管道焊接中磁偏吹现象分析及解决方法

张博 （金陵石化建安公司 江苏 南京 210033）

一、前言

在石油化工工业装置工艺及系统管道检修工作中，新旧管道对接处焊接时会遇到磁偏吹影响焊接过程的现象，在延迟焦化装置、热工和液态烃等管线施工时尤为常见。带有磁性的管道产生的影响轻则发生焊接电弧吹偏，干扰电弧的稳定性，保护气体的气幕被破坏，金属熔池保护能力降低，产生较大的飞溅及气孔、夹渣及未融合等缺陷；重则无法施焊，尤其在氩弧焊打底的情况下，坡口边缘的强磁场吸引焊丝导致无法引弧使焊接过程无法进行。如果不能及时处理将会对焊接质量和施工进度产生严重影响。

二、磁偏吹产生原因及其对焊接质量的影响

2.1、磁偏吹产生的原因

形成磁偏吹现象除了焊接设备 （直流电焊机比交流电焊机更容易产生磁偏吹）和焊接材料（如焊条或焊丝偏心可能产生磁偏吹）的本身原因外，主要有以下两个方面：一是焊接电缆地线在管道上的连接位置不对称，造成流过管道的电流所产生的磁场与流过电弧和焊条的电流所产生的磁场产生叠加作用，使电弧两侧的磁场分布不均匀产生电弧偏向；二是原本管道自身的剩磁与电弧产生磁场叠加现象，使电弧偏向。下图（图1和图2）为新旧管道焊接时无磁偏吹现象时的电弧和有磁偏吹焊接时的电弧：

其中最容易产生磁偏吹现象的是管道自身剩磁。剩磁产生的主要原因有以下几点：（1）金属熔炼或管道制造工艺过程中产生剩磁；（2）管道采用电磁起重机装卸产生剩磁；（3）管道用磁化方法进行无损检测产生剩磁；（4）管道接近强力供电线路产生剩磁；（5）采用电磁感应法对管道或其焊口进行预热或热处理所产生的剩磁；（6）管道采用车床切削或砂轮机打磨破口；（7）在用管线长期受到高温高压高速介质的定向冲刷。在管道检修过程中以（3）、（5）和（7）项管道剩磁种类最为常见。

2.2、磁偏吹对焊接过程和焊接质量的影响

磁偏吹对焊接过程和质量所产生的影响是焊接电弧的起弧和引弧比较困难、电弧燃烧稳定性差、电弧偏离电极轴线、液体金属和熔渣从熔池中溅出从而导致气孔、夹渣及未融合等焊接缺陷。磁性比较强烈时还会吸附含铁介质围绕在坡口周围导致无法进行焊接。

三、磁偏吹现象的解决方法

对于焊接过程中产生磁偏吹现象时通常可以采用电磁感应消磁法、热处理消磁法和磁铁感应消磁法。在这里主要讨论简单实用的电磁感应消磁法和热处理消磁法的原理和方法。

3.1、电磁感应消磁法

电磁感应消磁法是利用焊件做铁心，缠绕一定匝数的消磁感应线圈，通过瞬间电流在焊件上产生一个瞬时磁场来抗衡坡口区剩磁的方法，我们检修过程中最常用也是最实用的电磁感应消磁法是焊机电缆消磁。把焊枪电缆线在具有磁性的旧管段上缠绕数圈，通电后电缆就会在其周围产生磁场，当电缆线产生的磁场强度与旧管道的剩磁磁场强度相等且方向相反的时候就可以消除磁偏吹对焊接的影响。

值得注意的是，有时并不能完全消除管道自身的剩磁磁场，只能减小其对焊接过程的影响。所以采用电磁感应消磁法的同时要不断的进行试焊，直到满足施焊条件。焊机电缆消法详图如下（图 3）：

3.2、热处理消磁法

热处理消磁法的原理是利用加热使铁磁质管道的温度高于其“居里点 （也称居里温度或磁性转变点，是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度，即铁电体从铁电相转变成顺电相引的相变温度）”的温度，铁磁质管道中的自发的磁化区域就完全瓦解而成为普通的顺磁质从而使管道铁磁性完全消失。

所以在日常检修过程中遇到磁偏吹现象时，我们一般先采用电磁感应消磁法。如果遇到剩磁磁场比较强的情况下电磁感应消磁效果不明显，则采用热处理消磁法配合消磁。

四、污水气提装置中压蒸汽管道消磁实践

某炼化企业污水气提装置减温减压系统中压蒸汽线施工中遇到磁偏吹现象的解决方法就是采用了电磁感应消磁法和热处理消磁法。需甩头的旧管道规格为Φ325X8.5材质20G，介质为中压蒸汽（440℃3.85MPa）已投用近十年，焊接方法采用氩弧焊打底电弧焊盖面。在氩弧焊打底过程中发现焊弧偏向厉害且焊缝有密集气孔，经仔细分析后判断是因旧管道在长期高温中压蒸汽的定向冲刷下产生了剩磁。首先采用电磁感应消磁法初步确定磁场的方向和强弱。焊接设备为380V交流电焊机，把焊机电缆线在旧管道上顺时针缠绕好后进行试焊发现飞溅变得更为剧烈，后反向缠绕焊机电缆线数圈后飞溅情况稍微缓和但仍未达到理想焊接条件，选用热处理消磁法 （正火800℃，加热时间120min后自然冷却）经热处理后磁性明显消失达到焊接理想条件。

五、结束语

随着国家各炼化企业的炼油水平、炼油能力和炼油深度的不断提高，高温高压高速的介质管线会越来越多，这对管道和设备的安全性、稳定性的要求也越来越高。在今后的管线检修过程中遇到磁偏吹现象也将增多，本文通过对两种消磁方法的原理分析、使用方法的实践，证明了电磁感应消磁法和热处理消磁法是完全可以消除磁偏吹现象对焊接的影响，这为检修过程中能快速解决磁偏吹导致的焊接障碍提供了有力的技术保障。

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