浅谈长输天然气管道绕线组法消磁方法

杨磊 刘新海 钱洪

1. 概述

洪雅县工业园区供气工程，天然气管道设计压力为2.5MPa，管道规格为φ273.1mm×5.6mm，材质为L245MB，直缝高频电阻焊钢管，采用氩电联焊方法焊接。管道焊后需进行超声波检测、X射线检测。焊工在施焊过程中发现58根管材均带有磁性，共计667m，在氩弧焊打底过程中，发生磁偏吹现象，使焊接电弧偏斜，熔滴无法过渡到坡口根部形成熔池，电弧不在钨极尖端向焊丝燃烧，而是向氩气喷嘴燃烧等现象，无法正常焊接，甚至能将500mm长的CHG—56焊丝（φ2.0mm）吸附于管端。

针对存在的问题，从成本、可操作性及时效性方面综合考虑，我们尝试了多种方法消磁，最终选定利用短路电流，采用绕线组法省时高效地消除了磁偏吹的影响，顺利完成了焊接任务。

2. 磁偏吹对焊接质量的影响

（1）影响焊接施工 磁偏吹使焊接电弧飘移，严重时甚至无法施焊，由于长输管道现场焊接施工为对接环焊缝，所以采用对焊施工，因而通常情况下，磁偏吹对根部焊缝的焊接过程影响较大。

（2）造成焊接缺陷 磁偏吹的存在使电弧燃烧不稳定，加在弧柱上的作用力也不稳定，使熔滴过渡不规则，导致了焊缝成形不规则，造成连续或断续内咬边、根部未焊透、根部熔合不良等缺陷，磁偏吹的存在还削弱了电弧周围的保护气氛，使熔池中易混入空气等有害气体，从而引起气孔、夹渣等缺陷。

3. 绕线组法消磁工艺制定

（1）采用升温法 最先尝试用升温法，此法使管道磁性略有减弱，现场实践证明，升温法对弱磁管道（单位面积平均磁感应强度≤5mT）能起到很好的消磁作用。但对强磁管道无法将磁性削减到正常施焊的程度。且考虑到不能升温太高，若温度太高会改变管材的金相结构，与现行国家标准不符，只能是短时间加热至300~400℃。但该方法费时较长，效率太低，耗费大量人力物力，且加热过程中极易损伤管道外防腐层，给防腐、补伤带来很大的工作量。随后尝试采用绕线组法。

（2）采用焊接电流绕线组法 将一台焊机的把线均匀缠绕在焊口的两侧，一侧以6~7圈就行，然后用此台焊机在一块废钢板上进行引弧焊接，再用一台焊机进行正常的管道焊接。此法利用在废钢板上引弧焊接时，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吹。考虑到该方法操作较繁琐，效率较低，而且需两名焊工同时施焊，所投入人员、设备较多，在长输管道施工流动性较强的环境下，尤其是山路崎岖的作业现场，移动设备、机具等相当困难，并且该批带磁管道批量较大，为节约成本和缩短工期，我们必须寻找更省时高效，更易于操作的消磁方法。

（3）选定短路电流绕线组法 综合各方面考虑，最终制定了针对单根钢管的消磁方法：①借助特斯拉计监测磁场大小及方向。②选择短路电流绕线组法。③采用此法对带磁管道进行消磁。④检测经消磁后的管道是否满足正常施焊的要求。

4. 短路电流绕线组消磁

（1）消磁设备 准备运达H200T—1内燃弧焊机1台、焊机快速接头2个、50mm²铜芯电缆30m、特斯拉计HT20（用于测量和显示单位面积平均磁通密度或磁感应强度的精密仪器）1台（见图1）。

（2）操作方法 先用特斯拉计检测带磁管道一端的磁性大小、方向（测量时有正、负显示，正数代表N极，负数代表S极），记下数值（单位为毫特斯拉），再用铜芯电缆缠绕在管口的一端（6~7圈），根据通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极，确定出能产生反磁场的电流方向，发动焊机，电流调至100~120A。根据确定出的电流方向，利用快速接头接入焊机的“+”、“－”极造成短路，短路5~8s后，直接关闭焊机，用特斯拉计检测管道剩磁大小，会发现剩磁强度有所减小，往复进行，直至剩磁强度削减到不影响焊接的数值（根据上海宝钢钢管厂出厂标准，管道剩磁强度≤3mT，即不影响正常施焊）为止，以此利用短路电流产生的磁场去抵消管道剩磁。待管道一端消磁完成后，采用此法在带磁管道另一端运用此法消磁，即完成整根管道的消磁工作（见图2）。

（3）注意事项 ①消磁过程中若发现磁性削减太慢，可采用增加线圈匝数和适当增大焊机电流的方法进行调整。但电流不宜太大，短路时间不宜太长，不然会造成铜芯电缆过热变形，烧损快速接头，甚至损坏电焊机设备。②经消磁后的管道不宜集中堆放及倒运，现场发现：消磁后的管道堆放在一起有返磁现象，故应分开处理。

5. 结语

洪雅县工业园区供气工程消磁经验表明：对于小批量弱磁管道，采用升温法是能够有效削减磁性至不影响焊接的范围；对于大批量强磁管道，采用短路电流绕线组法消磁是十分有效的，这种方法可用在地形复杂，流动性大，机具、设备倒运困难的长输管道作业现场。

图1 消磁设备

图2 短路电流绕线组法示意