浅析手工电弧焊的磁偏吹

李 强、孙爱国、赵健、徐希成

摘要：电弧磁偏吹产生的原因及防止措施

关键字：手工电弧焊；磁偏吹 ；焊接电弧 ；电极；电弧磁场

引言

焊接电弧是电极和熔池间的柔性气体导体。焊接过程中，在电极和电弧周围及被焊金属中会产生磁场。如果这些磁场不对称地分布在电弧周围，就会使电弧偏斜，使焊接过程发生困难，这种现象称为磁偏吹。

1产生磁偏吹的原因：

1.1通过焊件的电流在空间产生磁场，当焊条与焊件垂直时，电弧左侧的磁力线密度较大，而电弧右侧的磁力线稀疏，磁力线的不均匀分布致使密度大的一侧对电弧产生推力，使电弧偏离电极轴线。

1.2焊接过程中，在电极和电弧周围及被焊金属中会产生磁场。这些磁场不对称地分布在电弧周围，就会使电弧偏斜，使焊接过程发生困难，这种现象称为磁偏吹。如图1所示：

图1 电弧的磁偏吹

1.3电弧到达钢板端头时旨磁面积发生变化，引起空间磁力线在靠近焊件边缘的地方密度增加，所以在电磁力作用下，产生了指向焊件内侧的磁偏吹。

1.4磁偏吹易发生在采用直流电源，焊接电流大于300~400A和（大的焊接结构中）大零件（比较大的铁磁物质）焊接的场合，焊接电流越大，磁偏吹的现象越严重。

1.5在焊接角焊缝过程中，当焊接电弧靠近焊件的另一金属时，由于金属的导磁性比空气要好得多，因而改变了磁力线的分布，电弧将偏向此金属，好像金属件将电弧吸引过去一样。

（6）在进行大、中型结构件焊接时，磁偏吹主要来自焊件的剩磁场，当焊件有较大的剩磁场时，它与电弧磁场产生叠加，从而改变了电弧周围磁场的均匀性，迫使电弧向磁场较弱一方偏移，从而形成磁偏吹。

2 磁偏吹的危害：

焊接过程中，因气流的干扰、焊条药皮偏心的影响和磁场的磁力作用，使电弧中心偏离焊条轴线的偏移现象，称为焊接电弧的偏吹。偏吹不仅使电弧燃烧不稳定，飞溅加大，熔滴下落时失去保护，还会影响焊缝的成形。

2 解决措施

根据磁偏吹产生的原因，在生产、焊接、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，如图2所示，图中虚线表示克服磁偏吹的接线方法。

图2 改变焊件接地线位置克服磁偏吹

2. 在操作时，适当调节焊条角度，将焊条偏吹的方向转向熔池，这种方法在实际工作中应用较为广泛。如图3所示：

图3 倾斜焊条角度克服偏吹

3. 采用短弧焊接，短弧时电弧受气流的影响较小，而且在产生磁偏吹时，也能减小磁偏吹程度，因此采用短弧焊接是减少电弧偏吹的较好方法。

4. 在焊条许可的情况下尽量使用交流电源焊接。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。（加热后使焊件的金相组织变为奥氏体）。

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。以下以管道焊接为例介绍磁偏吹预防的应用。

8. 采用小电流焊接对克服磁偏吹也能起一定的作用。

9. 采用分段退焊法亦能较有效地克服磁偏吹。如图4所示：

图4 采用分段退焊法克服偏吹

3实际生产中的应用

3.1在压力管道焊接中，管道钢为硬磁材料，其特点为充磁后容易保留部分磁性，在厚壁管的对接焊接过程中易出现磁偏吹现象。使手工钨极氩弧焊封底焊接无法进行。根据发生磁偏吹的情况，发生磁偏吹主要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。具有铁磁性材料的厚壁管线，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。

具体措施：利用焊接电缆线绕在接头的两侧，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吹。消除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；2）在电缆绕组圈数不变时，在焊接电流允许范围内，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，从而消除接头处的剩磁，克服磁偏吹对焊接电弧的影响。

3.2焊接厚板平焊覆面层，当焊到覆面层后1/3处时易出现磁偏吹现象，使手工电弧焊无法进行。发生磁偏吹主要是焊件有较大的剩磁场时，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。

具体措施：根据产生磁偏吹的原因分析可以通过改变焊件上接地线的位置，尽可能使电弧周围的磁力线分布均匀；采用短弧焊接；适当调整焊条角度，使焊条偏吹的方向转向熔池。

3结束语

在实际的焊接环境中，因为焊接环境不相同，产生磁偏吹的原因也不尽相同，所以，要结合现场实际情况找出造成磁偏吹的原因后结合上述总结经验处理，保证现场焊接中焊接质量。

参考文献

焊工手册编写小组编写 焊工手册手工焊接与切割 1975年3月北京第一版

中国石油天然气集团公司人事服务中心编写 职业技能培训教程（电焊工）2007年3月第1版