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焊接不銹鋼管坡口“帶磁”是焊接施工中遇到的一種障礙，它直接影響著焊接工藝的實(shí)施，如何簡(jiǎn)單、省時(shí)地克服這一問(wèn)題是我們長(zhǎng)期探討的課題。本文通過(guò)對(duì)甘電投張掖發(fā)電有限公司300MW機(jī)組1~2爐高溫再聯(lián)箱更換中焊接不銹鋼管坡口剩磁問(wèn)題的產(chǎn)生及其危害進(jìn)行了詳盡的分析，并提出了現(xiàn)場(chǎng)解決剩磁問(wèn)題的一些具體技術(shù)措施。

發(fā)電企業(yè)高溫、高壓管道在現(xiàn)場(chǎng)安裝、檢修焊接中，對(duì)于大厚壁管道在焊接施工中常遇到焊接不銹鋼管坡口“帶磁”難題，如磁粉檢測(cè)時(shí)對(duì)不銹鋼管進(jìn)行磁化,不銹鋼管被磨削、電弧焊接、低頻加熱、與強(qiáng)磁體（如機(jī)床的磁鐵吸盤(pán)）接觸或滯留在強(qiáng)磁場(chǎng)附近，以及當(dāng)不銹鋼管長(zhǎng)軸與地磁場(chǎng)方向一致并受到?jīng)_擊或振動(dòng)被地磁場(chǎng)磁化等。鐵磁性材料和不銹鋼管一旦磁化，即使除去外加磁場(chǎng)后，某些磁疇仍保持新的取向而不回復(fù)到原來(lái)的隨機(jī)取向，于是該材料就保留了剩磁，剩磁的大小與材料的磁特性和最近磁化史、施加的磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁化方向和不銹鋼管的幾何形狀等因素有關(guān)。

剩磁常常使焊接工作難以進(jìn)行，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量，特別是在根部氬弧打底焊接施工時(shí)表現(xiàn)尤為突出，不銹鋼管坡口邊緣的磁性強(qiáng)烈地吸引焊絲，使操作者難于運(yùn)行。同時(shí)，不易引弧，電弧漂浮十分嚴(yán)重，破壞了電弧的挺度和氣體保護(hù)作用，成為實(shí)施焊接工藝的巨大障礙。特別是在焊接含Cr、Mo較高的鋼材時(shí)，這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重。因此，為了確保焊接質(zhì)量，尋求簡(jiǎn)單省時(shí)、適用有效的退磁方法是焊接過(guò)程必須解決的技術(shù)問(wèn)題。

因?yàn)槊枋龃艌?chǎng)是用向量進(jìn)行的，所以為了準(zhǔn)確、迅速地消除不銹鋼管坡口區(qū)的磁場(chǎng)對(duì)焊接過(guò)程的影響，必須弄清磁場(chǎng)效應(yīng)的極性和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。確定磁場(chǎng)方向的方法有兩種：一是用普通指南針；二是根據(jù)電弧的偏吹方向判別。當(dāng)用普通指南針判別時(shí),指南針的N極指向的不銹鋼管坡口為S極，指南針的S極指向則為N極。如用電弧偏吹方向判別時(shí)，電弧朝向側(cè)不銹鋼管坡口為弱場(chǎng),反之為強(qiáng)場(chǎng)。為了便于了解磁場(chǎng)的極性及其分布，判定的極性可用N、S符號(hào)標(biāo)定在附近的焊件表面上。這種方法在現(xiàn)場(chǎng)比較適用、方便，應(yīng)大力普及。

磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可用高斯計(jì)，或用交流安培鉗測(cè)試。而在現(xiàn)場(chǎng)檢修中由于無(wú)上述儀表，因此我們用更簡(jiǎn)單的方法估計(jì)不銹鋼管坡口內(nèi)磁場(chǎng)的強(qiáng)度。

磁場(chǎng)的測(cè)試

磁場(chǎng)方向的確定

磁場(chǎng)強(qiáng)度大小的測(cè)試磁鐵粉法。

越多，則剩磁越多，反之越弱。利用Φ2.5mm的焊絲,或串起來(lái)的回形針，放入焊接不銹鋼管坡口內(nèi),根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)它們的吸引力來(lái)估計(jì)磁場(chǎng)強(qiáng)弱程度，這兩種方法在檢驗(yàn)退磁程度時(shí)，比較方便、簡(jiǎn)單、實(shí)用，值得加以推廣。

磁場(chǎng)的分布

焊接不銹鋼管坡口的剩余磁場(chǎng)分布是比較復(fù)雜的。不銹鋼管坡口內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度各不相同，N、S極的長(zhǎng)度也不相等，但是磁力線的分布總是從不銹鋼管坡口表面的法線方向出入。

沿焊件厚度方向各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度

不等。磁場(chǎng)特性不但與焊件材料（化學(xué)成分）有關(guān)，還與磁場(chǎng)內(nèi)的介質(zhì)形狀有關(guān)。因此，不銹鋼管坡口的型式與對(duì)口尺寸對(duì)磁場(chǎng)介質(zhì)的導(dǎo)磁能力是有影響的。當(dāng)不銹鋼管坡口區(qū)構(gòu)成閉合回路時(shí)，V型不銹鋼管坡口在對(duì)口規(guī)范條件下，根部氣隙小，磁阻就小，磁力線的密度就大。不銹鋼管坡口的上部氣隙大，磁阻也要變大，磁力線就變得稀疏了。焊件厚度越大或a角越大，這種差異就越大。高溫再聯(lián)箱一般為雙V形或U形不銹鋼管坡口，其最大寬度不超過(guò)40mm。

接頭一側(cè)不銹鋼管坡口顯示N極，另一側(cè)顯示S極，且對(duì)口間隙近似均勻等強(qiáng)磁場(chǎng)，不銹鋼管坡口內(nèi)的磁力線密度基本相同。

局部磁化，或受外界磁場(chǎng)及其它加工工藝的影響。

不銹鋼管坡口剩磁問(wèn)題的處理方法

根據(jù)普通物理知識(shí)，退磁的方法及形式較多。在接頭處加高導(dǎo)磁材料,在居里點(diǎn)以上焊接等。但是在現(xiàn)場(chǎng)施工條件下比較適用的有效方法還是纏繞直流電纜匝數(shù)消磁法等。

纏繞直流電纜匝數(shù)消磁法

這個(gè)方法就是利用消磁機(jī)的原理,在現(xiàn)場(chǎng)利用有限、直接的材料進(jìn)行簡(jiǎn)易消磁機(jī)的制作。我們經(jīng)過(guò)施工實(shí)際觀測(cè)可知：在對(duì)母材帶磁性焊件氬弧焊打底時(shí)，母材的磁場(chǎng)造成了電弧有規(guī)律的偏移。這個(gè)有規(guī)律的偏移，就是我們要利用的繞匝方向判斷依據(jù)。

手工鎢極氬弧焊時(shí)，電源采用直流正接法，即焊槍接電源的負(fù)極，焊件接電源的正極，也就是說(shuō)，焊接電流的流動(dòng)方向是焊件到焊槍。如果將焊接電弧看成是一根導(dǎo)線，根據(jù)右手螺旋法則，將右手4指指向電弧偏移方向，那么母指所指的方向即為母材本身所帶磁場(chǎng)的“N”極。同理將焊接電纜線逆電弧偏移方向，在帶磁性管子上的焊接接頭附近纏繞數(shù)匝，使之產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，以消除電弧偏移（如附圖所示）。隨著纏繞匝數(shù)的增加，電弧偏移的現(xiàn)象會(huì)逐漸減弱，直至電弧燃燒恢復(fù)正常，表明磁感應(yīng)強(qiáng)度完全消失。在焊接把線纏繞的情況下，施行打底焊接，退磁和焊接同步進(jìn)行，既簡(jiǎn)便又快捷。經(jīng)實(shí)踐證明，采用把線纏繞焊接過(guò)程中，焊接電流不會(huì)發(fā)生變化，不需調(diào)節(jié)焊接電流，電弧燃燒穩(wěn)定。

用焊絲做試驗(yàn)，看不銹鋼管坡口最小間隙處對(duì)焊絲的吸引力有多大，當(dāng)焊絲從不銹鋼管坡口處掉下時(shí)就可以焊接了。不過(guò)在線圈反復(fù)輸入電流時(shí)，有可能剩磁比原來(lái)還大，可適當(dāng)減少一些線圈匝數(shù)再輸入反向電流，就會(huì)使剩磁調(diào)節(jié)到所要求的水平，這時(shí)應(yīng)立即施焊，不能以為剩磁不再變化。現(xiàn)場(chǎng)施工，周?chē)�磁�?chǎng)情況復(fù)雜有可能影響焊口處的剩磁，所以應(yīng)全面考慮。打底焊縫一經(jīng)完成，再產(chǎn)生剩磁就無(wú)關(guān)緊要了，因?yàn)榇藭r(shí)焊縫和母材結(jié)合成一體了，磁力線從焊縫中經(jīng)過(guò)，再也不會(huì)影響第2道的電焊作業(yè)了。

這種處理方法不受不銹鋼管溫度的限制，可以廣泛用于現(xiàn)場(chǎng)管件的剩磁處理工藝中。

填加高導(dǎo)磁材料，搭橋引流法

焊接前，在待焊部位前方的對(duì)口間隙中加一段高導(dǎo)磁材料，由于它們自身所擁有的導(dǎo)磁能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣,磁力線幾乎不經(jīng)過(guò)氣隙，而經(jīng)高導(dǎo)磁材料通過(guò)，填充高導(dǎo)磁材料部位的磁性就會(huì)因磁力線被引走而減弱，這樣邊打底邊前移高導(dǎo)磁材料，便可以進(jìn)行焊接。

但由于填充材料不可能和連接件一樣，使磁力線完全從高導(dǎo)磁材料通過(guò)，因此剩余氣隙間的磁力線仍對(duì)焊接有一定的影響，故填加高導(dǎo)磁材料引磁法僅適用于焊條電弧焊，且高導(dǎo)磁材料不是經(jīng)常備用的材料，很難做到隨用隨有。

在磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)以上，繞過(guò)焊件磁性溫度區(qū)域進(jìn)行焊接

利用焊條電弧焊焊接導(dǎo)磁件引開(kāi)磁場(chǎng)法

加熱被焊接部位使焊口兩側(cè)焊件處于失磁狀態(tài)，之后再進(jìn)行焊接。而這種方法對(duì)于室外、大件焊接有局限性，純鐵的磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)就高達(dá)768℃，室外或大件焊接時(shí)溫度加高并維持這樣的溫度都有很大的難度，且對(duì)合金鋼而言一般焊件磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)接近或超過(guò)鋼材的相變溫度點(diǎn)，極易使母材性能變壞，焊工的勞動(dòng)條件急劇惡化，焊接操作極不易掌握，焊件返工率加大。因此，繞過(guò)焊件磁性溫度區(qū)域焊接的方法，一般只適用于有較好焊接環(huán)境和保溫環(huán)境的情況下，對(duì)電站大徑厚壁管件，尤其是CrMo合金鋼的焊接很不適用。

現(xiàn)場(chǎng)施工發(fā)現(xiàn)：就克服電弧磁偏吹的能力而言，焊條電弧焊要優(yōu)于鎢極氬弧焊，且管件不銹鋼管坡口處的磁性最大,對(duì)焊接的影響也最大，磁性會(huì)隨距不銹鋼管坡口的距離遠(yuǎn)近而變化。因此采用焊條電弧焊焊接導(dǎo)磁件，在2焊件不銹鋼管坡口以外30mm處引磁就有可行性。

結(jié)束語(yǔ)

施工人員可視具體情況選擇不同的消磁方法，通過(guò)以上措施的實(shí)施，效果十分明顯，不但大大縮短了焊接施工時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度，而且更重要的是減少了施工難度，對(duì)于以后的大厚壁高壓匯通管及密集管排剩磁時(shí)可按此法迅速消除，從而確保焊接質(zhì)量和工期。