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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
8 ~5 G% d7 R1 K( o俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法
2 T( f$ [0 J3 n3 t- d6 r许贵芝 编译 % R7 f+ B" E, A$ i
(南京航空附件厂 210002) r0 _0 l" K$ J+ V4 X
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。
" I% B; h) C, H# B# w主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺
+ h* l; o2 |( F* S) E9 X; @1 剩磁产生原因及对焊接质量影响 * ?# r; R7 ]# k& O8 J: K, l. p' u
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。
: R+ ?# Y: D, c5 f; X! c4 m0 q: B2 俄罗斯管道焊接的消磁方法 2 w5 C E( w0 q7 I! m
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。
, L @5 h4 G$ m- {2．1 消磁工艺过程 2 \! y- q- M9 a; o, h2 {
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。
: W6 q) C* s& x: b# o/ A2．2 消磁方法 9 ?5 d- K6 ^2 m1 l% p
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。0 h8 g' ~! d x
表1 剩磁等级与焊接条件
$ v5 H0 o. M4 E剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件 4 R) m# P9 v: \$ K1 o+ u8 V
弱 <20 不消磁 / c G. \1 ^1 y& u* n; C
中等 2O～ 100 消磁 J' i8 W0 q- c$ _& t3 E
高 > 100 消磁 4 @8 w- {; ]$ l" y* a- l @
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 # f9 \# p; L: A/ j0 ^- k' v
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。
2 w' `& q/ U" V5 B焊 管 2002年9月 - d+ k* I+ k9 _7 T5 z9 v
图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)
$ k" z% F; M5 l7 l0 i和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图
+ w, V' S3 W8 a: F- _/ ?1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线
5 b+ x) h$ i( a* \3 p q' R4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁 . o9 C* G1 o+ ~
消磁时，磁场应该大于剩磁磁场： : l6 Z' x% }; l& F
H 一(1．2～ 1．5)H !
4 Z5 B$ W; `% ?式中H 消磁磁场强度； 6 ^; c; P1 z# f* z& g
H。剩磁磁场强度。 % B' W: @1 M7 v K& l5 [
消磁磁场强度按公式确定： ; |& |2 L; A3 V( `5 Z
H — I ·N 7I 5 {, ` x# ~8 p1 Z0 Q9 S' h
式中，一线圈通电电流。A；
3 z W& y$ x5 b) I' U7 I( J1 M9 VN 消磁线圈匝数； ! ]3 q) ]7 ^1 k
L一绕组长度，m。
4 j( e8 ^- M0 N. ~' a为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力
' K+ ]& c, D% M" \0 S计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空
$ ^& C+ d/ s1 J5 X气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。 4 y2 `! H6 d( X# {
仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪 7 E+ x! \" o% ]
表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技
: V" U* N; m) ~ n术特性见表2。 - i8 ~* B8 y! g% C& ^
(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：
$ M- b7 B: R8 E/ E; }① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方
% _# ^! `' E0 G表2 磁力计技术特性
% I d+ D4 |4 I+ [' f被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999 ' e6 M) R7 E. `/ d+ L9 v
灵敏度下限(×10 T) 1
/ M& H0 j$ z1 W8 I# y调整工作规范时间(s) 30
* N+ x. s1 d" B# k' i电源充电后连续工作时间(h) 8
- ^; Q3 ]8 {/ j/ S8 ?外形尺寸 电子装置 1 70×60×35 ! K7 T) _ {) t( a8 E/ b$ ^% K
(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30 ' `. t8 n) t; I1 C! s
质量 电子装置 0．35
# i( G; g) l5 u2 N( R5 {, i(kg) 测量变流器 0．35 ! i1 O' }' M! W. S; j+ p3 g
向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊 # D# C) V5 h. P
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序 8 @$ C/ ~+ p4 I& e8 q
连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与
. Q m. k0 k/ o X钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开
: m# ]% l$ ]* F I+ ?图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图 / h1 J8 w9 U3 b$ x' a" X, m
1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源
( o+ b+ v6 k6 E. ~始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必 . L. _! M3 j: l5 M2 s0 ]
须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用
- R: h2 T2 x2 v的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电
7 o" x& Y% {. E3 `6 J+ X1 q, v; p流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导
4 q' Q" o& F0 Q3 k F9 |9 k线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁 6 r, d- B# c/ M" k
通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
2 [; `; h4 _% \- K) q然后切断电源。
" s3 M6 M3 m0 O- O" r) p用直流电消磁，可以按几种方案完成。 8 c( Y& g' f: F( r+ v& D
单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～
/ ]4 r& L# l9 a2 R4 w12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同
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8 }; L' e: Q& k9 `# @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
( W2 M H9 ~$ d4 @6 W! H+ V样方法为钢管另一端消磁。 2 R7 L, ?; a' d- J4 W: ~6 D$ i
当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢
/ x; x9 ~7 z, Q管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端
8 W5 C j0 T8 f$ e% T8 c面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图
6 B% U3 \" K4 n* j9 R3(a)方法完成消磁。 / `2 _7 Z8 S5 r3 h2 G
图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图
2 g9 _- K6 h: R( ^7 s( Bl一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源 $ y w8 J3 d% N. z# o4 _! p x
4 带焊条的电焊钳5一金属板片 + g' o$ A, H2 U, f
在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板 - B0 N3 O/ O, ] k5 o
片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装
/ y) v3 \6 G( p: a入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短 _# S C/ {8 n* Y) n! o
路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之
4 h' r" E- y' C/ h: D; q/ m, M4 d5 s后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过
* W4 h: A: O( y( ~程。
: {$ i7 W; X& F# A1 {当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管
: A5 |& A" P/ j端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根
B& A! |3 F. u* a; W# ^: B- z钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿
+ A0 [& E* k5 y9 D) t顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
* r' E k8 N- g+ r8 x* r1 t匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁 3 W$ b, u- y& k7 q3 x1 F
工艺往往是最佳的。
! b' N2 U8 W$ x% |7 V/ T当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成 . v- R0 V, P$ D
焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A
1 Z' @& A4 O; n7 b4 n" ~下进行补充消磁。 * f5 r7 X# y# z
(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用
9 U& \/ w3 m$ s! W于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达 ( o, i- w1 R! G. O
25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方 w* o7 S+ j X6 R9 u& P
图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图 T! o4 h6 q0 U$ P& q7 e; z
(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁
! |7 O+ F. J4 H3 m7 l/ `: ql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
" i# o% Y5 [/ c/ A滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器 % E( @& [# S d: R2 H( @+ Z
法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁 8 S$ E' D$ e" p! }+ `' n8 k& C0 A \
系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回 + G* m. @" k9 j' a3 [
路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的
1 Z' S3 W8 n- a$ L钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板
$ m& F3 v1 ^+ P: C9 o& r+ b(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的 9 }1 }4 o; K! {2 U
大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后， 9 t: i+ ]3 M+ j9 c. M% v
钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决
+ Z: g2 ], F3 g0 Q于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁
; O& n. O$ E8 I4 ^! @* N; z2 S$ R0 V力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复 ; r" t% Z$ o1 r+ b0 m
消磁(有时需要4～5次)。
# B; J2 T& W- N$ d# q2 l9 `消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行， 8 t8 d: g6 _$ A( g& C
推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可 3 ?3 A# [6 t! |
以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。
, \* i9 ` z2 }7 c% g* P) a(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已 - b0 G' @* @2 L3 v4 i$ K( c
对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特 7 _: ~. z K# P9 x9 C; e2 I
别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消 4 {; P$ z3 u7 l
磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段
: G9 |" p; [& |: N& E的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁 ( Z5 C+ X7 j% p
铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁
. m [1 \' K/ u( i( ]9 w5 r6 _铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁 # M( R+ K6 N0 s
S极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借 + t% X3 \, g ^& |
助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小
9 q& E3 c8 `$ K( o- @) c" _( j6 _(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大
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' } H# m5 C: X q8 c· 60· 焊 管 2002年9月 , _! Q. ^8 c2 \ u/ q
小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦
( I8 i7 t( {1 _( {# ]7 q; P即转换电源正负极来调节。 ) ~6 t6 ^4 `+ U, z
用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制
9 f" r; t& o } p8 R) g造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当
" ?, A* q1 C7 y' Y磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管
$ U5 w \) F3 g# Q: H/ f的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检
8 f5 S }' l9 Y+ w. A查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二
5 d3 ?" @# R [& q: U三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必 6 ~, y1 E0 p& f* V% O2 \
须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至 & P2 P4 S% T9 `, a! A
下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近 2 [: o! m: O! k5 X2 b: @2 x3 e
消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁
6 |8 V8 d9 n+ `& ]- m; N% w时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。 / B5 {- e# u( o+ {: j. R
为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面 . g4 @' \5 V+ h& h- ^) R8 R
上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆 / L8 Q& F1 v, K; H; N& j
柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转 3 z. b5 h6 c: t3 c: L
180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩
0 }5 ~: A! A7 J+ |0 i磁的大小。
# _; j; J4 v! ^( N0 c% c3 结 论
5 \: \# _) t4 m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。
1 E7 \. u3 }* E/ f参考文献
; Q4 p0 t& \5 h" C) f1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—
# k* @- f" p7 |4 ]BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38 ' E/ ?1 r$ c; Q1 t1 R6 R& Y" f
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5 N3 g$ N D9 Z( E' B8 L3 p7 L[ 本帖最后由 奇奇 于 2008-7-9 21:03 编辑 ] |
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