电焊地线磁力接触器技术革新及应用

赵恒宇， 郭存杰， 杨万里， 曹延双， 才永刚， 郭依宝

（国家管网集团北京管道有限公司维抢修分公司， 北京 102100）

由于天然气的环保属性， 我国对天然气的利用占比越来越大。 管道输送作为天然气输送的主要形式， 在改善能源消费结构、 平衡天然气利用市场、 促进社会经济和保护自然环境方面发挥了巨大作用。 长输管道的焊接质量直接影响着管道运行的安全， 因此， 高质量的焊接作业是保障天然气平稳输送的前提[1-4]。 目前， 在天然气管道焊接作业中存在的普遍现象是， 焊接电缆 （地线） 通过简易地线夹搭放在坡口内或母材表面上， 因接触不良容易导致电弧划伤， 不利于保证作业质量[5-8]。 同时， 焊接电缆容易脱落伤人， 加大材料损耗， 因此需要对现有装置进行改造[9-10]。

1 使用背景

为提高维抢修作业标准化程度， 对动火现场焊接地线夹进行改进。 由于原地线夹是直接搭接在母材上， 容易产生电弧导致母材损伤， 且存在接触不严密、 易发生滑落伤人的风险。 现改进后的新地线夹， 加装强磁装置， 直接吸附在管材上， 触点搭到焊道内， 起到提高作业标准、 保证作业质量的效果。

该地线磁力接触器， 涉及焊接设备安全技术领域， 解决了相关技术中地线安装存在接触不良和影响作业标准及质量的技术问题。 尤其在地线磁力接触器及地线安装系统中， 具有广泛的应用价值。

2 装置结构及特点

2.1 装置结构

改进后的焊接地线磁力接触器组成部件如图1所示。

图1 焊接地线磁力接触器组成部件

2.2 装置特点

电焊地线磁力接触器通过磁力吸附在金属工件上， 磁吸牢靠， 不锈钢接触电极板通过调节螺丝能够将其一端抵压于金属工件， 另一端通过接线鼻与导线相连接， 从而构成金属工件—接触电极板—接线鼻—地线的依次连接， 形成焊接接地线。 不锈钢接触电极板通过调节螺丝安装于绝缘板， 进而通过强磁块吸附于金属工件， 磁吸牢固， 从而解决管道焊接作业中地线接触点虚接导致的电弧损伤母材问题。 不锈钢接触电极板通过电木绝缘板与安装用强磁块分隔开， 有利于作业安全和延长使用寿命[11-13]。

地线磁力接触器在管道焊接作业中， 能很好地传导电流， 保证焊接过程电流稳定， 且无电弧损伤缺陷。 使用简便、 体积紧凑， 适用于DN100 mm 以上的管道焊接。 强磁块可耐150 ℃以下的高温， 并且不易退磁， 且单个强磁块的磁力不会对焊接过程产生影响[14]。

电焊地线磁力接触器有以下特点： ①强磁高吸附力替代原有地线夹搭方式， 可在焊口任意位置进行吸附， 方便快捷， 可提高作业效率； ②配套弹簧+钢丝绳绑扎紧固装置， 起到双保险作用， 有效避免其脱落造成器材损坏及人员伤害；③接线鼻的应用和连接方式有效解决了管道焊接作业中地线接触点虚接导致的母材损伤问题。

3 装置使用方法

3.1 使用方法

首先， 利用嵌入电木绝缘板的强磁块的吸附作用， 将焊接地线磁力接触器固定在管道表面。

其次， 通过顺时针旋转吊环螺栓， 将连通焊接电缆的不锈钢接触电极板前部抵压在经打磨后的管道母材上， 使之紧密连接， 以便形成焊接回路， 完成焊接过程[15]。 焊接电缆（地线） 和可双面使用的试焊板连接在接触器的不锈钢电极板中后部， 试焊板的作用是在野外作业现场进行试焊作业， 以调节焊接电流和电弧电压等。

然后， 将另一块强磁块吸附在管道本体上，将焊接电缆 （地线） 穿过防脱落强磁块上的吊环， 以避免接触器意外脱落导致人员伤害。 取下地线磁力接触器时， 建议先下压不锈钢电极板后部， 使其前端翘起， 减小吸附力后， 向一侧搬动取下接触器， 避免因吸附力过大损坏接触器电木绝缘板。

最后， 为了防止强磁块吸附、 磁化其他设备， 务必在使用完接触器后， 及时将整套装置收纳到收纳箱内， 妥善放置。

3.2 装置使用说明

电焊地线磁力接触器在使用过程中还应注意以下事项。

（1） 该装置分为接地装置和辅助装置两部分。 使用时， 需先从辅助装置穿过接地线， 再与接地电木绝缘板、 试电板等接地装置组装固定。

（2） 作业时， 可以通过移动接地装置和辅助装置的强磁块改变接地线搭接位置， 方便调整， 便于今后的施工， 且几乎不受场地限制。使用完毕后， 需先拆除接地装置， 再拆除辅助装置。

（3） 该接触器为焊接设备配套 （包括焊机、 送丝机、 线缆、 收纳箱） 的使用装置， 使用前请清点部件完整性， 并检查强磁块的吸附性能。

（4） 使用结束后， 不要采用机械打磨方式清理吸附在强磁块上的金属粉末， 以免造成强磁块表面镀铬层遭到破坏， 影响使用寿命。

4 现场应用

改进后的焊接地线磁力接触器被广泛适用于长输管道及站场管线的焊接、 钢结构焊接等作业场景， 且在室内试验和现场应用均表现良好。 电焊地线磁力接触器装置的现场安装和使用情况如图2 所示。

图2 装置的现场安装和使用

5 结 论

（1） 改进后的焊接地线磁力接触器通过强磁材料对金属基材产生吸附力， 有效改善安置不牢固等问题， 并可在任意点位吸附， 方便快捷， 能够提高抢修效率。

（2） 在安全作业方面， 强磁材料及配套弹簧+钢丝绳绑扎紧固装置， 起到双保险的作用，有效避免消磁脱落造成的器材及人员伤害。

（3） 改进后的焊接地线磁力接触器有效改善了管道焊接作业中地线接触点虚接导致的母材损伤问题， 且接触电极片通过电木绝缘板与强磁块分隔开， 避免强磁块意外通电受热消磁， 有利于作业安全和提高使用寿命。