強磁場環境下鋼板（管道）消磁焊接施工工藝法

黃倩，戴曦

1.云南鋁業股份有限公司陽宗海鋁電解分公司，云南昆明，650502；2.云南云鋁綠源慧邦工程技術有限公司，云南昆明，650502

0 引言

強磁場對焊接工作帶來的難題尤為突出。強磁場環境下，一些焊接部位因為電焊弧受磁偏吹導致不能施焊，即使可施焊，因磁場的影響，焊接質量大大下降，而且還會增加施工時的電耗與輔材焊絲、焊條、鋼材等的損耗。在不停產狀態下進行施工，施工的部位于強磁場車間附近，且靠近母線，現場磁場大，焊接難度高，尤其是壓力管道、煙道等環縫，采用一般的焊接工藝無法進行焊接[1]。通過對現場強磁場環境進行檢測和分析，在施工過程中不斷改進完善焊接方法，逐漸形成了一種穩定可靠的強磁場下焊接鋼板（管道）的施工工藝法。

1 強磁場環境下鋼板（管道）消磁焊接施工工藝特點

1.1 解決了強磁場環境下鋼板（管道）焊接困難、質量差的問題

現場磁場強度大，高斯儀測量顯示一般為2400～11000高斯。現場各吸收塔、煙道、管道等安裝時，環縫無法進行焊接，立縫雖能焊接但焊接質量差、焊接困難。采用該工法后，均能正常進行焊接。圖1為焊接現場焊條受強磁場直立圖。

圖1 磁場環境下焊條受磁直立圖

1.2 線圈制作取材方便

用現場的鋼板或鋼板邊角料就可以制作線圈的框架，取材方便。線圈使用專用的絕緣軟銅線，方便制作。

1.3 線圈制作簡單

不論是U型框架的焊接還是線圈的纏繞，均易于操作?，F場工人經過簡單的技術交底后，均能熟練掌握。

1.4 操作簡單

焊接時，線圈使用簡單易學，工人很快就能熟練使用。

1.5 材料與工具可以再利用

焊接完成后，框架纏繞的絕緣軟銅線拆下來后依然能正常使用。制作框架用到的鋼板材料也可回收。

2 適用范圍

本工法適用于強磁場環境下，利用線圈消磁后鋼板（管道）的焊接工程。

3 工藝原理

不論是管道焊接，還是鋼板焊接，工藝的電弧柱是具有一定電離度的氣體，其正負電荷量是相等的，宏觀上是中性的，但在微觀上卻是正負電荷分離，并且向一定方向移動形成的電流，因此，當有強磁場存在時，磁場將對電荷產生磁力推力的作用。磁場導致磁偏吹，造成焊接過程中焊縫焊接難操作、焊縫成型差等一系列的問題。

線圈在接通電流（直流）后，在線圈周圍會產生一個穩定的電磁場。把線圈放置在焊接縫上或線圈纏繞至焊接管道上，給焊接部位增加了一個外加穩定磁場，使線圈電磁場產生的作用力削弱或者抵消焊口部位（局部）的磁場，從而達到可以焊接的目的[2]。

4 工藝流程與要點

4.1 工藝流程

線圈準備→線圈固定→連通電源→焊接→焊接完成→（切斷電源→線圈移位、固定→接通電源→焊接→焊接完成）

說明：（）內的工藝流程，隨著焊接重復進行。

4.2 準備工作

4.2.1 線圈準備

①焊接U型線圈繞架，尺寸為30 0 mm2*200mm2*300mm2，該尺寸可根據現場條件與實際使用效果進行調整。如圖2所示。②纏繞線圈。線圈采用絕緣軟銅線，每個線圈用絕緣軟銅線約10m（可根據磁場大小進行調整）。如圖3所示。③絕緣軟銅線纏繞時，注意在U型框架的每邊纏繞圈數相等，每邊留有一個接線端。④線圈預留兩個接線口，與強磁場焊接消磁設備正負直流電源連接。⑤用高斯儀對線圈兩端磁場分別進行檢測。調節強磁場焊接消磁設備電流，分別記錄數值。

圖2 U 型電磁鐵框架

圖3 U 型電磁鐵

4.2.2 作業人員準備

一名焊工、一名輔助工，兩人一組，操作熟練后，一名輔助工人可以服務多名焊工。作業前接受技術交底，對線圈的使用與操作做到心中有數[3-5]。

4.3 線圈固定

①用1～2噸倒鏈，吊住自制U型電磁鐵線圈框架，調節線圈的高度。②為了更好地移動倒鏈，可以在壁板上焊接兩個開孔的鋼板耳朵，一根圓鋼或者鋼管穿過兩孔。把倒鏈掛鉤掛在圓鋼或者鋼管上。通過移動倒鏈，方便移動自制U型線圈，這種方式尤其適合錐體部分的環縫焊接。③塔體部分環縫焊接時，可以制作一圈滑動軌道，把線圈固定在軌道上，移動時也比較方便。④管道焊接亦可采用絕緣軟銅線直接纏繞焊接管道的方式進行，不需要線圈框架。接通電源，使U型框架線圈吸在焊縫的兩側，進行焊接。焊接完成后，斷掉強磁場焊接消磁設備電源，使線圈從塔壁上松開。移動框架線圈，到達另外的焊接位置，固定好后，進行焊接。

5 材料與設備

5.1 消磁焊接工藝法

5.1.1 強磁場環境下金屬焊接板消磁焊接工藝法

①利用自制U型電磁鐵纏繞絕緣軟銅線搭接在金屬焊接板A與金屬焊接板B對焊坡口位置。②高斯儀測量出強磁場環境磁場強度和磁力線方向，也可利用焊條在強磁場環境下傾倒方向測試出強磁場環境的磁力線方向。③自制U型電磁鐵通入大功率直流電源，U型電磁鐵形成磁場并與強磁場環境的磁力線方向相反，逐步調節大功率直流電源輸出，直至U型電磁鐵形成的磁場與強磁場環境的磁場形成相互作用抵消磁場。④直流焊機進行金屬焊接板A與金屬焊接板B坡口對焊。

5.1.2 強磁場環境下管道消磁焊接工藝法1

①金屬焊接管道A與金屬焊接管道B均有磁場，利用絕緣軟銅線按照高斯儀測定的磁力線相反方向纏繞在金屬焊接管道A與金屬焊接管道B上，形成線圈。如圖4所示。②大功率直流電源發生器通入直流電源進行反向磁場消磁。③直流焊機進行金屬焊接管道A與金屬焊接管道B坡口對焊。

圖4 金屬管道焊接方法1

5.1.3 強磁場環境下管道消磁焊接工藝法2

①焊接管道A有磁場，焊接管道B無磁場。②利用絕緣軟銅線按照高斯儀測定的磁力線相反方向纏繞在焊接管道A上，形成線圈。如圖5所示。③大功率直流電源發生器通入直流電源進行反向磁場消磁。④直流焊機進行金屬焊接管道A與金屬焊接管道B坡口對焊。自制U型電磁鐵如圖6所示。按現場實際需要制作U型框架。

圖5 金屬管道焊接方法2

圖6 自制U 型電磁鐵

5.2 強磁環境消磁焊接主要材料與設備

見表1。

表1 強磁環境消磁焊接主要材料與設備表

6 質量控制

6.1 標準規范

本工藝法主要遵照執行以下國家標準規范：《建筑工程施工質量驗收統一標準》GB 50300-2013[6]、《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB 50205-2001[7]，以及地方性法規、業主提供的施工藍圖及說明書。

6.2 質量控制

施工前嚴格進行圖紙會審，編制施工技術文件、施工方案與技術措施交底。施工中嚴把施工程序關、操作規程關、原材料檢驗關、隱蔽工程驗收關、工序交接關。工作環境嚴格控制焊接的環境溫度、濕度、風速等。

6.3 焊接檢驗

焊縫的表面質量及檢驗方法應符合表2的規定。

表2 焊縫表面質量及檢驗方法規定

7 結語

某鋁電解廠安裝天然氣輸送管道焊接工程中，使用了該工藝法，解決了環縫因電解大電流產生的磁場導致管道不能焊接或焊接后質量差的問題，整體驗收合格。該工藝具有良好的推廣價值。