楊磊 劉新海 錢洪

1. 概述

洪雅縣工業(yè)園區(qū)供氣工程，天然氣管道設(shè)計(jì)壓力為2.5MPa，管道規(guī)格為φ273.1mm×5.6mm，材質(zhì)為L(zhǎng)245MB，直縫高頻電阻焊鋼管，采用氬電聯(lián)焊方法焊接。管道焊后需進(jìn)行超聲波檢測(cè)、X射線檢測(cè)。焊工在施焊過程中發(fā)現(xiàn)58根管材均帶有磁性，共計(jì)667m，在氬弧焊打底過程中，發(fā)生磁偏吹現(xiàn)象，使焊接電弧偏斜，熔滴無法過渡到坡口根部形成熔池，電弧不在鎢極尖端向焊絲燃燒，而是向氬氣噴嘴燃燒等現(xiàn)象，無法正常焊接，甚至能將500mm長(zhǎng)的CHG—56焊絲（φ2.0mm）吸附于管端。

針對(duì)存在的問題，從成本、可操作性及時(shí)效性方面綜合考慮，我們嘗試了多種方法消磁，最終選定利用短路電流，采用繞線組法省時(shí)高效地消除了磁偏吹的影響，順利完成了焊接任務(wù)。

2. 磁偏吹對(duì)焊接質(zhì)量的影響

（1）影響焊接施工 磁偏吹使焊接電弧飄移，嚴(yán)重時(shí)甚至無法施焊，由于長(zhǎng)輸管道現(xiàn)場(chǎng)焊接施工為對(duì)接環(huán)焊縫，所以采用對(duì)焊施工，因而通常情況下，磁偏吹對(duì)根部焊縫的焊接過程影響較大。

（2）造成焊接缺陷 磁偏吹的存在使電弧燃燒不穩(wěn)定，加在弧柱上的作用力也不穩(wěn)定，使熔滴過渡不規(guī)則，導(dǎo)致了焊縫成形不規(guī)則，造成連續(xù)或斷續(xù)內(nèi)咬邊、根部未焊透、根部熔合不良等缺陷，磁偏吹的存在還削弱了電弧周圍的保護(hù)氣氛，使熔池中易混入空氣等有害氣體，從而引起氣孔、夾渣等缺陷。

3. 繞線組法消磁工藝制定

（1）采用升溫法 最先嘗試用升溫法，此法使管道磁性略有減弱，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，升溫法對(duì)弱磁管道（單位面積平均磁感應(yīng)強(qiáng)度≤5mT）能起到很好的消磁作用。但對(duì)強(qiáng)磁管道無法將磁性削減到正常施焊的程度。且考慮到不能升溫太高，若溫度太高會(huì)改變管材的金相結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不符，只能是短時(shí)間加熱至300~400℃。但該方法費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)，效率太低，耗費(fèi)大量人力物力，且加熱過程中極易損傷管道外防腐層，給防腐、補(bǔ)傷帶來很大的工作量。隨后嘗試采用繞線組法。

（2）采用焊接電流繞線組法 將一臺(tái)焊機(jī)的把線均勻纏繞在焊口的兩側(cè)，一側(cè)以6~7圈就行，然后用此臺(tái)焊機(jī)在一塊廢鋼板上進(jìn)行引弧焊接，再用一臺(tái)焊機(jī)進(jìn)行正常的管道焊接。此法利用在廢鋼板上引弧焊接時(shí)，焊接電流通過電纜繞組產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，來抵消剩磁克服磁偏吹?？紤]到該方法操作較繁瑣，效率較低，而且需兩名焊工同時(shí)施焊，所投入人員、設(shè)備較多，在長(zhǎng)輸管道施工流動(dòng)性較強(qiáng)的環(huán)境下，尤其是山路崎嶇的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，移動(dòng)設(shè)備、機(jī)具等相當(dāng)困難，并且該批帶磁管道批量較大，為節(jié)約成本和縮短工期，我們必須尋找更省時(shí)高效，更易于操作的消磁方法。

（3）選定短路電流繞線組法 綜合各方面考慮，最終制定了針對(duì)單根鋼管的消磁方法：①借助特斯拉計(jì)監(jiān)測(cè)磁場(chǎng)大小及方向。②選擇短路電流繞線組法。③采用此法對(duì)帶磁管道進(jìn)行消磁。④檢測(cè)經(jīng)消磁后的管道是否滿足正常施焊的要求。

4. 短路電流繞線組消磁

（1）消磁設(shè)備 準(zhǔn)備運(yùn)達(dá)H200T—1內(nèi)燃弧焊機(jī)1臺(tái)、焊機(jī)快速接頭2個(gè)、50mm2銅芯電纜30m、特斯拉計(jì)HT20（用于測(cè)量和顯示單位面積平均磁通密度或磁感應(yīng)強(qiáng)度的精密儀器）1臺(tái)（見圖1）。

（2）操作方法 先用特斯拉計(jì)檢測(cè)帶磁管道一端的磁性大小、方向（測(cè)量時(shí)有正、負(fù)顯示，正數(shù)代表N極，負(fù)數(shù)代表S極），記下數(shù)值（單位為毫特斯拉），再用銅芯電纜纏繞在管口的一端（6~7圈），根據(jù)通電螺線管中的安培定則（安培定則二）：用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極，確定出能產(chǎn)生反磁場(chǎng)的電流方向，發(fā)動(dòng)焊機(jī)，電流調(diào)至100~120A。根據(jù)確定出的電流方向，利用快速接頭接入焊機(jī)的“+”、“－”極造成短路，短路5~8s后，直接關(guān)閉焊機(jī)，用特斯拉計(jì)檢測(cè)管道剩磁大小，會(huì)發(fā)現(xiàn)剩磁強(qiáng)度有所減小，往復(fù)進(jìn)行，直至剩磁強(qiáng)度削減到不影響焊接的數(shù)值（根據(jù)上海寶鋼鋼管廠出廠標(biāo)準(zhǔn)，管道剩磁強(qiáng)度≤3mT，即不影響正常施焊）為止，以此利用短路電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)去抵消管道剩磁。待管道一端消磁完成后，采用此法在帶磁管道另一端運(yùn)用此法消磁，即完成整根管道的消磁工作（見圖2）。

（3）注意事項(xiàng) ①消磁過程中若發(fā)現(xiàn)磁性削減太慢，可采用增加線圈匝數(shù)和適當(dāng)增大焊機(jī)電流的方法進(jìn)行調(diào)整。但電流不宜太大，短路時(shí)間不宜太長(zhǎng)，不然會(huì)造成銅芯電纜過熱變形，燒損快速接頭，甚至損壞電焊機(jī)設(shè)備。②經(jīng)消磁后的管道不宜集中堆放及倒運(yùn)，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)：消磁后的管道堆放在一起有返磁現(xiàn)象，故應(yīng)分開處理。

5. 結(jié)語

洪雅縣工業(yè)園區(qū)供氣工程消磁經(jīng)驗(yàn)表明：對(duì)于小批量弱磁管道，采用升溫法是能夠有效削減磁性至不影響焊接的范圍；對(duì)于大批量強(qiáng)磁管道，采用短路電流繞線組法消磁是十分有效的，這種方法可用在地形復(fù)雜，流動(dòng)性大，機(jī)具、設(shè)備倒運(yùn)困難的長(zhǎng)輸管道作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。

圖1 消磁設(shè)備

圖2 短路電流繞線組法示意