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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5 s5 h( g% B1 \1 @: l
俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法" g' m: M5 t# O0 D( T
许贵芝 编译
! w' L, d( c8 ?7 @* ?- w(南京航空附件厂 210002)* N! n$ T% A! H* A2 U, 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7 y4 T, y9 E6 [4 N" ]( |0 d
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。! g2 z5 S P/ |2 }& {
主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺
3 ~$ D! |+ x. D( ^+ t7 K1 剩磁产生原因及对焊接质量影响0 h" |) @5 w+ p5 q9 [
在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有
) ~4 n* n# g8 w" ]; n时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的- e9 J1 P0 |) Y7 k8 ]9 g
形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分
# v$ W9 R% q% y4 s/ k' W2 ?为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在
U8 \, ]$ ]* t- o, m工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重
4 |4 ?4 t. @7 _" u2 N% d9 \ P8 f机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成" q' {. r) j9 u
无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁
9 [( U; |" d( N+ e: `性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持 y9 k' U! G8 x8 o
器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触
/ H4 W; c& k+ r* u& Q: S3 X与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊
2 f1 y. ^' `# P* j钳与管子的短路等。
2 R+ h8 Q0 W6 T$ H, g( f焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的
3 n+ {5 m* s5 @. U0 t: Q. ]% c6 A8 Z困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏 W8 A$ F) j4 E T4 H" M# T
离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。7 Y) _7 K# r e F, K
为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁
; c' F' L' r8 s+ J化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊* R! d0 s! y/ K! x/ c- J0 Q0 q& q6 `
接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁5 B1 z# n L! h$ _/ v% u d8 D& O4 F
不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。0 T! @# N* B1 x. g: Q( i
2 俄罗斯管道焊接的消磁方法9 W9 _0 X6 H8 p7 b; W
在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和0 [" ]; ^! @8 K: B" h1 {! ^
修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定- u! Y$ u5 g1 J
了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代& \ Y6 J3 j& V' I
进行类似作业的国内外的先进经验。/ r% s, o% t- ~
2．1 消磁工艺过程 C8 S+ I/ T5 O/ E
针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管/ ` S8 R: \0 k4 K3 D& U7 i; Y
对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩
* y1 ^5 M; i3 E. ^磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和
' G- B$ ]' D5 E2 p! z1 z( ^技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接
! ]' [, a2 M& B! @. V; L: A/ Z9 L! @9 Q的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其
3 U4 F, e) z1 o5 f( s5 C是否满足要求。
7 X' F6 E& x2 k0 n/ }' L2．2 消磁方法
0 ^2 u- ~' U& A p- D在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁
& \: w% ]3 G; \( V1 D% v' c$ D: c0 q7 o- N方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或" ]' x; X. }- f* d
者永磁铁所建立的磁场方法。/ X0 B1 b( J2 R0 h+ O2 `
分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体
: t' _6 t X6 i条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。
* V7 m7 e0 N% K0 u9 G表1 剩磁等级与焊接条件
. l. R# S( _5 z- Y4 M剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件
7 R* l) R/ S; n( }" h# M弱 <20 不消磁4 X" g1 {& U' h5 s, f8 B- S9 ?" P
中等 2O～ 100 消磁0 M% X5 u. l- p; M& y$ Q, _
高 > 100 消磁
' i* w' ~- N4 n/ i; n用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁
; q8 y. j8 h$ {- U线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢
# S S8 S- c) f管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕8 g8 {6 ?* n- ~& d* Q) D, [1 C
成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电
6 ^% ]: w9 m! e; s0 p% k9 Q) Q6 ]' E. x流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中
% V& B. [2 z7 O包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为500+ s2 ^5 ]+ H4 }! y
～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应: g" e0 m& q0 k7 J
有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当3 C j( y4 g5 P* v& [. C
采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测
, j8 L6 I) w' l3 d量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借
* i1 V6 i8 e. }4 S8 b! q. \助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变* \3 d$ E5 G }) d+ I
压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁/ Q2 q; x* M( i5 U: |9 _# F$ x
时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。
; ?( g. z8 x. Y( ]钢管的消磁分三个等级，见表1。
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/ l# _0 {4 B3 { T6 W' L. H焊 管 2002年9月5 Y% P& S2 {# ~+ b8 @; X
图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)3 Q4 ]7 O! X; y$ l5 i: x3 y
和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图3 Z5 X$ |3 c- r- e
1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线9 w" x1 z n8 w: D# l q" F+ w
4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁
1 `: X' r3 ~! B, o. i" m2 w. T消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：
5 ?( P7 {9 l) T4 Q* v1 {H 一(1．2～ 1．5)H !
; B. g/ g. O1 G' o6 Z! s式中H 消磁磁场强度；8 d% i: G& P5 Z5 r
H。剩磁磁场强度。
$ G4 U7 `: }1 K% q消磁磁场强度按公式确定：
3 _6 w, a1 z8 k4 |; @5 GH — I ·N 7I
( S& @2 N& R' x: K0 @式中，一线圈通电电流。A；
4 M0 y5 L" Z7 g( _# b/ c: `/ U1 [N 消磁线圈匝数；3 H) W6 A/ y+ e w( a
L一绕组长度，m。
3 h. m6 `5 e6 S' P为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力
9 E7 q& F- U" t! ]计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空/ H7 a* z/ z) g V6 g
气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。. {" m$ @5 Q6 P! Q1 `/ q9 R) ?
仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪
! E' K7 K, _( g8 F表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技0 w0 J3 P- t+ ?2 |8 { s6 ~0 d; j
术特性见表2。
6 m1 }& w u. E/ ^7 |7 o(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：3 e$ ~+ B2 y# v1 N* \. \9 Y
① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方5 j4 N# V* o3 }5 f W
表2 磁力计技术特性
" L5 Q. k* @. D* ?被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999( o; u1 l8 ~7 L
灵敏度下限(×10 T) 1
7 _: `7 r3 Y8 E E调整工作规范时间(s) 30
4 [% h2 i8 |. ?7 N, U0 U* O电源充电后连续工作时间(h) 8: k6 u- t. p2 X6 \- j: X
外形尺寸 电子装置 1 70×60×35! r' j* j& Z* Y; H2 l! W) \
(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30( |; W5 b2 m# K, g
质量 电子装置 0．35: V1 Y1 U$ I. ^/ a, x" k
(kg) 测量变流器 0．35
9 B3 g' a, O) \5 I# x& O向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊 Z+ V: Z, g# J, T
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序
% }! S! K; k* {连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与* L" e1 a* O$ N: L2 Q$ j# i5 s B
钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开4 O' ?% g" K' D' p* z. h
图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图
. \ O8 u# A. C' q0 e0 U1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源
6 S1 D5 e/ q1 w1 v/ a! `) d始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必0 w: I/ e; N0 }7 I
须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用
. G3 n) X3 `* h6 ~5 d的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电6 M6 c# p3 M0 o" S$ u5 \% ?$ q
流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导0 S" U9 D& |" c6 m
线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁
. n* f$ h& Y% Q, L+ I8 ?通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
4 ?( B6 A) b- u1 Q然后切断电源。$ z! C+ D! k0 e2 D2 `
用直流电消磁，可以按几种方案完成。, D# w# z1 q0 b. V2 q8 E: M
单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～! P0 r' ~. K5 y# R1 a
12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同
) @9 R! ?! w M4 G+ u4 {维普资讯 http://www.cqvip.com1 b% q3 ]8 ^" g# @1 T7 q5 P
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, y3 B8 N- G. o5 V
样方法为钢管另一端消磁。, u& c/ h, N+ G( L% F) I
当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢& X8 E1 A6 X$ g+ S; `- P) p7 N
管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端2 H% e% I0 Y7 a% d4 F
面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图
* S% u3 X$ h- n. e7 x1 @/ I3(a)方法完成消磁。5 ]5 a* B! L* m+ o0 u! U; V
图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图4 M6 v6 R$ \& N1 i9 B% z0 D
l一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源
$ a- X2 F) B |# R B) s4 带焊条的电焊钳5一金属板片
6 G' @' H& I4 f在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板, D* {' j ~$ ~. R& Q
片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装8 Q0 f. R0 c5 A6 U* ]
入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短
6 Y3 T1 V. Q m/ F4 ]# U路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之
8 r# k, x# u# ^; P3 t" ~后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过7 s0 F& m E* [$ n: @
程。( L- l1 v% Y8 n
当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管
0 V% s. o) H- Q) T; h. D, f端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根
$ K2 V9 b1 a2 t7 h( M) o钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿% }+ x1 g0 e. o. J
顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
5 m1 G- A' P+ d ^: L& K ]+ x匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁
7 A; B _3 p: i5 w% `工艺往往是最佳的。
2 n8 ` t* `) l4 m- [1 C" b当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成
u6 n/ b8 h" ]# C: E焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A
: u9 ^ a( k9 L+ r6 J3 A4 P4 S! D' C下进行补充消磁。
9 i3 Z! Y6 r3 d! q(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用6 V# c' Z0 H# M! x6 V% N) }. L
于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达3 X. w, ^, g# _+ @
25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方
) g8 U! n5 C$ h图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图
6 G5 x9 R0 G" j" j(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁! m" B* V5 B v( G: |4 o0 N# E
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
: w W3 V3 j% |0 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
) ^! O: [9 A( V y8 t" ~, K, `2 d法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁/ V& S: l7 Z# M: \
系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回
* y9 b! n! m W: v |路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的! J% T9 Q( t) Y9 B' E7 e' Y
钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板
/ v% o: p6 F, [( o# a' S1 j(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的9 E. h# ~) W( X. h u( ?
大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，9 e+ ]7 R! Q, D) P
钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决# A2 a4 ^! R3 Y- ]' m' j% S
于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁
- P4 `$ r4 ^ D9 ~( C# G. T3 r力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复1 s6 l* |( f$ S: [% c E+ E
消磁(有时需要4～5次)。
. T! I8 I8 O% |' n, c2 ?消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，5 T# l1 m1 A5 m
推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可
2 |* ~& j |8 ^1 D I+ J$ W% X) {以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。* j/ n7 G$ `7 {
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已! h* |% o) U6 |$ w: t$ X
对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特
4 r6 A& {1 _4 R0 ?; d别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消& C3 x, r: Q9 I& p; b6 t Q8 G5 S/ s' w
磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段$ r, n& f3 q L$ D
的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁
7 G2 }1 n X' k3 b铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁* Q5 w$ ] l/ q7 H- S6 B+ [
铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁
) R2 t, V; K, o: p: O( tS极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借
' ^( C" u/ n) x6 o% L助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小- e: ?7 p6 ~5 q' }( N9 U$ O- P
(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大
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. F! w/ k* \+ q" H· 60· 焊 管 2002年9月
4 b: l. d D$ m/ U& V小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦
3 O% Y: ]* p% `3 [3 G即转换电源正负极来调节。
3 c6 `4 j, D* g' ` E+ g用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制
9 J, b) F0 v5 g造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当7 @7 [# R; A3 U+ u4 Z- [% X
磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管
7 Y; u* R" V1 J- p2 j+ |的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检
5 I' Z7 q0 x& l3 M7 [9 i. }( s查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二, H& e# Z2 `" r; }
三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必" v1 H. O9 a: _# O
须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至+ F2 m. w# s. e
下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近
3 U, `. ?; H: E/ T/ w/ G: h消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁
0 _% n8 G* W b% n时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。 L; A1 i; e. Y5 i' {
为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面
% V% {& H/ S! x7 ]) S$ D1 D上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆
! S$ b3 v% V6 l柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转
) Q4 L7 A) P" e2 N1 l$ t3 o: U180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩
4 K" g: F/ y* s& z磁的大小。7 y2 y; Q6 k$ e0 N; o/ ~( o
3 结 论
& G3 X; J; K& |3 d俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中/ @. O% e0 [) T6 y* W
的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工
# ~ i* y3 P+ i3 Z业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。
A; u( @: O# m: n- O+ H# O6 J参考文献$ \9 b5 Z! K5 {; t7 C: t! p4 H
1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—
1 K; y8 n+ v9 n4 s: ? @BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38
/ M, H& ?4 Y" Q1 r' y* z～ 41# B/ L( F6 v A0 g' N9 ^: V
作者许贵芝，男，1939年生，1962年毕业于
; Z! r, |. v. w6 b北京航空学院。中国航空工业总公司南京航空附
3 v4 n8 {8 }4 N; q( Y件厂高级工程师，南京市焊接协会委员，华能南京
$ I3 X0 k- U3 P2 w) o9 w$ w分公司业余俄语翻译。在国内外发表论文、译文数
3 X2 w; G+ K2 h$ q2 x- q十篇。联系地址：南京市西华东村12—402。 y/ H* O% O% L2 E. }
(收稿日期：2002—03—21)) E' _& i. S* p0 n) ?" H& X6 {1 x
中国钢铁工业协会科技环保部拟征集出版
8 r1 k+ O$ ]3 w/ v) L4 C, ~, l& E《中国钢管企事业单位名录》(第二版)- D( ?' m" h" d& j) w
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
" U0 k. d$ y# s% {. K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# G- a2 d! C3 ^& G) x: l4 f8 a" }
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
0 H" L3 I$ d: e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- V( t" t3 C5 Z7 e
录》的呼声很高。, H- ~: {( X. f: L$ P. B8 ?
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
# c! x8 j( c S) E k3 o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" ?; R9 k' m/ B, ^$ r
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
8 H& [3 X+ D1 ^* O; a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
4 F$ t" o, k2 a, a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 Z7 _3 q; U/ i
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
% o. d% a" Y& f. X( n2 m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
* N' t2 F: _! k+ u( v7 G6 j" s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
: I- X$ t0 F' e6 W酌情交付相关刊登刊面费。
( Z' Y. i9 l3 z( S! {) {! L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
0 g' _% O) o# W) _% G$ j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
( Y# s/ \. U. C2 b9 ^; {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, D0 R( x: @+ d- Z5 F6 e$ y0 t
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 X) Q9 q* e a) Z; T, R
(中国钢铁工业协会科技环保部) |
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