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熱電廠鍋爐承壓部件焊口在強(qiáng)磁環(huán)境下施焊分析

文檔作者：孫朝陽文檔來源：天津市津能濱海熱電有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月10日
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熱電技術(shù) 2014年第4期(總第124期)
熱電廠鍋爐承壓部件焊口在強(qiáng)磁環(huán)境下施焊分析
孫朝陽
(天津市津能濱海熱電有限公司，天津300451)
摘要 針對電解鋁廠設(shè)備運(yùn)行時(shí)造成熱電廠鍋爐區(qū)域內(nèi)
產(chǎn)生較大強(qiáng)度的磁場，直接導(dǎo)致處于磁場范圍內(nèi)的高壓焊口
焊接時(shí)存在強(qiáng)烈的電弧磁偏吹現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了機(jī)組的焊接
質(zhì)量。利用直流電消磁的原理，在被焊部件焊口部位產(chǎn)生與
外部磁場相反的次生磁場，與原有磁場相互抵消，并采用全
過程攝像頭監(jiān)控焊接質(zhì)量的裝置和方法，提高對焊縫可能產(chǎn)
生缺陷的定性與定位準(zhǔn)確率
關(guān)鍵詞強(qiáng)磁場焊接工藝
1 前言
某熱電廠機(jī)組毗鄰業(yè)主電解鋁廠房直線距離約
30m。當(dāng)電解鋁設(shè)備開始運(yùn)行時(shí)，會在鍋爐區(qū)域范圍
內(nèi)產(chǎn)生較大強(qiáng)度的磁場，直接導(dǎo)致處于磁場范圍內(nèi)
的高壓焊口焊接時(shí)存在強(qiáng)烈的電弧磁偏吹現(xiàn)象，部
分焊口位置甚至能牢牢吸附住2．5磅的鐵錘與12
寸的活扳手等物品，焊絲(焊條)只要靠近管壁便會
被強(qiáng)力吸附住，致使現(xiàn)場焊口無法進(jìn)行正常焊接，制
約了工程進(jìn)展，嚴(yán)重影響了機(jī)組的焊接質(zhì)量。如此
大范圍、高強(qiáng)度、持續(xù)性磁場影響焊接施工的情況，
也是國內(nèi)其他同類在建工程中從未發(fā)生過的。
當(dāng)工件母材在外加強(qiáng)磁場的影響下，管道本身
經(jīng)磁化帶有較強(qiáng)的磁性時(shí)，焊接過程中經(jīng)常會碰到
電弧引燃困難、電弧燃燒穩(wěn)定性被破壞、電弧在磁場
中偏離、液體金屬和熔渣熔體從焊接熔池中濺出等
情況。由于受到外界大小不等的磁力影響，容易改
變焊接電弧形態(tài)，影響母材熔化和焊縫成型，改變焊
接熔池液態(tài)金屬結(jié)晶過程中的傳質(zhì)和傳熱過程，從
而改變晶粒的結(jié)晶方式，使焊縫的力學(xué)性能顯著下
降，產(chǎn)生氣孔、未熔合、裂紋等焊接缺陷，直接對整套
機(jī)組日后安全高效穩(wěn)定運(yùn)行埋下安全與質(zhì)量隱患。
2 采取的措施
電磁感應(yīng)理論充分結(jié)合施工現(xiàn)場工作實(shí)際情
況，采用簡潔、方便、經(jīng)濟(jì)有效的手段，對現(xiàn)場鍋爐區(qū)
域外部強(qiáng)磁場進(jìn)行反向疊加抵消。根據(jù)待焊部件周
圍區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與方向各不相同的特點(diǎn)，主
要采用優(yōu)化后的直流線圈消磁方法，充分利用手中
現(xiàn)有工器具，將逆變焊機(jī)做為消磁直流電源，輸出直
流電流，流經(jīng)纏繞在待焊部件管道上的線圈后產(chǎn)生
反向磁場，以此消除或抵消待焊部件焊口區(qū)域外部
強(qiáng)磁場的影響。
在該消磁項(xiàng)目焊接中，首創(chuàng)使用雙攝像頭技術(shù)
全程監(jiān)控焊接打底、填充全過程焊接質(zhì)量。
鍋爐焊接過程中，由于受外加強(qiáng)磁場的影響，焊
接過程中產(chǎn)生不良缺陷的幾率要遠(yuǎn)大于正常環(huán)境下
施焊，為了在合理消除磁場的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高高
壓焊口尤其是合金鋼大口徑管道焊口的焊接質(zhì)量，
使用了全過程攝像頭監(jiān)控焊接質(zhì)量的裝置和方法，
具體結(jié)構(gòu)見圖1：
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＼) ／／8<
J 1．_
圖1 全過程攝像頭監(jiān)控焊接質(zhì)量的裝置和方法
可拆卸式齒輪軌道(1、5)固定攝像頭與齒輪軌道裝置
(2、6)高清攝像頭(3、7)焊前預(yù)熱保溫層(4、8)緊固螺桿
(9、11)防滑軌裝置(1O、12)光電傳感器(13、14)焊接管道
(15)
上述裝置結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝與操作，使用效果
好，通過采用攝像技術(shù)對超厚壁高合金鋼焊口從打
底到填充再到蓋面進(jìn)行全過程監(jiān)控記錄，可準(zhǔn)確定
位焊接缺陷的類型與具體尺寸與位置，有利于對焊
接質(zhì)量的控制，大大提高對焊縫可能產(chǎn)生缺陷的定
性與定位準(zhǔn)確率；同時(shí)也對焊接操作人員有一定的
一25 —
熱電技術(shù) 2014年第4期(總第124期)
警示作用，增強(qiáng)了焊工的責(zé)任心；另外，對存在缺陷
的焊縫，減少了返修率，有效減輕現(xiàn)場焊口挖補(bǔ)的工
作量，提高生產(chǎn)效率，降低施工作業(yè)成本。
鍋爐現(xiàn)場施工中碰倒的外加強(qiáng)磁場是國內(nèi)在建
火電項(xiàng)目施工中異常罕見的情況，鍋爐區(qū)域附加的
強(qiáng)磁場，影響范圍廣、磁通強(qiáng)度大，導(dǎo)致處于磁場范
圍內(nèi)的高壓焊口焊接時(shí)存在強(qiáng)烈的電弧磁偏吹現(xiàn)
象，無法進(jìn)行正常焊接。此種磁性與管道加工、制
備、下料等環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的剩余磁性有本質(zhì)的區(qū)別，從
磁場強(qiáng)度的大小、磁場方向的判定以及消除磁性的
方法和工藝都不一樣，因此常規(guī)的消磁方法如敲擊
法、加熱法、制作局部屏蔽磁性罩殼等均不適用于此
種磁場環(huán)境下。用于消除持續(xù)性強(qiáng)磁場對焊接操作
影響的裝置可滿足持續(xù)性強(qiáng)磁場環(huán)境下焊接施工需
要，局部進(jìn)行抵消或消除磁性影響。
本裝置消磁結(jié)構(gòu)簡易原理示見圖2：
圖2 消磁結(jié)構(gòu)簡易原理示意
逆變焊機(jī)(件1、件3)焊機(jī)接地線(件2、件4)感應(yīng)線圈
(件6、件8)指南針(件7)帶磁性被焊部件上段(件5)下段
(件9)連接感應(yīng)線圈的電焊鉗(件11、件13)高斯計(jì)(件14)
高斯計(jì)測量筆(件15)消磁用焊接件(件10、件14)正常焊
接用弧焊電源(件16)正常焊接用電焊機(jī)導(dǎo)線(件17)
一26 一
本裝置利用了直流電消磁的原理，在被焊部件焊口
部位產(chǎn)生與外部磁場相反的次生磁場，與原有磁場
相互抵消。首先要用橫截面積為35～50mm的焊接
導(dǎo)線組成的柔性感應(yīng)線圈來完成直流電的組成回
路，導(dǎo)線纏繞在兩根對接管道上方，根據(jù)外部磁場強(qiáng)
度大小，纏繞不同圈數(shù)的匝數(shù)；采用電流為500～
1000A的焊接變壓器；兩臺被采用的逆變焊機(jī)還配
有遙控和電流調(diào)節(jié)裝置。
本裝置和方法能充分利用施工現(xiàn)場現(xiàn)有設(shè)備、
能耗小、便于操作、消磁速度快、消磁效果好，具有較
好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。
有效消除或降低待焊部件周圍外加強(qiáng)磁場磁通
強(qiáng)度值至5mT以下，減小外部強(qiáng)磁場對現(xiàn)場鍋爐承
壓焊口施焊時(shí)產(chǎn)生的影響，加強(qiáng)現(xiàn)場鍋爐承壓焊口
焊接質(zhì)量控制，確保鍋爐承壓焊口無損探傷一次合
格率≥96％。
3 結(jié)束語
復(fù)雜的電磁環(huán)境會在不同的設(shè)備環(huán)境下產(chǎn)生不
同的影響效果，強(qiáng)磁場環(huán)境下鍋爐承壓焊口焊接技
術(shù)研究，要緊密聯(lián)系當(dāng)前綠色施工和低碳環(huán)保要求，
進(jìn)一步優(yōu)化焊接工藝，提高在類似磁場環(huán)境下焊接
工藝質(zhì)量與焊接效率，拓展應(yīng)用領(lǐng)域，提高工藝科研
水平，降低作業(yè)成本造價(jià)。
參考文獻(xiàn)
[1]蔣進(jìn)紅．電廠鍋爐管道焊接存在的問題及對策分析
城市建設(shè)理論研究2011年l3期

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