電焊地線磁力接觸器技術革新及應用

趙恒宇， 郭存杰， 楊萬里， 曹延雙， 才永剛， 郭依寶

（國家管網集團北京管道有限公司維搶修分公司， 北京 102100）

由于天然氣的環保屬性， 我國對天然氣的利用占比越來越大。 管道輸送作為天然氣輸送的主要形式， 在改善能源消費結構、 平衡天然氣利用市場、 促進社會經濟和保護自然環境方面發揮了巨大作用。 長輸管道的焊接質量直接影響著管道運行的安全， 因此， 高質量的焊接作業是保障天然氣平穩輸送的前提[1-4]。 目前， 在天然氣管道焊接作業中存在的普遍現象是， 焊接電纜 （地線） 通過簡易地線夾搭放在坡口內或母材表面上， 因接觸不良容易導致電弧劃傷， 不利于保證作業質量[5-8]。 同時， 焊接電纜容易脫落傷人， 加大材料損耗， 因此需要對現有裝置進行改造[9-10]。

1 使用背景

為提高維搶修作業標準化程度， 對動火現場焊接地線夾進行改進。 由于原地線夾是直接搭接在母材上， 容易產生電弧導致母材損傷， 且存在接觸不嚴密、 易發生滑落傷人的風險。 現改進后的新地線夾， 加裝強磁裝置， 直接吸附在管材上， 觸點搭到焊道內， 起到提高作業標準、 保證作業質量的效果。

該地線磁力接觸器， 涉及焊接設備安全技術領域， 解決了相關技術中地線安裝存在接觸不良和影響作業標準及質量的技術問題。 尤其在地線磁力接觸器及地線安裝系統中， 具有廣泛的應用價值。

2 裝置結構及特點

2.1 裝置結構

改進后的焊接地線磁力接觸器組成部件如圖1所示。

圖1 焊接地線磁力接觸器組成部件

2.2 裝置特點

電焊地線磁力接觸器通過磁力吸附在金屬工件上， 磁吸牢靠， 不銹鋼接觸電極板通過調節螺絲能夠將其一端抵壓于金屬工件， 另一端通過接線鼻與導線相連接， 從而構成金屬工件—接觸電極板—接線鼻—地線的依次連接， 形成焊接接地線。 不銹鋼接觸電極板通過調節螺絲安裝于絕緣板， 進而通過強磁塊吸附于金屬工件， 磁吸牢固， 從而解決管道焊接作業中地線接觸點虛接導致的電弧損傷母材問題。 不銹鋼接觸電極板通過電木絕緣板與安裝用強磁塊分隔開， 有利于作業安全和延長使用壽命[11-13]。

地線磁力接觸器在管道焊接作業中， 能很好地傳導電流， 保證焊接過程電流穩定， 且無電弧損傷缺陷。 使用簡便、 體積緊湊， 適用于DN100 mm 以上的管道焊接。 強磁塊可耐150 ℃以下的高溫， 并且不易退磁， 且單個強磁塊的磁力不會對焊接過程產生影響[14]。

電焊地線磁力接觸器有以下特點： ①強磁高吸附力替代原有地線夾搭方式， 可在焊口任意位置進行吸附， 方便快捷， 可提高作業效率； ②配套彈簧+鋼絲繩綁扎緊固裝置， 起到雙保險作用， 有效避免其脫落造成器材損壞及人員傷害；③接線鼻的應用和連接方式有效解決了管道焊接作業中地線接觸點虛接導致的母材損傷問題。

3 裝置使用方法

3.1 使用方法

首先， 利用嵌入電木絕緣板的強磁塊的吸附作用， 將焊接地線磁力接觸器固定在管道表面。

其次， 通過順時針旋轉吊環螺栓， 將連通焊接電纜的不銹鋼接觸電極板前部抵壓在經打磨后的管道母材上， 使之緊密連接， 以便形成焊接回路， 完成焊接過程[15]。 焊接電纜（地線） 和可雙面使用的試焊板連接在接觸器的不銹鋼電極板中后部， 試焊板的作用是在野外作業現場進行試焊作業， 以調節焊接電流和電弧電壓等。

然后， 將另一塊強磁塊吸附在管道本體上，將焊接電纜 （地線） 穿過防脫落強磁塊上的吊環， 以避免接觸器意外脫落導致人員傷害。 取下地線磁力接觸器時， 建議先下壓不銹鋼電極板后部， 使其前端翹起， 減小吸附力后， 向一側搬動取下接觸器， 避免因吸附力過大損壞接觸器電木絕緣板。

最后， 為了防止強磁塊吸附、 磁化其他設備， 務必在使用完接觸器后， 及時將整套裝置收納到收納箱內， 妥善放置。

3.2 裝置使用說明

電焊地線磁力接觸器在使用過程中還應注意以下事項。

（1） 該裝置分為接地裝置和輔助裝置兩部分。 使用時， 需先從輔助裝置穿過接地線， 再與接地電木絕緣板、 試電板等接地裝置組裝固定。

（2） 作業時， 可以通過移動接地裝置和輔助裝置的強磁塊改變接地線搭接位置， 方便調整， 便于今后的施工， 且幾乎不受場地限制。使用完畢后， 需先拆除接地裝置， 再拆除輔助裝置。

（3） 該接觸器為焊接設備配套 （包括焊機、 送絲機、 線纜、 收納箱） 的使用裝置， 使用前請清點部件完整性， 并檢查強磁塊的吸附性能。

（4） 使用結束后， 不要采用機械打磨方式清理吸附在強磁塊上的金屬粉末， 以免造成強磁塊表面鍍鉻層遭到破壞， 影響使用壽命。

4 現場應用

改進后的焊接地線磁力接觸器被廣泛適用于長輸管道及站場管線的焊接、 鋼結構焊接等作業場景， 且在室內試驗和現場應用均表現良好。 電焊地線磁力接觸器裝置的現場安裝和使用情況如圖2 所示。

圖2 裝置的現場安裝和使用

5 結 論

（1） 改進后的焊接地線磁力接觸器通過強磁材料對金屬基材產生吸附力， 有效改善安置不牢固等問題， 并可在任意點位吸附， 方便快捷， 能夠提高搶修效率。

（2） 在安全作業方面， 強磁材料及配套彈簧+鋼絲繩綁扎緊固裝置， 起到雙保險的作用，有效避免消磁脫落造成的器材及人員傷害。

（3） 改進后的焊接地線磁力接觸器有效改善了管道焊接作業中地線接觸點虛接導致的母材損傷問題， 且接觸電極片通過電木絕緣板與強磁塊分隔開， 避免強磁塊意外通電受熱消磁， 有利于作業安全和提高使用壽命。