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发表于 2008-7-9 20:57:22
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来自： 中国江苏苏州
焊管·第25卷第5期·2002年9月
4 s& Q+ b+ I1 D" i1 M俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法 ' J. @" C% o& Y- o
许贵芝 编译
. V- K8 r: t! V$ s3 E(南京航空附件厂 210002) + \" c J/ F4 I" n
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。
- B' L7 X1 ]% v主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺
& |2 h% Q6 v: ]7 h4 g! A5 j1 剩磁产生原因及对焊接质量影响
8 D9 [9 ]. u! m* ^$ G5 `' s) I在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊 钳与管子的短路等。焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。
0 K+ i& C) [! v; M. P- N2 俄罗斯管道焊接的消磁方法
) v: H3 b& ^4 o& Z5 O在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代进行类似作业的国内外的先进经验。
7 J" O/ S( U$ |2．1 消磁工艺过程
0 n3 Z' k% `+ w$ H/ f+ ?针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其是否满足要求。 6 C* m- V. F0 E0 Z% C: w3 S
2．2 消磁方法
7 o, [4 d7 I7 Z( s在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或者永磁铁所建立的磁场方法。分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。
. Q# P" T2 Z! d/ }7 A; g) ^# }表1 剩磁等级与焊接条件
' Q. M. M! F: Y) Z1 W剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件
0 h7 G6 x; _' S, R4 O# A弱 <20 不消磁 4 q. Z. U+ h2 z. m. j [- I+ G3 e
中等 2O～ 100 消磁
% O' I' |/ E l" @/ v高 > 100 消磁
" S) R7 F' J5 C& K用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为500～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁 ? Q3 ^# ]8 b2 c' K
时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。钢管的消磁分三个等级，见表1。 5 c4 G# W8 C: ?0 I" D# G) p( W
焊 管 2002年9月 : Z+ C9 e( K, Y' Q
图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b) : s, Q1 u6 J* {4 ]: H w
和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图
' U* D! T9 ?* j: K/ o4 t6 @1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线
7 P9 T. U2 A/ X' x, a* K s) m3 `4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁 5 A3 e6 c. F6 k$ u4 w/ s+ N6 U3 Z
消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：
5 G3 d4 L2 \4 [3 OH 一(1．2～ 1．5)H ! # e2 {: k$ L, L z1 r4 e/ G5 X
式中H 消磁磁场强度；
6 T: T0 s4 g$ X! y8 V- m% qH。剩磁磁场强度。 6 P) N5 \+ M" s9 t. T
消磁磁场强度按公式确定： 5 ~& T" P. n; J* M- m( {
H — I ·N 7I
t$ Y2 N; n+ ]7 z式中，一线圈通电电流。A；
& z1 D% Y. f L o7 `N 消磁线圈匝数； 6 O z2 Q( G$ h
L一绕组长度，m。 6 g1 H% H5 @, p+ ^' C
为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力
) u0 [6 g7 u( i计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空
: ~4 J8 A+ O% Y* }9 d; K1 G) ^1 s气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。 , @2 O0 [: Z" w! g+ y8 U
仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪
+ N @ C% Q: K/ A1 ^2 e1 B8 T表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技
% V# b6 x) C7 G术特性见表2。
, }9 e) Z! J$ g& R; w# k(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为： & s" _( i. Z% C+ i4 L
① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方
6 C; H) g! L& o0 J% e3 H# I; }; n表2 磁力计技术特性
5 F4 u- R+ o" ]3 B被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999 - c5 O! Z; B. S' X
灵敏度下限(×10 T) 1
- U4 M( y- n) N* \/ ^6 x6 E f调整工作规范时间(s) 30 w! f4 z# i. y0 X( [
电源充电后连续工作时间(h) 8 ; @- f, l {4 h3 n$ A; y+ Q2 i* g
外形尺寸 电子装置 1 70×60×35
4 v) m! @; O9 l7 h d9 H(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30 " a$ J# o& o: Q
质量 电子装置 0．35 8 a+ C: A2 j$ X- V* i6 l- g- l6 o
(kg) 测量变流器 0．35 9 D, Z, `1 _! |" C/ k' ^
向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊 * }; a/ s" ~7 ?, C
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序 3 l/ K$ u5 [2 _( @7 N3 c0 k
连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与
. f: v1 b- ?! P0 @: K+ d钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开 3 ^( A: z7 h! E2 O! ?1 _/ ^
图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图
3 D: r3 l9 ^9 \1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源
, T" V2 X) G9 b始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必 - L6 M: f4 ~- {
须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用 4 z0 p7 l6 w+ k! H
的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电 $ _, p7 a) [) Q( u/ K4 m- v
流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导 ; ] d) _" e* e" c4 H
线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁
, Y4 ~2 u5 g5 x" Z通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
5 d2 k9 K c9 i" o$ Z然后切断电源。
M1 w! `0 X" P' V) G用直流电消磁，可以按几种方案完成。
! J2 c; d4 ^0 `, }. m" h! e单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～
8 m: v* P/ t$ d9 u6 K" w12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同
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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
) ?* y+ D/ F! I" e r, {样方法为钢管另一端消磁。 2 r7 M; A# p' I, K. j
当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢
; D; j. O0 H4 x1 W2 r! _6 a管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端 # S0 B$ p- s- ^) p% A+ z! t
面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图 4 e4 Y. V5 L( j* R7 P$ y
3(a)方法完成消磁。
5 F1 e$ V. w" `$ U; d' a" C9 d图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图 ' C; Z: U! R( K/ s: S( @1 B- c
l一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源 8 F2 J& l$ c+ O( [: r% t
4 带焊条的电焊钳5一金属板片 9 r6 W2 e1 y! R
在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板
3 I6 |8 {+ x* I片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装 5 e6 A) g/ r7 d; j+ X5 s, ] c" N
入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短
. f! a' s5 Y3 a2 N3 `/ }. R* E! I路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之
) E/ z W7 T$ K% U7 Z后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过 8 B; B- x$ P+ `
程。 ! F: y& L+ C7 W
当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管 ! q, r) d9 w+ I1 I
端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根 : @& }" Q5 b, I* T$ y* g) u8 I& w4 t
钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿
+ m! [2 E# \0 N7 r2 C/ g9 _9 b( i顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
8 ]( |5 t A3 ?8 I匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁 $ p& h3 S& B$ h( Q+ X& |
工艺往往是最佳的。
6 _) G; Z+ W9 K& d" w( X当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成 ) ?0 e0 R0 @' q6 ^
焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A 8 D3 S: j9 Z( J2 s# ]
下进行补充消磁。 % ^7 o! X$ b: ?
(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用 # v4 H/ m5 K2 R* b" Q5 J
于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达 - w M. X, | q) w
25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方
5 b) [4 G& \5 @8 l2 C0 |3 a图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图 i' C2 i, R; P& g
(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁
! e# }/ y8 s4 R! yl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
) t) l; o) Q, K7 H, ]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$ l* |& h9 u! c/ i$ A
法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁 2 ]. q2 }& x% @/ m
系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回
( t$ b, ? q7 }# H! N* j) g0 x路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的 7 T, Y; q; P# F" ]
钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板
$ Y: V" p' _$ g9 m6 |. k(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的 . P; R& n# d4 a7 j% X# w: [9 V
大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，
7 T" y- K! j8 A7 D$ ]) q) Q钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决 % v" d0 X; T. ^4 F+ \
于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁
% c' F7 W7 H7 S# G$ E力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复 , L7 p; f% v7 D8 b
消磁(有时需要4～5次)。
/ N! `$ A. q0 q- ~7 Z3 y5 T消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行， 9 b4 T# @5 }, B4 D
推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可 . J% l0 U; i' }! Z! D
以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。 - G" D: A& a% t3 L
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已 ; T# v9 l3 {: Z6 t0 f( Q
对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特 6 d6 W$ ]$ l) C7 d! e( z3 }3 b
别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消
2 L1 }- O3 w" e( N磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段 $ y# \! P' M' C
的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁 , H- q. N2 {, }
铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁
0 `0 w% R$ w \, J! Z! @ H铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁 - v7 a; c$ n; ]3 X+ U3 I
S极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借 . {, Z& U/ Q( U! r" T
助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小
: f& e8 ?2 u0 u) d0 d$ f% V( L(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大 k' q% t' [, _) `& \
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) Z$ h* N2 h+ X m# ]· 60· 焊 管 2002年9月
& P* K( t/ [6 ?: i* z小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦 3 e0 \9 z/ D% p, d+ q. U
即转换电源正负极来调节。
* `: j4 q; k) }用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制
/ Y* ]# A- z# }) y造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当 4 c& U& }% R) k- p
磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管 8 H3 M/ _; l, }# K7 x; X0 F
的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检
4 Z. e; g( s* I! J2 N查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二 ; n; \ p1 w5 y* l/ H1 M9 I
三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必 ! h' R! ]: y3 Z2 z( @' @1 W
须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至 0 p8 T: o) b' r# d: R, F' n W! B
下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近 . J; }* G: H- {
消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁
9 c7 n* n. P) {时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。 . |# k* O, Z% d9 h: E
为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面
6 `, T' {# q( T; Y) b上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆
* C; m+ P: C) ~# F* [! ~柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转
, l( M& M* q/ H* F180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩 ' V' Z- R% ^; \- C+ j
磁的大小。
9 C9 @+ q3 @: J/ U& Q5 E, V' I3 结 论 . ~: [0 }& Q) d. G7 y7 g+ v- R
俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。 - s. B5 q& C3 Z- X$ C
参考文献
5 ]8 a; v" w. M1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco— 9 U6 W: _( |! b0 ^9 l: x
BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38
M3 }. D* z$ C8 Z( V4 z～ 41
0 g( q8 }8 a+ l. w F8 Q+ Q( U. [9 ?6 e1 g8 M
[ 本帖最后由 奇奇 于 2008-7-9 21:03 编辑 ] |
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