埋地输气管道消磁施焊方法讨论

张 科，贾春龙，张 研，丁 淼

1.陕西省天然气股份有限公司 (陕西 西安 710016)2.甘肃电投金昌发电有限责任公司 (甘肃 金昌 737109)3.中国科学技术大学热科学和能源工程系 (安徽 合肥 230027)

埋地输气管道消磁施焊方法讨论

张 科1，贾春龙1，张 研2，丁 淼3

1.陕西省天然气股份有限公司 (陕西 西安 710016)
2.甘肃电投金昌发电有限责任公司 (甘肃 金昌 737109)
3.中国科学技术大学热科学和能源工程系 (安徽 合肥 230027)

在对埋地管道进行焊接施工过程中，会经常发现管道焊口带磁现象，导致碰口焊接作业难以正常进行，既耽误工期，又影响焊接质量。基于陕西省天然气公司近年来的管道碰口作业，归纳整理了管道焊口的带磁原因，进而针对管道焊口磁性的不同，并充分考虑现场施工条件的限制，结合管道消磁经验，提出不同的克服或消除磁性的方法。

天然气;长输管道;焊接;消磁

近年来，随着管道输送业务的不断扩展，新建、改建、扩建埋地输气管道工程逐年递增，而磁偏吹现象在管道焊接施工过程中频频发生，严重影响工程进度及焊接质量。当偏吹角度较小时，可正常施焊，当偏吹角度过大(＞45°)时［1］，则会产生严重的电弧偏吹，焊接电弧难以稳定燃烧，熔滴飞溅，与母材无法熔合，极易造成夹杂、气孔、未焊透等焊接缺陷，甚至会发生焊条与母材粘连而无法运条施焊，带来不必要的经济损失和安全隐患。

1 管道带磁原因分析

在焊接过程中，埋地输气管道焊口的磁性可分为两大类:感应磁和工艺磁［2］。感应磁主要是指在管道生产制造过程中，被周围强磁环境磁化而带有一定磁性;工艺磁主要是指管道在检测、装配、运行等过程中，使管道感应上一定磁性，通常将以上两者统称为管道剩磁。根据近年来管道带磁情况分析，将管道剩磁产生的原因总结为以下8点:①金属在熔炼、塑型、切削过程中产生磁性;②利用磁力起重机装卸时管道被磁化;③采用漏磁检测法进行无损探伤时产生磁性;④管道长期处于强磁场环境中而被磁化;⑤管道焊口打磨时产生磁性;⑥管道受高流速介质长期冲刷磁畴重排产生磁性;⑦焊接地线连接位置不当引起感应磁分布不均;⑧在线内检测作业后管道遗留磁性。

然而，在实际碰口作业过程中，管道带磁的诱因较为复杂且不易判断，常常是由上述原因中的一种或几种组合而成，一定程度上加大了管道消磁的难度，而选取科学的消磁措施，避免或削弱管道磁性的负面影响，是保证焊接质量的唯一途径。

2 管道消磁措施

在焊接施工过程中，当发现管道焊口磁性较强，导致焊接无法正常进行时，现场作业人员应立即做出响应，采取科学的应对措施，避免盲目指挥、盲目操作，影响焊接质量，耽误工程进度。

首先，作业人员可以通过磁力计来检测管道剩磁的大小，并判断磁极方向。当受到作业环境等条件限制时，可因地制宜制作感应线圈、电磁铁等，用以判断磁场方向和强弱，为后续消磁施焊做好准备。

其次，根据焊口磁性大小，分析管道带磁原因，选取一种或几种措施组合使用来抑制磁偏吹的影响。在作业现场常用的消磁方法主要有以下几种:

1)最为简便的方法即利用专业消磁设备对管道进行消磁，确保焊口磁性不影响正常焊接。然而，受施工条件及作业环境等因素的限制，现阶段专业消磁设备仍未在施工队伍及焊接作业中普及。

2)在焊接时，当焊口存在少量剩磁时，可通过适当调整焊条角度，将焊条倾于偏吹方向，来平衡较弱的磁偏吹影响。

3)若由于焊机地线连接位置不当，引起电弧周围磁力场分布不均，则可以通过改变地线连接形式或位置，缩短焊件上电流回路，削弱感应磁场的影响。在焊口附近的地线走向，要避免与管道平行，应尽量呈垂直走向，防止感应磁场叠加［3］。

4)当焊口局部仍存在较强磁性时，根据现场情况可利用永磁铁或特定结构电磁铁，与被磁化管道磁极反向接触，并配合磁力计检测校正，以减小或消除焊口局部剩磁。

5)对于管径较小、磁性较弱的管道，可以通过敲击、振动等手段，打乱管道内的有序磁畴，从而削弱管道剩磁。

6)热处理法对管道消磁有显著效果，当加热焊口至“居里点”温度以上时，可将铁磁质管道转化为顺磁质［4］。但由于缺乏同等条件的焊接工艺评价，从保证焊口机械性能的角度考虑，不宜采用。在作业现场常通过焊枪加热焊口局部至200～300℃，并进行氩弧焊打底焊接，对弱磁管道消磁施焊有一定效果。

7)在进行焊口打底时，常常利用短弧点焊法，在焊缝周围均匀点焊8处，分段退焊，将两侧管道连接起来，导通两侧磁场，降低焊口处磁性强度。若剩磁较强，则可通过连通、切断、再次连通的方法，反复通断3～4次，达到消磁目地。

8)对于工艺条件允许的碰口作业，可提前预制导磁套管，即利用套管将两侧管道连接起来，磁力线将会在坡口处产生漏磁，而从导磁套管通过，并绕开施焊孔，从而起到屏蔽磁力线的作用［5］。焊接时，转动套管，直至打底结束。实践证明，套管与管道的接触面积越大，消磁效果越明显。

9)采用交流线圈消磁时，将焊枪把线缠绕在焊口附近10圈左右，并在焊钳和地线回路中接入长1m的氩弧焊丝，在10～300A电流下短路。接通电源后，焊丝因被加热而在一定时间内烧断，并用磁力计检测，或通过观察管道对焊丝的吸附情况，判断管道剩磁大小以及重复消磁次数。

10)直流线圈消磁法是作业现场最为常用的消磁措施，即根据管道磁性方向，在焊口附近管道上顺时针或逆时针缠绕焊枪把线若干圈，线圈通电后形成与管道反向的外加感应磁场，用以平衡管道剩磁引起的偏吹现象，利用磁力计不间断地检测或进行试焊直至达到施焊要求(图1)。通常，可以根据现场情况及磁性大小，在允许范围内调整焊接电流大小(80～100A)，或调整线圈匝数，达到最佳消磁效果。若管道磁性过强，可采用缠绕多层线圈以增强外加磁场，而线圈宽度宜控制在1m内［6］。

图1 直流线圈消磁法示意图

3 消磁施焊实例

设计压力5.8MPa，长度490km，管径DN400mm，壁厚8～10mm，材质L360的埋地输气管道，于2012年完成管道在线内检测作业，并采取了一系列措施消除内检测作业后的遗留磁性。然而，在2014年10月对该管道某处进行换管碰口作业时发现，管道焊口处磁性较大，对焊丝的吸附力极强，磁偏吹现象明显，导致焊接无法正常进行。经现场分析，该管道投产时间较长，且地处毛乌素沙漠腹地，周围无其他强磁环境干扰，故断定为内检测作业后管道剩磁的影响，即管道线路越长，剩磁积累越多，并在管道焊口处表现尤为突出。

由于作业环境及条件限制，无专业消磁设备及磁力计，无法明确判断管道焊口磁性大小，作业人员尝试通过短弧点焊法，将两侧管道分段连接起来，以消除焊口处磁性影响。但由于磁偏吹较严重，施焊间隙配合敲击、振动、加热等措施，仍无法形成有效的焊桥以导通磁场，故现场研究决定采用直流线圈反向消磁法进行消磁施焊(图2)。首先，利用永磁铁判断焊口处磁极方向;其次，利用焊枪把线在管道上缠绕线圈，保证线圈磁极方向与管道磁性方向相反;再次，通过调节线圈匝数及电流大小，并不断进行试焊，发现当电流为84A，线圈9匝时，管道对焊丝的吸附力较小，氩弧焊打底基本不受磁性干扰;最后，顺利完成打底及焊接盖面工作，总计3道焊缝，拍片全部一次合格。

图2 直流线圈反向消磁实例

4 结束语

综上所述，埋地输气管道带磁原因比较复杂，且随着行业发展有明显上涨趋势，结合施工现场具体情况，作业人员应选取一种或几种消磁方法组合使用，将磁偏吹的影响降到最低，确保焊接质量及工程进度。当然，更应该深究管道带磁原因，从制管到建设投运，避免一切人为因素使管道带磁，并从焊接工艺着手，寻求新的带磁施焊方法，以满足现阶段的管道焊接要求。

［1］姜运健，冯砚厅.带磁管道焊口的磁偏吹及其退磁焊接［J］.焊接技术，1992，21(5)：20-24.

［2］金娜，陈保东.管道焊接前消磁方法［J］.管道技术与设备，2009(5):42-43.

［3］王力勇，刘宏亮，田飞.子长分输站管线焊接电弧偏吹原因分析及克服措施［J］.科技咨询，2012(25):77.

［4］王云峰.强磁性管道现场焊接消磁技术［J］.石油化工建设，2009(1):71-74.

［5］唐行华，赵新军，王有庆等.浅谈消除管道磁性的方法［J］.金属加工:热加工，2012(14):38-40.

［6］章磊，张素香.长输管道直流消磁法及其ANSYS数值模拟［J］.油气储运，2012，31(7):553-556.

简讯

仪征化纤设备“5S”管理成亮点

“仪征化纤结合自身实际，将‘5S’管理作为进一步夯实基础管理的有效举措，坚持高标准、常态化，以‘创星级完好装置’和‘互查互学’为抓手，在全公司系统化推进‘5S’活动，取得较好成果，全员主人翁意识不断增强，现场环境面貌持续改善，装置设备安全稳定长周期经济运行水平进一步提高”，这是2015年4月15日下午中国石化炼化企业设备大检查第二组组长对仪征化纤设备管理的讲评。

2015年4月13～15日，中国石化炼化企业设备大检查第二组一行12人，对仪征化纤进行了电气、仪表、工业水、气、环保设施以及检维修管理等六个方面的专项检查，检查结束后，进行了总结和讲评。

近年来，仪征化纤坚持把夯实“三基”工作、从严管理、苦练内功作为应对危机、提升管理水平的重要举措。设备管理部深化“5S”管理，持续开展 ‘创星级完好装置’，搭建了现场人——机系统精细化管理的平台。持续开展设备管理“互查互学”活动，每月对设备管理检查考核情况进行总结，对专业管理做得好的二级单位，在其现场召开专题“互查互学”经验交流会，树立正面典型;将存在严重“脏乱差”和“低老坏”的单位作为反面典型，在其现场召开问题反思会，真正做到鼓励先进，鞭策后进，努力实现共同提高。

(尉立岗 摘自http：//www.sinopecgroup.com 2015-04-22)

渤钻井下技服提高施工服务质量为甲方节省百万元

2015年4月2日，由渤海钻探井下技服测试工程作业部负责的吉林油田双105井裸眼地层测试项目圆满完成。甲方根据此测试结果重新调整了这口井的下一步施工方案，节省了技术套管费用近百万元。

双105井属吉林省松原市长岭县长岭断陷查干花次南部金宝坨子圈闭沙河子组，测试层裸眼井段3 308～3 397m，厚度97m，此次测试的目的是落实长岭断陷查干花次南部金宝坨子圈闭油气显示层段的流体性质和产能，为甲方下一步完井方案提供依据。

针对这口井裸眼测试井段长、钻井过程中曾发生井漏等情况，井下技服测试工程作业部制定了详细施工方案，圆满完成这口井裸眼测试施工，测试资料优质率、全准率均达100%，施工质量和服务质量均获得了甲方高度赞扬。

(尉立岗 摘自http：//news.cnpc.com.cn 2015-04-22)

In the welding process of buried gas pipes，themagnetic phenomena ofwelds often occurs，which will lead to the difficulty in touchingmouth welding operation，notonly delay the schedule，but also affect the quality ofwelding.Based on the touchingmouth welding operation of buried gas pipeline in Shaanxi Natural Gas Company in recent years，the causes leading to the magnetic phenomena ofwelds are analyzed，different demagnetizationmethods are proposed according to differentmagnetic properties ofwelds and field construction conditions.

natural gas;long-distance pipeline;welding;demagnetization

箫铃

2014-12-06

张科(1988-)，男，主要从事天然气长输管道运行管理工作。