shù)在管道焊接中的應(yīng)用

孫海鵬 曾佳軍 師紅杰

摘 要：在焊接的過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到管道帶磁的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象往往導(dǎo)致電弧偏吹，使焊接無(wú)法進(jìn)行，要克服電弧偏吹，就要消除管道中的磁性，本文通過(guò)分析管道帶磁的原因，介紹幾種工程中常用的管道消磁方法。

關(guān)鍵詞：焊接；電弧偏吹；消磁技術(shù)

1 概述

在站內(nèi)工藝安裝施工過(guò)程中，部分環(huán)氧粉末無(wú)縫鋼管中帶有剩磁，焊接時(shí)電弧偏吹嚴(yán)重，特別是氬弧焊打底焊無(wú)法進(jìn)行，強(qiáng)行焊接極易產(chǎn)生氣孔和根部未熔合等焊接缺陷。為解決此問(wèn)題，我們結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，利用電焊機(jī)加反向磁場(chǎng)成功的消除了磁性，使焊接工作順利完成。

2 原因分析

2.1 管道剩磁產(chǎn)生的原因

管道中帶有磁性，一般情況下是因?yàn)楣艿缽闹圃斓匠鰪S過(guò)程中的某些工序因工藝要求將管道磁化，而磁化后消磁不完全產(chǎn)生剩磁。如管道探傷工序中的磁粉探傷需要將管道磁化，環(huán)氧粉末管防腐時(shí)的中頻感應(yīng)加熱也有可能使管線磁化。

2.2 磁偏吹產(chǎn)生的原因

焊接電弧是電極和熔池之間的電離氣體導(dǎo)體。焊接過(guò)程中，在電極和電弧周圍及被焊金屬中會(huì)因通過(guò)電流而產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)會(huì)對(duì)電弧有力的作用，如果磁場(chǎng)對(duì)稱地分布在電弧周圍，電弧便可穩(wěn)定燃燒，如果因外加磁場(chǎng)使電弧兩側(cè)受力不均勻，就會(huì)使電弧偏斜，因而使焊接受阻，這種現(xiàn)象稱之為磁偏吹，它是焊接電弧周圍磁干擾的結(jié)果。

3 克服和消除焊接電弧偏吹的常用方法

為保證焊接工作的順利進(jìn)行，必須消除電弧周圍不均衡磁場(chǎng)的干擾。

3.1 因焊接方法和接線引起的電弧偏吹

當(dāng)接地線加持于管段一側(cè)時(shí)，管段上從焊縫到接地線之間部分通過(guò)的電流引起的磁場(chǎng)較未通過(guò)電流的一側(cè)會(huì)有所增加，會(huì)引起電弧周圍磁場(chǎng)的微弱不平衡（如圖1），此時(shí)若焊條角度偏向通過(guò)電流一側(cè)，會(huì)使電弧偏吹加劇，故在連接焊接地線時(shí)可以采用雙頭地線連接，若焊接過(guò)程中出現(xiàn)偏吹，可以將焊條向偏吹方向傾斜以調(diào)整磁場(chǎng)平衡。

在轉(zhuǎn)動(dòng)焊時(shí)，如果接地線加持方法不當(dāng)，纏繞在管線一端時(shí)，通過(guò)地線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)也可引起電弧偏吹。

3.2 因管線自身帶磁產(chǎn)生的電弧偏吹

1）加熱法消除管道磁性。金屬帶有磁性，是因?yàn)榻饘賰?nèi)的磁疇按一定的方向有序排列，對(duì)外表現(xiàn)出磁性。當(dāng)對(duì)焊接部位進(jìn)行加熱時(shí)，高溫使金屬內(nèi)磁疇的有序排列被打亂，從而削弱其對(duì)外表現(xiàn)的磁性。但加熱相當(dāng)于對(duì)管線進(jìn)行熱處理，加熱溫度過(guò)高以及冷卻時(shí)各種因素的影響往往會(huì)改變金屬的內(nèi)部金相結(jié)構(gòu)，有可能會(huì)對(duì)管道造成一些不良的影響，所以施工時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎使用。

2）加反向磁場(chǎng)消除管道磁性。磁體產(chǎn)生磁力的大小與通過(guò)磁體內(nèi)的磁通量有密切關(guān)系，B=Φ/S，其中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，Φ為磁通量。磁通量越大，單位面積上的磁感應(yīng)強(qiáng)度就越大。我們以磁體內(nèi)部任意一個(gè)垂直于磁力線方向的平面為例，當(dāng)通過(guò)此平面正方向的磁感線的條數(shù)和反方向的磁感線的條數(shù)相等，那么磁通量為零，磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。

依據(jù)此原理，如果在管道上加上一個(gè)與剩磁磁場(chǎng)方向相反的外部磁場(chǎng)，便可抵消其自身剩磁，達(dá)到消磁的目的。

4 工程應(yīng)用

在施工現(xiàn)場(chǎng)，往往考慮采用電焊機(jī)焊接線纏繞線圈通電流形成電磁場(chǎng)給管道加反向磁場(chǎng)消磁（如圖2）。

4.1 短路電流間歇磁場(chǎng)消磁法

當(dāng)管道中的剩磁磁性較弱但影響焊接時(shí)，可采用此種方法，即將電焊把線沿同一方向纏繞在帶磁管道的端部，合理控制線圈間隙，依據(jù)通電線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算公式：

B=nIμ/L

其中：n為線圈匝數(shù)，I為通電電流，μ為磁導(dǎo)率，L為線圈長(zhǎng)度。

以管道所帶磁性大小為依據(jù)，剩磁磁性越大，線圈間隙應(yīng)越小，線圈纏繞匝數(shù)應(yīng)越多，通電電流也應(yīng)越大。管線剩磁強(qiáng)度不大時(shí)，線圈初次可纏繞8～10圈，線圈間距控制在50～60mm，根據(jù)消磁的效果，調(diào)整線圈間隙、線圈匝數(shù)和通電電流大小。

布置好線圈后，將電焊把線按正常焊接接線與電焊機(jī)相連接，在接地線上加持一塊鋼板，將電焊條與鋼板短路，時(shí)間為5～8秒鐘后斷開(kāi)，用較輕的鐵磁性物質(zhì)探測(cè)管口磁性大小，如果磁性明顯增大，則調(diào)換焊把線和接地線的極性重新試驗(yàn)，若磁性減弱，但依然影響焊接，則需重復(fù)上述步驟繼續(xù)消磁，直到達(dá)到消磁目的為止。

4.2 焊接電流持續(xù)磁場(chǎng)消磁法

當(dāng)管道中剩磁磁場(chǎng)強(qiáng)度較大時(shí)，利用短路電流間歇消磁往往達(dá)不到預(yù)期效果，此時(shí)，可嘗試使用焊接電流作為線圈供電電流在焊接過(guò)程中持續(xù)加反向磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)消磁目的。

首先將焊接把線沿一定方向纏繞于管端，開(kāi)始焊接后，焊接電流通過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，抵消剩磁產(chǎn)生的磁場(chǎng)，從而達(dá)到消磁的目的。因?yàn)楹附訒r(shí)電焊機(jī)輸出電流極性是固定的，此時(shí)如果出現(xiàn)磁場(chǎng)相互加強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)，則需改變線圈纏繞方向，重新纏繞線圈。通過(guò)線圈的電流大小范圍調(diào)整幅度有限，線圈磁場(chǎng)強(qiáng)度可依靠改變線圈間隙和線圈纏繞的匝數(shù)來(lái)控制。

5 結(jié)束語(yǔ)

管道帶磁不僅影響焊接，對(duì)集氣站或處理廠內(nèi)的工藝管線來(lái)說(shuō)，還會(huì)在一定程度上影響到壓力表的正常顯示和電子計(jì)量設(shè)備的精確計(jì)量，所以帶磁管道在焊接及使用前應(yīng)當(dāng)消磁。消磁手段的應(yīng)用不能從源頭上解決管道剩磁問(wèn)題，而應(yīng)當(dāng)控制好從管材制造到存放再到出廠一系列環(huán)節(jié)中可導(dǎo)致管道帶磁的因素。面對(duì)管道帶磁問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程施工的實(shí)際條件，選擇合理的消磁方法消除剩磁，提高焊縫的合格率。

參考文獻(xiàn)

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