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      淺談長輸天然氣管道繞線組法消磁方法

      2015-12-27 07:35:20楊磊劉新海錢洪
      金屬加工(熱加工) 2015年6期
      關(guān)鍵詞:消磁剩磁施焊

      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)計壓力為2.5MPa,管道規(guī)格為φ273.1mm×5.6mm,材質(zhì)為L245MB,直縫高頻電阻焊鋼管,采用氬電聯(lián)焊方法焊接。管道焊后需進行超聲波檢測、X射線檢測。焊工在施焊過程中發(fā)現(xiàn)58根管材均帶有磁性,共計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長的CHG—56焊絲(φ2.0mm)吸附于管端。

      針對存在的問題,從成本、可操作性及時效性方面綜合考慮,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,嚴重時甚至無法施焊,由于長輸管道現(xiàn)場焊接施工為對接環(huán)焊縫,所以采用對焊施工,因而通常情況下,磁偏吹對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)場實踐證明,升溫法對弱磁管道(單位面積平均磁感應(yīng)強度≤5mT)能起到很好的消磁作用。但對強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,若溫度太高會改變管材的金相結(jié)構(gòu),與現(xiàn)行國家標準不符,只能是短時間加熱至300~400℃。但該方法費時較長,效率太低,耗費大量人力物力,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 將一臺焊機的把線均勻纏繞在焊口的兩側(cè),一側(cè)以6~7圈就行,然后用此臺焊機在一塊廢鋼板上進行引弧焊接,再用一臺焊機進行正常的管道焊接。此法利用在廢鋼板上引弧焊接時,焊接電流通過電纜繞組產(chǎn)生感應(yīng)磁場,來抵消剩磁克服磁偏吹。考慮到該方法操作較繁瑣,效率較低,而且需兩名焊工同時施焊,所投入人員、設(shè)備較多,在長輸管道施工流動性較強的環(huán)境下,尤其是山路崎嶇的作業(yè)現(xiàn)場,移動設(shè)備、機具等相當困難,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,最終制定了針對單根鋼管的消磁方法:①借助特斯拉計監(jiān)測磁場大小及方向。②選擇短路電流繞線組法。③采用此法對帶磁管道進行消磁。④檢測經(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 準備運達H200T—1內(nèi)燃弧焊機1臺、焊機快速接頭2個、50mm2銅芯電纜30m、特斯拉計HT20(用于測量和顯示單位面積平均磁通密度或磁感應(yīng)強度的精密儀器)1臺(見圖1)。

      (2)操作方法 先用特斯拉計檢測帶磁管道一端的磁性大小、方向(測量時有正、負顯示,正數(shù)代表N極,負數(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)生反磁場的電流方向,發(fā)動焊機,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的“+”、“-”極造成短路,短路5~8s后,直接關(guān)閉焊機,用特斯拉計檢測管道剩磁大小,會發(fā)現(xiàn)剩磁強度有所減小,往復(fù)進行,直至剩磁強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準,管道剩磁強度≤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 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)和適當增大焊機電流的方法進行調(diào)整。但電流不宜太大,短路時間不宜太長,不然會造成銅芯電纜過熱變形,燒損快速接頭,甚至損壞電焊機設(shè)備。②經(jīng)消磁后的管道不宜集中堆放及倒運,現(xiàn)場發(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)驗表明:對于小批量弱磁管道,采用升溫法是能夠有效削減磁性至不影響焊接的范圍;對于大批量強磁管道,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,流動性大,機具、設(shè)備倒運困難的長輸管道作業(yè)現(xiàn)場。

      圖1 消磁設(shè)備

      圖2 短路電流繞線組法示意

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