克服和消除磁偏吹对焊接电弧影响的方法.doc

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1、克服和消除磁偏吹对焊接电弧影响的方法邢文龙　　摘　要　分析了磁偏吹在焊接过程中对焊接电弧的影响以及产生原因，通过调整和改善焊接电弧周围磁场分布，并采用反消磁法，克服和消除了磁偏吹对焊接电弧的影响。　　主题词　磁偏吹　　焊接电弧　　反消磁法　　1997年我公司在国外承担阿尔及利亚国营天然气总公司GPL二期的工艺管线施工任务，最大设计压力9.5MPa，设计温度65℃，壁厚～25.4mm，规格6in×SCH120-12in×SCH120，材质为美国ASNIA53GrB。在管道安装焊接过程中发生磁偏吹现象，使焊接电弧偏斜，熔滴无法过渡到

2、坡口根部形成熔池。针对存在的问题，进行了原因分析，结合现场条件，我们采用反消磁法克服了磁偏吹影响，完成了焊接任务。1　磁偏吹产生的原因　　焊接电弧是电极和熔池之间的柔性气体导体。焊接过程中，在电极和电弧周围及被焊金属中产生磁场，如果这些磁场不对称地分布在电弧周围，就会使电弧偏斜，因而很难得到满意的焊缝，这种现象称之为磁偏吹，它是焊接电弧周围磁扰的结果。产生的原因主要有三个方面：　　1)随着电流进入工件并向工件接地点传出时电流流动方向大小的变化，产生感应磁场。如图1所示，焊接电缆接在焊件一侧，焊接电流只从焊件的一边流过，这样流过焊

3、件的电流所产生的磁场与流过电弧和焊条的电流所引起的磁场产生迭加作用，使电弧两侧的磁场分布不均匀，靠近接线一侧磁力线密集，磁场增强，电弧偏向磁场弱的一边。图1　电弧本身磁场引起的磁偏吹　　2)电弧周围的磁性材料分布不对称。在靠近焊接电弧的地方有较大的铁磁场存在时，也会引起电弧两侧磁场分布不均匀。如图2所示，在有铁磁性物质一侧，因为铁磁性物质导磁率大，磁力线大多数由铁磁物质中经过，因而使该侧空间的磁力线变稀，电弧必然偏向铁磁物质一侧。3)在进行大的钢结构件焊接时，磁偏吹主要来自焊件的剩磁场。当焊件有较大的剩磁场时，它与电弧磁场迭加，

4、从而改变了电弧周围磁场的均匀性，使电弧向磁场较弱一方偏移，形成磁偏吹。2　克服和消除磁偏吹的方法根据磁偏吹产生的原因，在生产、安装过程中采用下列几种方法克服和消除磁偏吹对焊接电弧的影响：　　1)适当改变焊件上接地线位置，尽可能使电弧周围的磁力线均匀分布；　　2)在操作上适当调节焊条倾角，将焊条朝偏吹方向倾斜；3)采用分段退焊法以及短弧焊法，也能有效地克服磁偏吹；　　4)采用交流焊接代替直流焊接。当采用交流电焊接时，因变化的磁场在导体中产生感应电流，而感应电流所产生的磁场削弱了焊接电流所引起的磁场，从而控制了磁偏吹；　　5)安放产

5、生对称磁场的铁磁材料，尽量使电弧周围的铁磁物质分布均匀；　　6)减少焊件上的剩磁。焊件上的剩磁主要是原子磁畴排列整齐有序而造成的。为紊乱焊件的磁畴排列达到减少或防止磁偏吹的目的，可对焊件上存在剩磁的部位，进行局部加热，加热温度为250～300℃。经生产使用去磁效果良好。此外在焊件的剩磁部位，外加磁铁平衡磁场。　　7)用反消磁法。即让焊件产生相反磁场来抵消焊件上的剩磁，从而克服和消除磁偏吹对焊接电弧的影响。3　采用反消磁法消除管道焊接时的磁偏吹　　在阿尔及利亚GPL二期工程管道施工中，在厚壁管的对接焊接过程中出现磁偏吹现象，使手工

6、钨极氩弧焊封底焊接无法进行。根据发生磁偏吹的情况，我们进行分析，发现这种磁偏吹主要出现在厚壁管线的对接接头，而且是在管道即将封闭的几个焊口处。这就说明具有铁磁性的厚壁管材ASNIA53GrB，在制造、加工过程中产生了剩磁，管线越长，剩磁积累越多，在最后封闭接头处表现出来，造成磁偏吹。　　针对上述情况，结合现场条件，决定采用反消磁法来克服磁偏吹的影响，即在焊接接头处产生与剩磁场相反的磁场，来抵消焊接接头处的剩磁。　　具体措施如图3所示，利用焊接电缆线绕在接头两侧，通过焊接引弧时，焊接电流通过电缆绕组产生感应磁场，来抵消剩磁克服磁偏

7、吹。消磁施焊的效果可通过下列两种方法进行调整：1)在焊接电流不变时，可通过调节焊接电缆绕组圈数来对焊件产生感应磁场强度的大小进行调整，使之与剩磁场强度大小相等方向相反；图3　利用反消磁法消除剩磁产生的磁偏吹　　2)在电缆绕组圈数不变时，在焊接电流允许的范围内，改变焊接电流大小，对焊件产生的感应磁场强度的大小进行调整使之与剩磁场强度大小相等方向相反，从而消除焊接接头处的剩磁，克服磁偏吹对焊接电弧的影响。　　通过使用这种方法，克服了管道焊接中的磁偏吹现象，其中焊接接头12in×SCH120，2个，6in×120，8个，解决了施工难题

8、，保证工期，焊缝质量经100%的外观检查和γ射线探伤均符合ASMEB31.3-91的规定要求。4　结　　语　　经过实践证明，用反消磁法来消除和克服剩磁产生磁偏吹对焊接电弧的影响，在生产、安装中是一种既经济实惠又方便可行的克服磁偏吹的方法，值得推广使用。