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发表于 2009-9-23 10:34:37
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焊管·第25卷第5期·2002年9月
) W9 e' M2 G0 s+ d: l" u俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法
) }" W" [, N1 X许贵芝 编译; U8 c6 |) a: N
(南京航空附件厂 210002)2 R. f( M* X+ y- P' v! W
摘 要 分析了钢管中剩磁产生的原因及其对焊接质量的影响。介绍了俄罗斯管道焊接 u! S( E3 E; h8 ~7 O
前的消磁工艺过程和消磁方法。生产经验证明该方法实用、有效。6 F9 S3 x. [- g
主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺
3 P# t( b" z/ _1 剩磁产生原因及对焊接质量影响
M: v- t: z/ a% l' D1 _0 m! K* Z在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有 ^; n- m' v- D3 m. W5 [4 X
时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的5 l$ L2 D& e) C; s5 h
形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分% ?+ M7 A+ S; P
为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在$ ~) `& Q3 R' n* z4 ?0 M
工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重( a' n: i4 e" O' Y+ G/ k* B
机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成0 l% i9 u' H5 h. z
无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁) p3 z% W! H! i% U$ z( V/ v
性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持
4 X. k# H9 @, M7 i, u- G9 b器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触
' L1 {9 R' N& o; Q" d( F+ X+ _与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊7 ^0 z; D- o! n/ F5 A! t+ b
钳与管子的短路等。# J7 [0 n# Z. N# l7 X+ P2 ~; D6 c) l
焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的; w5 `' ^; m7 T4 z
困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏0 d# \) ^; d+ ?, Q
离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。
% t) F8 ?4 x7 ]8 X8 c为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁) }6 {3 l. s+ K8 a. H6 n
化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊
9 j7 b0 z4 L2 N$ B+ J6 F% }接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁, |! M7 @4 X) z+ d
不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。: x: A% q( g9 g9 X0 j" \
2 俄罗斯管道焊接的消磁方法
# w( a* L8 F* D! |; m" Z3 |在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和
& A- I9 B+ P, v# O修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定# u7 p3 G' j$ ]( `
了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代
" V" n/ }3 h: n- r* v0 b进行类似作业的国内外的先进经验。3 X5 K# p' g' T) L6 j) N
2．1 消磁工艺过程
8 v. D$ }# y2 z7 Q, x: f针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管9 G& W* T' R( h7 n
对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩
1 }; U- B$ y+ I; b t, ?. o磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和
& M! B# H5 I3 i3 Q* n3 C技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接
5 [* z8 u$ o, D: c( I" d+ E的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其
4 O! N" o' {: F! g' M( f是否满足要求。
* e6 n: W# R4 ^, s2．2 消磁方法6 v! _8 S0 m3 y7 v
在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁
$ e' T. ^5 T+ G( L方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或' T! `0 s z( z" T
者永磁铁所建立的磁场方法。7 [( ~1 G' p9 Y) l7 Y1 U# I% o: r W
分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体- A4 B. K. i! M: j
条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。
" v5 M" I+ B3 e9 h表1 剩磁等级与焊接条件! u& v2 ] k7 u9 j
剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件; A( F8 d4 m! r
弱 <20 不消磁
* M3 g+ i" M8 ^& S7 C中等 2O～ 100 消磁
S6 Q& V1 [, C3 O高 > 100 消磁
5 v( Y ]% n8 L8 d7 y8 s. ^* j: p用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁" ~8 ^9 p+ i& }4 ]
线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢
" W2 ~# Q a# {8 \管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕7 Z. {7 G3 }+ ] q& `7 g8 V* w4 {
成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电& a* Q% Q( }' q/ ?
流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中
& O( A( M! N! b4 h' }包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为5006 A+ V* Y. b* Z- K1 |2 E+ C
～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应- Y" z/ q$ S5 p1 C" o
有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当
9 E1 C1 ?- S% }) H采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测3 ^' R( y+ F. B2 V G
量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借& y" N* u5 a- }# T+ C
助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变
& |/ j0 M' @4 _+ \# S* J压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁
( g2 [1 N" b) z( ^& D+ E+ K. u时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。% `' ~5 R# F: g* G% K. S8 I
钢管的消磁分三个等级，见表1。9 x) K8 i) @, s
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! A3 A7 C* L* ]# M3 F焊 管 2002年9月6 p' L6 k) a9 w& @* Z7 `8 H
图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b) P: E) Z) X3 d
和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图8 M4 @' F, d- Q( Z8 z
1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线
; {% y/ _% l1 j p* X7 @4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁
, S7 |; ]! D+ A* N! i消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：5 g0 s' b- [5 p ]4 D8 N
H 一(1．2～ 1．5)H !
5 F7 ?: A, x# M式中H 消磁磁场强度；
8 S) }* V3 n: H" u7 i+ Q# r: mH。剩磁磁场强度。
5 b! Z9 B' M; Z; p& X; ]+ a4 f消磁磁场强度按公式确定：1 q N& s, m5 c
H — I ·N 7I. F: l {5 v$ j" g+ v
式中，一线圈通电电流。A；6 l# A5 _/ ]" W1 A4 F5 s+ R! X
N 消磁线圈匝数；
; D1 n* O3 ]4 h8 I2 \L一绕组长度，m。
/ e3 W$ p3 ]) V; O) `为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力1 Q3 w* N* F+ P# {
计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空
/ P; J& ^* L0 h7 R. Z! a& J' @ E' z气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。4 {8 w% r' D [- t& L
仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪$ {- J8 M3 M7 I; O: }' G
表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技
( E: S2 U' F8 B术特性见表2。
" \1 r/ R$ S* Z& a& }5 z# \, Y(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：
3 \" e2 b; V* h# |& ]① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方
8 ]' E( R& [/ ~- I2 e# I, C% ^表2 磁力计技术特性
1 e; G" k- X" d, l7 W# E5 a, G被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999& x0 M2 j- P& G6 |5 A( U4 @
灵敏度下限(×10 T) 1' c) D* S o" @2 K, s0 n/ }. \
调整工作规范时间(s) 30
" y5 x& M/ w f( c5 z1 e7 p电源充电后连续工作时间(h) 80 J* }( e% K: N% i+ S' u& u
外形尺寸 电子装置 1 70×60×358 K" [# V2 T5 z# d: e
(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30/ T7 t( e* Y. L
质量 电子装置 0．35
: P, a' r' M! `9 M' \(kg) 测量变流器 0．358 O R. Y4 P( d
向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊0 ?0 A* x3 t r
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序7 L1 z7 E, V& A! x
连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与
' E4 @6 ~* j) T) R" [# D" b. X钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开/ `7 p3 m! @& H( Y) T
图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图
+ \6 s: t/ J! e$ U1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源: T$ D; }! P$ D- n2 M J/ O2 }2 @2 \
始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必
/ v) h+ p9 Q* m7 ~/ Q须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用
9 Z) N2 ^7 z J的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电6 i! B- t4 l% {2 e! U2 A
流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导
0 U1 n" e) {1 u0 Z; r线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁
: ^, Z2 n+ c; H8 k通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
! [+ O( @* O1 |6 ? @: Q6 G$ L1 Z" k, \% _然后切断电源。
) [/ O5 V% T+ N. F6 y- S1 B用直流电消磁，可以按几种方案完成。/ y& Y1 }. R% `" t: s* \
单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～
3 G! n0 _ h' |2 C8 d Y- ~12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同! L6 j0 w4 D, i" m \' ^) d0 j- V* G
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第25卷第5期 许贵芝编译：俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法! X6 `2 K. ^5 X; ~6 m
样方法为钢管另一端消磁。7 e4 o) e) o1 R# ^
当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢+ m0 g. }9 ]0 Q+ O/ z7 K" ~4 [
管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端, V9 E' w* W1 N7 X7 J
面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图
2 @& ~/ q" B) F: O3(a)方法完成消磁。
& }- Q3 U0 s9 @& H图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图5 p; e7 G- I/ @/ f4 t. z) N8 u) L
l一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源 {5 F! V: O. s/ |' e7 h
4 带焊条的电焊钳5一金属板片
6 b& `# K8 y' q& l" Q$ }' Y9 o在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板
& q _0 o" j& y片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装& P/ M* D7 _& t! L' a! s4 `
入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短, L# b/ b2 P- m, w' C1 f9 l& d
路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之0 e8 e6 t5 q2 D2 y8 Y9 o* I2 j6 `
后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过
" N2 Q1 V* G0 p: I% `% J程。
5 X2 f% U5 K$ w8 H当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管
T* s0 m5 M( ~% W7 h% n! K端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根' h, j8 G6 P$ c! ]# }- S4 }
钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿# }- Q" Y" P/ l' L' w' M! c% K
顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，" K- K1 M" j( H9 ~" ^3 m
匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁
% k9 K( E7 P6 \! j+ Z( |工艺往往是最佳的。
' `1 I6 q+ Y: p当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成
5 ^+ _, W0 U) @, n: k @6 E焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A
; W( N6 K j/ u下进行补充消磁。
7 } r" [) H. t5 o: c* H* y(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用
% P: e" O$ }7 j) `0 T3 B于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达
0 i( _- g' K7 `+ z+ b$ h25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方5 B8 F: D8 {+ f9 I y9 o
图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图
2 h, ^. {* V/ \(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁
# \0 d" s" H. Y' O( H* ]6 ?l一被消磁钢管 2一公用焊接导线 3一直流焊接电源 4一平
' y" r, F: _: R/ q1 t1 \5 c滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器 |+ l b: b2 X+ b- v
法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁/ ]% _. P* w3 d! Y: V4 S) C4 T
系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回, [! p2 C- w/ ]
路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的3 }3 k! U! w* o+ F# u4 M4 y- ?% M
钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板
7 t" d6 ^- k8 n! M3 E, O& z(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的
" }* D1 `+ K8 {5 {. d! S大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，8 m1 Y! h; D x$ X7 P6 y
钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决
1 X3 B, P1 C. Q1 U' A5 u: j于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁
. Z5 ]* R5 n0 ^/ B9 H力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复
0 O0 ?" l3 A( p: U消磁(有时需要4～5次)。4 F* `* {& s% H! d5 Q( }4 L
消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，5 m! o6 Q0 P/ T+ l! N' T
推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可
3 a" a4 ~1 U; B9 ]+ x Q7 ~以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。9 L3 Y$ T% M- N
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已
& }. U; V! e- _' B3 K对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特: s2 l2 V" |; G: I' R; v
别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消
: s( n2 ^' n1 a! H. K- r( j9 ~磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段9 S6 X# j2 t0 ]0 g H
的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁
4 S4 d( O! e, k. ]铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁
8 s; j2 v$ ]6 K1 B8 l) O; O, }铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁; f1 K/ _6 m. q: a
S极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借/ K8 [5 J, b9 w$ A9 x2 e5 U/ S
助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小0 \- h' |( ^ p1 s" H! R
(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大; W& m ]+ K f
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· 60· 焊 管 2002年9月
% m0 B, t4 M7 \) {1 w D7 T小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦" b0 R1 Y' F0 Q S1 q# R/ d
即转换电源正负极来调节。
+ u- \* q6 M- |1 A: {9 r* ^用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制8 ?8 t" i2 E# ^" [5 ]5 V7 {8 m
造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当
( L) g& X9 ?# Y0 f5 S磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管
& \7 Q7 G/ p# O8 x+ y的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检
1 N+ p& Z* I. I2 {& |$ J: D9 ?6 W* Q查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二# `0 H# s; d( C: J9 C, j
三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必: Z" w0 s& v2 l5 t, ]: { L
须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至* e+ b" v% m, i& }, U
下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近
0 B# f% L/ h( B3 C7 D! S" k5 Y消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁
' m7 S% T$ M" z% ~. L8 o时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。; f; s( j- a7 f. \8 w
为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面
, E# E5 x8 A D0 Z! ]上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆) p% P& [3 p2 H) m
柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转8 p) }# N9 i# V
180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩! Z4 s% U: l0 B# ~
磁的大小。- \- i; Q$ Q( L/ {' Q! I- Y- M
3 结 论
0 N$ Q c9 e% t* y: g$ k# e俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中/ x# C. G \; B# B( ~6 S. F
的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工 F9 N& m* N* s7 T" [, X
业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。! e; v/ {% ~1 _& X' v
参考文献
% u+ q& v7 b) S3 H9 c" \: x) _1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—2 A7 R0 ~; v" M9 Z$ e2 w5 y; P8 |$ n9 v
BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38
- a' c7 S1 l4 A5 d～ 41. K0 Y' c1 l, m: Q8 I0 L9 R A U
作者许贵芝，男，1939年生，1962年毕业于
, v! X3 T) ^: U北京航空学院。中国航空工业总公司南京航空附
4 n y4 R- L; |0 s件厂高级工程师，南京市焊接协会委员，华能南京
- Q8 Z" A# {* Q9 i0 @分公司业余俄语翻译。在国内外发表论文、译文数1 J4 [0 O R. p* s0 g% Q* y
十篇。联系地址：南京市西华东村12—402。
$ h1 P- k R0 ?(收稿日期：2002—03—21)
# J" m1 j3 i* R中国钢铁工业协会科技环保部拟征集出版+ z9 ~9 P$ C" e
《中国钢管企事业单位名录》(第二版)
# j k# r2 {* ^: f6 q中国加入WTO 后钢管业面临着前所未有的机遇与挑战，近年来我国的钢管生产线发展很快，钢管
, A* k. T, \2 E1 Y& l6 H生产工艺、技术、设备、机组和单位，尤其是中小企业的变化很大。随着现代通讯技术的发展，各单位电
$ W* g( A/ Q& r9 A5 C4 n话、电子邮件信箱、网址、邮编等也有变化。原冶金部科技司于1993年底组织征集编辑出版的《中国钢管2 K; }: P5 s8 d( Z1 ~! |
企业事业公司》(第一版)专集工具书已基本不能满足国内用户的需求，国内相关单位希望出版新版《名
6 w7 D; Q; p. N6 r; Q: D录》的呼声很高。; ?3 J* d5 ?: P
为了应对经济全球化和中国加入WTO 后我国钢管业参与国内外竞争的需要，满足国内外钢管行
6 Z5 r6 @! D& x% C业用户要求，更为完整的收集国内钢管行业的信息资料，全面掌握钢管行业动态，建立信息网络，为钢管
- ^3 c$ A! u7 D* m& U界及相关单位提供服务，促进行业之间的技术交流，增进各钢管(包括无缝钢管、焊接钢管、不锈钢管、复1 u/ j) }5 H" A! K$ v: e$ f( U
合管，管件、弯头、冷弯型钢，管带材)生产、设备制造企业以及设计、研究、教学单位和相关公司与广大用
$ H1 l3 n: \- O, C F6 v户之间的相互了解，进一步发展钢管生产技术，中国钢铁工业协会科技环保部拟组织编辑再版《中国钢, w4 \( x9 G1 e% H6 A1 r: |
管企事业单位名录》大型专集工具书，聘请国内钢管行业有关专家、学者及知名企业家组成《中国钢管企
$ w' ?) Z {0 e3 P业事业单位名录》出版编辑委员会，统筹组织开展工作，具体事宜委托《钢管》杂志社颜幼贤同志与《焊- L3 ]- \ v! |/ C: Q. T- X7 g! D
管》期刊社杨继锋同志以及部分编辑出版人员负责办理。该专集将以收抵支，由认刊单位依据所刊资料2 R y- V5 |8 n5 p+ b
酌情交付相关刊登刊面费。( a, v* I/ Z4 |: g. ^: J$ y
收录内容包括：企业规模、职工人数、工程技术人员数、主要产品规格、优质产品、专利技术、设备型
7 N9 D @$ B' p号、机组数量、年生产能力、执行标准、企业法人及企业概况等，以全面反映钢管(包括无缝钢管、焊接钢9 u5 G+ D! L/ M8 M& P
管、不锈钢管、复合管，管件、弯头、冷弯型钢，管带材等)企事业单位的面貌。请各有关单位将所刊资料尽
; O6 E& |( A7 A快寄送《钢管》杂志社颜幼贤或《焊管》期刊社杨继锋，以便尽快汇编出版。
3 E: O' J; g+ ^; Q8 X$ B1 g9 _(中国钢铁工业协会科技环保部) |
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