浅谈管线焊接过程中磁偏吹现象分析及解决办法

浅谈管线焊接过程中磁偏吹现象分析及解决办法对化工行业而言高温、高压管道和设备在装置内的应用已是最普通的现象，但部分大径厚壁管的设备和管道在安装和检修施工中，常见到一个问题就是焊件出现磁偏吹现象。

如2010年7月23日烯烃空分车间压缩机厂房1#机组空气回流管线改造.就在法兰﹝DN900,PN2.0,20R﹞口与管口﹝∮910×10﹞对接并对正后，出现磁偏吹严重的现象，无法正常焊接。

磁偏吹现象的主要表现为：在根部第一遍焊接施工时，焊接电弧偏向一侧﹝管子﹞金属或电弧产生爆鸣无法正常引燃电弧，当采用钨极氩弧焊时电弧不在钨极尖部向被焊金属燃烧，而向氩气喷嘴燃烧。

常用的消磁方法及其原理分析

磁偏吹是现场焊接施工作业中的一大难题：轻者，影响电弧的稳定燃烧，造成焊缝根部的条状未焊透，层间气孔等，严重影响焊接质量，造成焊接返工；重者，电弧不能燃烧，导致焊接作业无法进行。

而我们在更换空分空气回流管线的情况就属于后者。磁偏吹现象产生的根本原因是被焊接焊件本身或焊接作业现场周围存在磁场。

其产生的原因说法不一。但有一点很明确的是：大多数磁偏吹现象是由于焊件本身金属有一定的磁性，导致在焊接作业中产生磁偏吹现象。

在处理空分车间压缩机厂房1#机组空气回流管线磁偏吹过程中，我们分别采用了焊条焊接引磁焊接法、填加高导消磁法、加温消磁法焊接的尝试，但效果都不明显，为不影响施工工期和装置的顺利开工，最后在厂各级领导的支持下经专家指导试验我们采用了：物理反向绕匝消磁法。

下面就这些常见的消磁方法进行介绍和原理分析：

2.1利用物理原理逆电弧方向缠绕直流电缆匝数消磁法

这个方法就是利用消磁机的原理，在现场利用有限、直接的材料进行简易消磁机的制作。

经过施工实际观测我们可以知道：在对母材带磁性焊件氩弧焊打底时，母材的磁场造成了电弧有规律的偏移。而这个有规律的偏移，就是我们要利用的绕匝方向判断依据。

手工钨极氩弧焊时,电源采用直流正接法,即焊枪接电源的负极,焊件接电源的正极,也就是说,焊接电流的流动方向是焊枪到焊件。如果将焊接电弧看成是一根导线,根据右手螺旋法则,将右手四指指向电弧偏移方向,那么母指所指的方向即为母材本身所带磁场的“N”极。

同理将焊接电缆线逆电弧偏移方向,在带磁性管子上的焊接接头附近缠绕数匝(根据情况试验匝数的多少),使之产生反向磁场,以消除电弧偏移。随着缠绕匝数的增加,电弧偏移的现象会逐渐减弱,直至电弧燃烧恢复正常,表明磁感应强度完全消失。

在焊接把线缠绕的情况下,施行打底焊接,退磁和焊接同步进行,既简便又快捷。而且,经实践证明,采用把线缠绕焊接过程中,焊接电流不会发生变化,不需调节焊接电流,电弧燃烧稳定。

当发现被焊管子带有磁性时,首先在坡口内将电弧引燃,仔细观察电弧的偏移方向和角度,并认真判断电弧的声音变化,以便确定管子所带磁场的方向和估计磁感应强度的大小。

然后熄弧,并将焊接把线在带磁性的管子一侧距焊接接头30mm处,逆电弧偏移方向缠绕相应的匝数(匝间排列应紧密有序,不可重叠),再次将电弧引燃,观察电弧燃烧状况。如果电弧仍向原方向偏移,则应增加把线缠绕匝数,直至电弧燃烧正常;如果电弧偏移的方向与原偏移方向相反,则需减少把线缠绕匝数,直至电弧稳定燃烧。

最后用角向磨光机将坡口清理干净,在焊接把线缠绕在管子上的状态下施焊。通常情况下,整个打底过程中均能保持电弧燃烧稳定,不会影响焊接操作和焊接质量。在打底进行过程中,偶尔出现电弧逐渐向原偏移方向的反向倾斜时,应及时减少焊接把线缠绕匝数,将焊接电弧调整正常。

待打底工序完成后,将所缠绕的焊线全部拆下,进行手工电弧焊盖面时,焊接操作及焊接质量均不会受到任何影响。在整个操作过程中,要注意如下三点:

(1)电弧偏移的方向和把线缠绕的逆向性不能搞错,否则会适得其反;

(2)焊接把线的缠绕匝数要合适,确保退磁有效地进行;

(3)把线缠绕的位置距离坡口边缘不能过远,否则会影响退磁效果。

这种退磁方法不需要附加其他设备和材料,只需焊工工作的自备工具,可谓简单;在焊接过程中同时进行退磁,从测试到正式施焊只需3～5min。

2.2填加高导磁材料，搭桥引流法

焊接前，在待焊部位前方的对口间隙中加一段高导磁材料（如：硅钢片、破莫合金等），由于它们自身所拥有的导磁能力远远大于空气，磁力线几乎不经过气隙，而经高导磁材料通过，填充高导磁材料部位的磁性就会因磁力线被引走而减弱，这样边打底边前移高导磁材料，便可以进行焊接。

但由于填充材料不可能和连接件一样，使磁力线完全从高导磁材料通过，因此剩余气隙间的磁力线仍对焊接有一定的影响，故填加高导磁材料引磁法仅适用于焊条电弧焊，且高导磁材料对于我们化工行业而言并不是经常备用的材料，很难做到随用随有。

2.3在磁性转变点以上，绕过焊件磁性温度区域进行焊接

加热被焊接部位使焊口两侧焊件处于失磁状态，之后再进行焊接。而这种方法对于室外、大件焊接有局限性，纯铁的磁性转变点就高达768℃，室外或大件焊接时温度加高并维持这样的高度都有很大的难度，

且对合金钢而言一般焊件磁性转变点接近或超过钢材的相变温度点，极易使母材性能变坏而且焊工的劳动条件极具恶化，焊接操作极不易掌握，焊件返工率加大。因此绕过焊件磁性温度区域焊接的方法，一般只适用于有较好焊接环境和保温环境的情况下，对我厂大径管件焊件，尤其是CrMo合金钢的焊接很不适用。

2.4利用焊条电弧焊焊接导磁件引开磁场法

生产施工中各种管件的焊件使我们认识到：就克服电弧磁偏吹的能力而言，焊条电弧焊要优于钨极氩弧焊，且管件破口处的磁性最大，

对焊接的影响也最大，磁性会随距破口的距离远近而变化。因此采用焊条电弧焊焊接导磁件，在两焊件破口以外30mm处引磁的可能性就有可行性。

故施工人员通过多年的经验对磁偏吹现场的深入分析，提出了这个大胆设想：利用焊条电弧焊焊导磁件将磁场引开，从而使磁场对电弧的作用力趋于平衡。由经验丰富的焊工经过多次试验，

成功地找到了将磁场引开的方法：在焊口的上部和下部各均布点焊