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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
7 D/ n( D- t+ C4 J U. x+ k俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法
, W; D9 a. g1 w许贵芝 编译
?! H: ?+ W' G) [# \ E- E(南京航空附件厂 210002)- M5 W, F, i [3 s8 Y: z# v
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
/ ^. ?( M8 q4 f' l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。
: V) a @. m5 X; o* w: E, X主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺
4 O6 j# L8 Q4 n1 剩磁产生原因及对焊接质量影响
: G6 w! r+ A6 g" n# P- i; X& t在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有! N$ ~7 b* l$ N( L. e9 A8 B$ X: `
时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的
' L2 j' j/ H8 J形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分
, L2 V( y( K1 Q5 U为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在% ]$ H* z' y7 r, e( g
工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重
1 E" Y. F% ~! Z( P机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成4 D8 G' i" @, L4 s0 v2 C3 B5 z; x
无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁( Y9 q0 h; ~) b/ }3 G5 F! O
性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持# M$ w. a) j0 R1 f3 x t
器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触) O/ W: ^1 ]/ @6 z# F* W a
与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊
2 ~1 u% X2 H7 }* w1 z! l1 |钳与管子的短路等。7 `) g1 R8 m; N1 g; D
焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的4 i% Q( l! z8 s% Z6 r( d$ L
困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏- Z" H( R) F E1 m# l F2 I3 R
离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。" D- L+ Z d E/ ]* Z
为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁4 G+ h& B* ~0 e0 q0 }
化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊
) @% S4 d! w$ Y+ ]/ S. m$ S接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁
5 C- X8 ?. H5 h不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。
$ E! [3 @- L7 J" y& u2 俄罗斯管道焊接的消磁方法
% S- h+ m2 n. w9 w, d在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和: z' p; c# z9 w! s
修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定
; [6 [8 [$ R5 O. R4 b了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代3 d. f/ w7 A* N9 i
进行类似作业的国内外的先进经验。
/ @. T5 c' s& S2．1 消磁工艺过程
8 p9 R' F4 V; o0 n) \/ I( K' K针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管
- V& u# R P; t- f对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩* M9 |5 E4 y1 @: p) n1 L! q
磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和5 p, @6 `" o8 A/ Q3 k' _
技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接
/ F) Z- T q& Y' C- b9 O的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其1 t: A+ w3 m9 b/ f6 f9 k
是否满足要求。
4 ~& L) z- v4 g) W* y2．2 消磁方法
7 N, E- a0 |: A- b/ Y( @在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁
0 e" l8 Y* u2 E- N9 D方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或2 Y. f' a# v2 h1 a$ }. l8 p" l% B
者永磁铁所建立的磁场方法。
# \1 q& j9 X( K- T9 U7 [分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体: S7 |/ a* Y# i' T* C4 `. G4 s- D
条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。
2 a( u/ k$ C/ z0 _" k表1 剩磁等级与焊接条件' V# m5 S7 W% @; Q
剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件
, C0 E3 z& N4 S9 y2 i8 \' g弱 <20 不消磁
# _& _+ m v3 R9 {! k% [" [中等 2O～ 100 消磁
# C: B% z8 U0 `, c高 > 100 消磁! M7 J; j- V8 T- e5 o, r3 c
用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁6 M5 n3 O3 A. @! u6 |3 u
线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢
# [6 ]/ H1 j; d管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕
+ ^1 k+ D, _& x5 x6 J: h成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电
) _+ i4 ~) Z9 u流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中
8 W) X& l' @2 z8 K包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为5009 l; y: _9 t8 D9 y, X
～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应
! m, |$ k3 s* k, { O有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当
- {$ T& B# k" ^7 Z. o( ^1 d, x6 {采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测
" n, q# o; r3 N8 C$ ^3 v0 ? M* [量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借5 z: _( w# R4 ^$ `& p
助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变8 f4 A% u! z$ r% `4 x2 M
压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁
9 s; l7 g* h- m1 g2 f时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。
. G/ h5 R9 g: e7 m2 T4 A+ d钢管的消磁分三个等级，见表1。( ^& ?+ L2 ~7 _% c
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焊 管 2002年9月- F/ O/ U* e. h0 m2 e6 n
图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)
( Z9 ~' Z. I; t3 O和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图
2 H5 w1 o! F, F5 ]' T* E) l1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线2 f$ X/ V, E/ M9 w X U. q& n2 b$ i
4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁
6 B2 m/ f S- ^消磁时，磁场应该大于剩磁磁场： x2 ]+ w* ~( a; ?0 W+ ~
H 一(1．2～ 1．5)H !
' X# ?9 u7 g* P式中H 消磁磁场强度；
3 {8 M) A$ X4 b m5 p- q* BH。剩磁磁场强度。
4 ~$ y r. B+ B2 s, V消磁磁场强度按公式确定：
{$ p" g* @( F1 GH — I ·N 7I
& `/ Z# W. Y" `" \式中，一线圈通电电流。A；
% n% y2 H# c* CN 消磁线圈匝数；% l5 P5 |) C9 ]& b1 Q/ n- c0 s
L一绕组长度，m。
$ f8 v* ?9 D) X+ ~3 ]为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力+ b* S- J" V5 W/ L& y
计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空2 `2 `0 z9 w+ z1 w4 y9 s: Y0 U- U' \+ S
气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。
3 D8 J- {- w+ s6 P; U6 Z6 J仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪
% [: _- q& l6 a/ N表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技' F7 M8 _' ` O; p* A j
术特性见表2。
/ X( L2 \# J* N0 I5 e8 |(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：
- h0 w; P% q# V" U$ J% M① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方% b! t% s& X) l, q9 @, ?6 p& u4 K6 ]
表2 磁力计技术特性" Q! ] B6 t8 g% b
被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999
2 [& u7 l9 m+ u% M# r/ `: b灵敏度下限(×10 T) 19 L$ Q4 I! h+ a2 [- P3 G. ~
调整工作规范时间(s) 30& R9 [ G9 F, h4 G2 G+ u( f
电源充电后连续工作时间(h) 85 d+ s0 B: V( K1 I) K9 o4 H) j0 r5 \
外形尺寸 电子装置 1 70×60×35
- C) {" I! t; n- Z n8 L! y) J(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30
/ m" {' g9 u5 t1 l) g质量 电子装置 0．35
$ J% b; d& \3 G, S) a7 l* e: o(kg) 测量变流器 0．35: U) Q5 B3 h7 V4 F$ I4 W
向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊2 L/ }) N% `0 S+ z5 _
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序
( o8 d+ p6 \; } w连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与
! R& a( B9 z' r2 Y, ?& z# S钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开
. h8 j- b( [8 c: b图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图3 T& w! C) |3 Q! c" G& C
1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源( }3 H, A3 q5 v: L: F
始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必0 R, y" l2 ^( K
须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用/ k) Z9 b+ }4 K \, s
的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电, X Q* L# `/ S0 t: @5 K
流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导, G* v5 L! R$ ^
线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁/ F* M9 Q. z+ O
通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，& z3 U( g9 V6 b4 |
然后切断电源。
) X H# O) h5 m6 H9 o5 I" w8 f用直流电消磁，可以按几种方案完成。* n+ a5 [ K* N; y3 q" k
单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～: t! B$ b( k$ ?) P, Q# G& p9 _2 E
12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同
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1 p+ N' p+ {, M) O1 H: {3 P% X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
: Z" k- A, \+ x$ _! W3 l$ q( ?样方法为钢管另一端消磁。& l) P* m+ p2 J7 i2 f! W* k( x7 J3 z7 C
当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢. k. d+ e" g# c4 E9 m$ ^, s* o
管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端& E+ u8 G+ J9 t$ n* W# T; P
面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图
/ S* M3 G2 V! ^* j5 ]6 q& |% I3(a)方法完成消磁。2 M; p: s$ X# l! L/ M
图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图
. ~' n! I5 C1 l% d. @4 c+ Xl一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源
2 W/ Q: g9 x+ Y# V7 r! f4 带焊条的电焊钳5一金属板片
5 }& I$ h3 E5 G: B在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板
/ u1 j* I1 U& P0 N5 I# ~ q' y9 V6 b片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装/ K$ C% \. m" j& R
入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短2 X8 b+ ~! O* d/ J
路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之
$ j( v- P- k8 n3 J6 \后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过% Y7 L. L) M6 T0 E
程。
6 v6 N0 X, W6 F, X( I2 Q' z当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管
0 @+ I6 P* M! z+ O; q4 V, E端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根! Z- w- x7 K0 d0 r" N' {: I
钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿/ X. e9 ^; A' o# x% P
顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
& f: K* `* K% T- y匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁
1 f: C# P3 x0 Y' l$ {! {工艺往往是最佳的。, X! ~/ u) |4 Y: m% W9 Q
当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成- \: m2 k3 }9 g3 e5 Q4 S2 T
焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A
- O9 c, Q/ R' T0 g1 q4 J下进行补充消磁。' j r |5 G8 z& F, L/ Z
(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用
1 \4 E' G. E' J- N8 @, D7 g L于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达7 {1 }! j7 ]2 P
25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方
2 @: ]8 b2 p" v/ ^8 R图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图
+ M/ ]0 E5 x2 g& L(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁
4 q f9 A" _# c7 Gl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 X8 h% a/ ^/ N
滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器
# Q, G: c5 y1 H" u0 G! L! B法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁+ s( ^3 f: _' E7 E0 T6 a
系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回, X$ j- }# K! B* D, _5 F
路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的1 m" f0 V. ^* ?: V, E L! L
钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板
9 T3 n P5 L0 K1 B1 F7 \(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的
3 J" v: S6 Z0 e/ J# |, u大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，! N: K4 F+ c& ^# y7 l7 r7 Z% U& \/ h
钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决$ `: r' Z {/ @6 D
于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁
# F( V3 n% l: u6 X' D& Z% z力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复3 t, b- X8 ^: C, h
消磁(有时需要4～5次)。5 b+ A5 @1 S( z% k
消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，
( j6 t* ^" m# E" \6 ^推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可
) ~: A6 j' g& R I) l, Y以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。/ Z- Z$ v. }; ]' b: j5 h; T
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已
0 C- k$ s0 \6 h0 P5 o对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特
, V8 _* x/ q* t* t* @别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消% }2 {3 S1 y2 y# d* u9 y3 [* L
磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段
/ I0 s2 b4 w5 a8 F7 {8 p$ h" ?的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁
7 G5 M/ h! h! Q, w9 E9 o铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁4 i c0 N. }# q
铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁
8 T* t+ V% l0 C _5 I% kS极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借. v& P) n& l, X: b% K2 k
助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小( Q, k, p* r; q7 X1 Y( o
(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大
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小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦% b8 H& W8 D0 ]0 O
即转换电源正负极来调节。. o+ c k' c9 J# T/ c
用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制
7 x4 _. R5 A# Y2 V' r- n造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当) M7 P& C0 @, `( p8 w
磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管
4 M+ F8 Y1 k3 p7 v的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检
' u% e% V/ }( t+ \查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二3 k( O" F1 G$ v! S4 r, R: B1 z
三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必) n5 M3 P7 a; l! {# H6 H
须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至
@0 }3 w9 `% W0 b下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近
2 F8 P% @% N; j; `& D- f* l7 S消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁; K2 q# K% A3 D8 D/ C9 A
时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。
/ ^3 I# _9 O7 D! o1 s; |" |% Y v; s为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面8 c! v2 M$ E! b# f5 y% z( | s
上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆$ u5 _+ @' i" Z, M" _+ I% _% t% d
柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转
9 `5 s! }9 x1 I180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩
2 g7 p7 _7 D8 f/ j. R磁的大小。" q# f8 T. q! L! \/ ~& {. q; T: s( \
3 结 论: A+ ~! M6 W) |, r7 h% F
俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中3 S9 g: d5 D% P$ V! f
的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工( @8 p9 G3 r5 m* }& d4 [7 Z9 l5 ^
业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。
, w9 w. g! E1 f& d& q! U2 V参考文献+ ?8 C" e7 U. H: H5 E6 G
1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—6 B* J$ J# [1 s% J+ p3 ~6 w7 {
BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38
; H' g6 s1 F( {% }: A～ 41+ Y- [) {* F, W9 s3 K+ J. S
作者许贵芝，男，1939年生，1962年毕业于
1 t" h% b9 n f( D4 M北京航空学院。中国航空工业总公司南京航空附: v* s$ E6 ]5 O* o8 G6 p
件厂高级工程师，南京市焊接协会委员，华能南京
/ [6 p: `, Q( b' M7 k分公司业余俄语翻译。在国内外发表论文、译文数" e' p6 ]7 o0 }0 {; n7 u/ U
十篇。联系地址：南京市西华东村12—402。
3 B: g. s3 M) k' x: Q. o$ I& x(收稿日期：2002—03—21)2 N( Z. T, I7 V$ d3 _% G
中国钢铁工业协会科技环保部拟征集出版
7 ]- i ]$ ?9 T% d8 H' I《中国钢管企事业单位名录》(第二版)5 @4 u3 E9 `8 n% g* s
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! O3 q2 D) }2 ]# e2 \
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4 ]$ C/ \( y% \5 _
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8 r& X( Y. l% \" ?
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
1 y; w v, X" @6 [/ f) u5 V录》的呼声很高。+ r! ~# i$ T4 i8 \* r' L
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
) f/ U" c0 {2 C4 L3 a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: [) m" L: P3 ^' h9 X9 B! K
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* Q: `* i7 I* j$ H
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7 Z( I% n V- t& E+ J ^
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
8 h- t- ?0 w6 V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
1 t0 D) A u1 C" h" E* j% f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
7 K0 w' B4 P; J9 u3 ]6 u0 C5 a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
% A D% t3 e0 E1 R/ X2 H. x酌情交付相关刊登刊面费。
+ V& v- T9 i" ^1 g( ?! z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
. F4 Q- f# |0 b8 _8 f( y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
+ o. Q5 r6 V& B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9 J7 {+ T4 ^% Q2 I! D7 F
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。
( z$ x e0 ]& w5 W(中国钢铁工业协会科技环保部) |
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