管道焊接中磁偏吹現(xiàn)象分析及解決方法

張博 （金陵石化建安公司 江蘇 南京 210033）

一、前言

在石油化工工業(yè)裝置工藝及系統(tǒng)管道檢修工作中，新舊管道對接處焊接時會遇到磁偏吹影響焊接過程的現(xiàn)象，在延遲焦化裝置、熱工和液態(tài)烴等管線施工時尤為常見。帶有磁性的管道產(chǎn)生的影響輕則發(fā)生焊接電弧吹偏，干擾電弧的穩(wěn)定性，保護氣體的氣幕被破壞，金屬熔池保護能力降低，產(chǎn)生較大的飛濺及氣孔、夾渣及未融合等缺陷；重則無法施焊，尤其在氬弧焊打底的情況下，坡口邊緣的強磁場吸引焊絲導(dǎo)致無法引弧使焊接過程無法進(jìn)行。如果不能及時處理將會對焊接質(zhì)量和施工進(jìn)度產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

二、磁偏吹產(chǎn)生原因及其對焊接質(zhì)量的影響

2.1、磁偏吹產(chǎn)生的原因

形成磁偏吹現(xiàn)象除了焊接設(shè)備 （直流電焊機比交流電焊機更容易產(chǎn)生磁偏吹）和焊接材料（如焊條或焊絲偏心可能產(chǎn)生磁偏吹）的本身原因外，主要有以下兩個方面：一是焊接電纜地線在管道上的連接位置不對稱，造成流過管道的電流所產(chǎn)生的磁場與流過電弧和焊條的電流所產(chǎn)生的磁場產(chǎn)生疊加作用，使電弧兩側(cè)的磁場分布不均勻產(chǎn)生電弧偏向；二是原本管道自身的剩磁與電弧產(chǎn)生磁場疊加現(xiàn)象，使電弧偏向。下圖（圖1和圖2）為新舊管道焊接時無磁偏吹現(xiàn)象時的電弧和有磁偏吹焊接時的電?。?/p>

其中最容易產(chǎn)生磁偏吹現(xiàn)象的是管道自身剩磁。剩磁產(chǎn)生的主要原因有以下幾點：（1）金屬熔煉或管道制造工藝過程中產(chǎn)生剩磁；（2）管道采用電磁起重機裝卸產(chǎn)生剩磁；（3）管道用磁化方法進(jìn)行無損檢測產(chǎn)生剩磁；（4）管道接近強力供電線路產(chǎn)生剩磁；（5）采用電磁感應(yīng)法對管道或其焊口進(jìn)行預(yù)熱或熱處理所產(chǎn)生的剩磁；（6）管道采用車床切削或砂輪機打磨破口；（7）在用管線長期受到高溫高壓高速介質(zhì)的定向沖刷。在管道檢修過程中以（3）、（5）和（7）項管道剩磁種類最為常見。

2.2、磁偏吹對焊接過程和焊接質(zhì)量的影響

磁偏吹對焊接過程和質(zhì)量所產(chǎn)生的影響是焊接電弧的起弧和引弧比較困難、電弧燃燒穩(wěn)定性差、電弧偏離電極軸線、液體金屬和熔渣從熔池中濺出從而導(dǎo)致氣孔、夾渣及未融合等焊接缺陷。磁性比較強烈時還會吸附含鐵介質(zhì)圍繞在坡口周圍導(dǎo)致無法進(jìn)行焊接。

三、磁偏吹現(xiàn)象的解決方法

對于焊接過程中產(chǎn)生磁偏吹現(xiàn)象時通常可以采用電磁感應(yīng)消磁法、熱處理消磁法和磁鐵感應(yīng)消磁法。在這里主要討論簡單實用的電磁感應(yīng)消磁法和熱處理消磁法的原理和方法。

3.1、電磁感應(yīng)消磁法

電磁感應(yīng)消磁法是利用焊件做鐵心，纏繞一定匝數(shù)的消磁感應(yīng)線圈，通過瞬間電流在焊件上產(chǎn)生一個瞬時磁場來抗衡坡口區(qū)剩磁的方法，我們檢修過程中最常用也是最實用的電磁感應(yīng)消磁法是焊機電纜消磁。把焊槍電纜線在具有磁性的舊管段上纏繞數(shù)圈，通電后電纜就會在其周圍產(chǎn)生磁場，當(dāng)電纜線產(chǎn)生的磁場強度與舊管道的剩磁磁場強度相等且方向相反的時候就可以消除磁偏吹對焊接的影響。

值得注意的是，有時并不能完全消除管道自身的剩磁磁場，只能減小其對焊接過程的影響。所以采用電磁感應(yīng)消磁法的同時要不斷的進(jìn)行試焊，直到滿足施焊條件。焊機電纜消法詳圖如下（圖 3）：

3.2、熱處理消磁法

熱處理消磁法的原理是利用加熱使鐵磁質(zhì)管道的溫度高于其“居里點 （也稱居里溫度或磁性轉(zhuǎn)變點，是指材料可以在鐵磁體和順磁體之間改變的溫度，即鐵電體從鐵電相轉(zhuǎn)變成順電相引的相變溫度）”的溫度，鐵磁質(zhì)管道中的自發(fā)的磁化區(qū)域就完全瓦解而成為普通的順磁質(zhì)從而使管道鐵磁性完全消失。

所以在日常檢修過程中遇到磁偏吹現(xiàn)象時，我們一般先采用電磁感應(yīng)消磁法。如果遇到剩磁磁場比較強的情況下電磁感應(yīng)消磁效果不明顯，則采用熱處理消磁法配合消磁。

四、污水氣提裝置中壓蒸汽管道消磁實踐

某煉化企業(yè)污水氣提裝置減溫減壓系統(tǒng)中壓蒸汽線施工中遇到磁偏吹現(xiàn)象的解決方法就是采用了電磁感應(yīng)消磁法和熱處理消磁法。需甩頭的舊管道規(guī)格為Φ325X8.5材質(zhì)20G，介質(zhì)為中壓蒸汽（440℃3.85MPa）已投用近十年，焊接方法采用氬弧焊打底電弧焊蓋面。在氬弧焊打底過程中發(fā)現(xiàn)焊弧偏向厲害且焊縫有密集氣孔，經(jīng)仔細(xì)分析后判斷是因舊管道在長期高溫中壓蒸汽的定向沖刷下產(chǎn)生了剩磁。首先采用電磁感應(yīng)消磁法初步確定磁場的方向和強弱。焊接設(shè)備為380V交流電焊機，把焊機電纜線在舊管道上順時針纏繞好后進(jìn)行試焊發(fā)現(xiàn)飛濺變得更為劇烈，后反向纏繞焊機電纜線數(shù)圈后飛濺情況稍微緩和但仍未達(dá)到理想焊接條件，選用熱處理消磁法 （正火800℃，加熱時間120min后自然冷卻）經(jīng)熱處理后磁性明顯消失達(dá)到焊接理想條件。

五、結(jié)束語

隨著國家各煉化企業(yè)的煉油水平、煉油能力和煉油深度的不斷提高，高溫高壓高速的介質(zhì)管線會越來越多，這對管道和設(shè)備的安全性、穩(wěn)定性的要求也越來越高。在今后的管線檢修過程中遇到磁偏吹現(xiàn)象也將增多，本文通過對兩種消磁方法的原理分析、使用方法的實踐，證明了電磁感應(yīng)消磁法和熱處理消磁法是完全可以消除磁偏吹現(xiàn)象對焊接的影響，這為檢修過程中能快速解決磁偏吹導(dǎo)致的焊接障礙提供了有力的技術(shù)保障。

[1].謝應(yīng)璞.電機學(xué).[M].成都：四川大學(xué)出版社，2007：2-3

[2].李建軍 管道焊接技術(shù) [M].北京：石油工業(yè)出版社，2007：51-7.

[3].丁建生主編.金屬熱處理學(xué).機械工業(yè)出版社.

[4].張文明，焦萬才，劉兆甲.焊條電焊弧[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2007：7-9.