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(chǎn)生原因，電弧偏吹的危害，現(xiàn)場分析確定施工中產(chǎn)生的電弧偏吹種類，并根據(jù)電弧偏吹產(chǎn)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(guān)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(fā)生電弧偏吹現(xiàn)象，焊縫成型質(zhì)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(yīng)解決方案。
　　1 電弧偏吹產(chǎn)生的原因分析
　　1.1 名詞解釋
　　焊接電?。弘娀∈且环N氣體導電現(xiàn)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(fā)射兩個物理過程所產(chǎn)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(chǎn)生電弧偏吹現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)生磁場。如果這些磁場不對稱分布在電弧周圍，就會產(chǎn)生磁偏吹現(xiàn)象。產(chǎn)生磁偏吹的原因主要有三個方面。
　?。?）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(chǎn)生感應(yīng)磁場。焊接電纜接在焊件一側(cè)，焊接電流只從焊件的一邊流過，使電弧兩側(cè)的磁場分布不均勻，靠近接線一側(cè)磁場增強，電弧偏向磁場弱的一邊。
　?。?）電弧周圍的磁性材料分布不對稱。在有鐵磁性物質(zhì)一側(cè)，因為鐵磁性物質(zhì)導磁率大，使該側(cè)空間的磁力線變稀，電弧必然偏向鐵磁物質(zhì)一側(cè)。
　?。?）在進行大的鋼結(jié)構(gòu)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(zhì)量的影響
　　電弧偏吹不但會影響焊縫成型質(zhì)量，嚴重時還可能導致焊接施工無法進行。產(chǎn)生電弧偏吹后，焊縫產(chǎn)生的缺陷都會嚴重影響焊縫的質(zhì)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(yīng)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(xiàn)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(yīng)力腐蝕裂紋和應(yīng)力集中裂紋。
　　西氣東輸管線輸送介質(zhì)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(qū)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(yù)防及克服措施
　　3.1 氣流偏吹的預(yù)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(yè)時，需嚴格監(jiān)控環(huán)境風速。子長分輸站管線焊接屬于野外施工作業(yè)，野外環(huán)境風速較大，因此需配備密閉擋風棚，還應(yīng)將管線兩端臨時封堵，以保證根焊時不產(chǎn)生氣流偏吹。
　　3.2 磁偏吹的預(yù)防及克服措施
　　3.2.1 施工中可能出現(xiàn)的磁偏吹
　　子長分輸站F355.6×14管線焊接施工時，磁偏吹出現(xiàn)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(jù)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(nèi)部存在部分剩磁，而一旦焊口兩端剩磁不一致時，就會出現(xiàn)磁偏吹現(xiàn)象；F355.6×14管線為無縫鋼管，其輸送介質(zhì)為高壓易燃易爆氣體，若探傷采用磁性探傷法，易出現(xiàn)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(chǎn)生磁偏吹。
　　3.2.2 磁偏吹的預(yù)防及克服措施
　?。?）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(yīng)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(diào)整接地線與管子坡口接觸部位，可減小磁偏吹現(xiàn)象（接地線是放在管子坡口左側(cè)還是右側(cè)或直接在坡口上，可反復(fù)試驗）靠近坡口附近的接地線走向不能跟管子平行，應(yīng)與管子呈垂直狀態(tài)，防止地線上電流所形成的磁場距管子剩磁場迭加。
　?。?）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(cè)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。
　?。?）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(chǎn)生感應(yīng)電流，而感應(yīng)電流所產(chǎn)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。
　?。?）改變焊接手法，在操作上適當調(diào)節(jié)運條傾角，將焊條朝偏吹方向傾斜。
　?。?）采用分段退焊法以及短弧焊法，也能有效地克服磁偏吹。
　?。?）安放產(chǎn)生對稱磁場的鐵磁材料，盡量使電弧周圍的鐵磁物質(zhì)分布均勻。
　　（7）用反消磁法。即讓焊件產(chǎn)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(cè)，通過焊接引弧時，焊接電流通過電纜繞組產(chǎn)生感應(yīng)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(diào)整：在焊接電流不變時，可通過調(diào)節(jié)焊接電纜繞組圈數(shù)來對焊件產(chǎn)生感應(yīng)磁場強度的大小進行調(diào)整，使之與剩磁場強度大小相等方向相反；在電纜繞組圈數(shù)不變時，在焊接電流允許的范圍內(nèi)，改變焊接電流大小，對焊件產(chǎn)生的感應(yīng)磁場強度的大小進行調(diào)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。
　?。?）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(jīng)驗的焊工或通過現(xiàn)場焊接教學培訓，避免焊接時電弧偏吹的產(chǎn)生。
　　4 結(jié)語
　　根據(jù)電弧偏吹產(chǎn)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(yè)時電弧偏吹的產(chǎn)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(zhì)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