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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
! e) I% ]5 @$ \2 c: |, f/ I俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法! `- j4 w+ ^7 k% H
许贵芝 编译% T( H) [' c6 G; c6 u1 H4 b
(南京航空附件厂 210002)
9 J2 ], T) k( g4 u: g0 c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
8 Y% f) ]! e8 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。9 {6 w( v. N4 S
主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺# x/ ?% ~" `2 t+ l: n1 i8 P4 R
1 剩磁产生原因及对焊接质量影响+ F! p0 u {+ \ |7 r
在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有
2 p+ }" h) a- [* k时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的
; T! i0 S; i* U7 n- `) Q ~2 F- j形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分
% J4 O0 U) A) l) n为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在
: \. O& r, u, N" @工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重
( V) s @, W+ m, Q4 w机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成; C5 ` [ f& U, C; w8 Q' R
无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁
$ b- ~2 V4 k2 ?0 @, E: B( _性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持7 L( }% w! Q$ {; h
器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触
! r* ]) J' A0 T$ [与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊- a4 v/ t: j9 {& x1 x+ z k
钳与管子的短路等。+ s8 o$ c' H1 i6 c7 A
焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的" O' ^9 k6 t0 H
困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏/ g9 x2 H' v8 O, x: E3 v' v0 H
离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。
! @; p' R$ X) P* ^ y为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁, b) \$ ?$ l$ Y( H; m1 Y- R
化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊
$ T- Q* E" g9 ~/ Q% n5 F接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁
9 N2 \) w4 E. i) [" `不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。
( R k; Z7 x1 B* e: h0 J+ P2 俄罗斯管道焊接的消磁方法
3 l) x) x+ i' L在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和
3 m& _( h' y3 t2 Y& v/ A. @# N修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定
& U8 Y' b ]9 t4 s# |7 A, H了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代
/ W a9 I/ z \: Q进行类似作业的国内外的先进经验。
w2 {$ X( q! Q0 Z9 l+ i) L2．1 消磁工艺过程* Y9 }! y) G) C9 |
针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管6 `- H- N* Q8 Z7 E1 [: g# F$ o
对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩
0 x: @. I3 T# y N O0 P( ~% E: C4 b" }磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和: _# Q4 Q8 Y# x7 y% i- x& P2 y
技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接3 }0 o, u' x! o* p) y! [& X' o. h
的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其
3 J8 }1 _# L. `1 w是否满足要求。4 D1 I0 a% F6 _4 Q2 H3 O
2．2 消磁方法
8 A8 T3 {2 z: D在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁8 i( \* c3 K- G& R" t# Y8 U
方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或! L; g$ _+ J% ?0 {- L
者永磁铁所建立的磁场方法。0 t1 c% f( Z" _
分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体% a: Z% U% S/ R3 y# q0 \5 p
条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。. L, h2 |. T4 L; d# k" g
表1 剩磁等级与焊接条件1 O% f# M2 t, f, }
剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件+ p+ ^0 v! n9 P; x5 Q: G
弱 <20 不消磁; {. V/ U: d7 q& I4 P
中等 2O～ 100 消磁9 f& G3 K F0 P# J
高 > 100 消磁
7 b* F8 b7 O$ \用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁
; O. E) S ?- I2 k0 \3 I) W线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢
/ r/ J/ C* u; l( V, ~管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕
) ~) ~$ C2 h; `5 g) h) u! y% F成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电
' R8 v# g6 l$ m流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中3 ^4 C" ?6 t. I- }) z; I e% ?7 p, ?
包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为500' n* ^) \4 J# w' o
～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应
! S4 ?% ~ ?8 g9 V, d* E有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当
1 R& f4 X5 C6 H% n+ |' m5 }* u采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测# {* T! U4 Y* f
量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借8 V0 M7 |0 j- i7 v1 ~, W$ e
助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变$ I3 |. a5 B( V8 S i2 p
压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁
" I5 G7 A# S3 K* m, |* ~时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。) g! w! [ Z [0 S6 H: M
钢管的消磁分三个等级，见表1。
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3 L0 G3 D' s1 e0 \# ~焊 管 2002年9月4 q% ^: F2 [9 l7 G3 k
图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)
4 H5 F2 |3 e1 M和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图
9 O6 ~* t/ ]( W( E. \% r* B! A1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线+ n7 H# v! I+ N% q; g& z! ^
4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁( r5 X7 T8 q; t6 y2 \
消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：/ q& u& U* n/ A- ?+ @
H 一(1．2～ 1．5)H !" H- M$ U; U( b$ y D" P2 m. J& ~- W
式中H 消磁磁场强度；
3 ]$ u2 T: h; k" x- B1 X \H。剩磁磁场强度。
) s: b$ A5 `2 \% H5 j消磁磁场强度按公式确定：
! [5 C* J2 b: @9 E) mH — I ·N 7I4 S; c! x" ^8 ~
式中，一线圈通电电流。A；$ b# y0 P/ z& l8 l" |
N 消磁线圈匝数；
4 \9 S3 h0 M/ V0 P/ eL一绕组长度，m。& ?; `+ w0 y- e, i& i) W9 U2 Y
为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力3 r; x6 b) E% Q/ V& E: b
计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空
, ^$ R- T& m! z* v/ @气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。 Q6 ]7 L4 j D2 p: G( T
仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪
7 Y2 [0 k9 \6 l表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技3 q; C" P& W% z# B( l
术特性见表2。 h' ?7 Z% S0 Q* [8 Y
(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：. a0 j9 j* a* n) W: e
① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方* a8 u% s; u! z7 ~4 o
表2 磁力计技术特性
1 N' _2 _% |8 ]3 L被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999
) A( u: X8 J" s/ R灵敏度下限(×10 T) 1
) Z6 N* e1 S: M- l( `9 a' R3 m调整工作规范时间(s) 30
q; H" q6 Y/ w. d. |9 S电源充电后连续工作时间(h) 8
7 z; p5 K1 C4 D- l外形尺寸 电子装置 1 70×60×35
4 g' S; h# K1 [, U$ v' { S* s(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×300 p* }$ q3 \3 v- J1 U$ F0 o
质量 电子装置 0．35/ W, ~* h% C: X0 b- C0 x
(kg) 测量变流器 0．35
: ^ z6 u) B. c8 u' G+ H3 ?向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊* H6 ^0 l# {/ _/ } L
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序
K0 U' |7 V; G% }4 @0 ~连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与9 T6 z5 j& B! ]2 e
钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开3 {. z4 A' I4 {
图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图
* \& ^6 B; B% w& s1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源/ m; R0 _7 ?- I4 \6 p, M
始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必
* X+ ~2 E4 N; K& Q须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用! J' U% P- @6 Q- M# U
的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电
1 t/ T( i# _( h' L9 e- y流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导
& o5 W& V: m) s9 z; I8 h, _/ p9 a线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁
$ T$ n* E+ `1 m: F通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
& G+ C5 B! k e9 `& L6 i2 h1 g然后切断电源。$ ` j6 r/ m8 G$ Y) a
用直流电消磁，可以按几种方案完成。
/ M3 E4 z' L3 a* f' f3 O单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～. U% f" l6 ^0 J: v/ m
12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同4 |- G* k& Z3 d/ h% M
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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
+ U b! e) m4 `5 Y样方法为钢管另一端消磁。
0 y4 L% j" T5 e" L/ F; M3 H( Q+ l当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢/ i- F- [2 T* X f8 Z! }1 D* N' V" i
管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端3 m& o' w" L/ C1 O
面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图
! K6 H3 ?) p1 D# q; f( @: [3(a)方法完成消磁。
& E9 e/ A! M! F8 q2 N图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图
1 y, N& B, G& a5 Z6 Zl一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源
8 X% K) d( M2 F$ f4 带焊条的电焊钳5一金属板片
( U: b& ~/ A/ C( F在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板2 ~8 K- \% f( Q
片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装8 e E, @& R8 R* y
入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短- D( T. K, e# I7 a
路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之
4 z E% _5 l" v后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过3 O4 S% e/ t5 b
程。) D4 U5 B: z# `" g% c( a
当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管: r* v$ U) t1 }& o9 D3 L0 R; D
端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根
1 [, g7 I* l8 }" n H* |钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿2 Q0 R0 Q7 F- t
顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
* O; g4 { c) q0 w7 `5 I! i/ x; ?! E匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁: O( L! D: g& t2 o+ n+ h
工艺往往是最佳的。9 T5 x( S4 Z0 \8 I: Q5 h
当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成" u4 V; E K" j i
焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A' M1 Y/ }( C7 L- V% b: a/ E
下进行补充消磁。( s6 C* [' h4 g, ], r
(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用
) M0 B2 ]2 p% m- D! M于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达" o1 E+ C, i9 ~7 M) W$ w) Z; Y
25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方* \) ?% ]# C' V
图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图$ G- x- M# c0 b3 R7 L) T# \
(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁
( c1 e3 j! K/ p9 @* i* E2 Y9 T7 N: tl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2 e- R. A5 ~; S4 f# b4 |: G6 V
滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器
) D; |2 l/ ]5 G! `法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁
. c4 E0 r' |+ d P1 @: t1 X系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回9 C! ]. b9 m/ Y( ]
路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的
7 c: d8 q8 T/ m* A% z' [钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板9 u' ^5 c6 {+ Y, E
(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的/ `) |. u r3 p3 |
大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，# }% Z- [$ A# K$ I& X: Y
钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决' @3 P. `# o& I
于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁
0 [6 g. u% J/ s4 F& O4 W& [力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复
+ R x j& @0 q消磁(有时需要4～5次)。
; i. D6 q$ i4 b; Z" [- h/ i; O消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，; g A+ Z0 T) d" K- t, l- F
推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可, A; u+ D; e9 U0 M ^3 e$ Z
以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。! H: D2 L7 a! X& x
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已 m6 p) l( o% T4 C! X( ^+ M, k' A
对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特
0 U9 b5 }* \1 G) p; z别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消+ z# a; R1 B9 H" G4 v
磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段
1 K: K7 r2 [- G; B2 z& A% T的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁
/ E) }8 _ U' d铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁. b7 b k, I+ L1 K8 t! }3 t
铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁
6 g1 Z o7 Q0 ]5 yS极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借
& c5 Q, B7 g/ \8 I- f+ v: @/ ~助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小
- Z. U7 ]8 `+ w; O6 Q; {* Y& ~8 c(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大/ g7 C+ E: {# i- S i: u
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小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦* U, S4 l+ l' t, t4 H0 S
即转换电源正负极来调节。% M5 z7 S/ r" \* d( R) k
用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制! S: _5 F) e' |
造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当: W1 _! W6 @2 J' `
磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管
2 G, O' L/ [8 j& A/ M6 y' ?7 m4 L的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检: }+ i6 p' b* O2 ^4 u
查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二
8 B% f5 B) a$ `/ U! r三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必3 B; R# `' ]( F
须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至
. S! x G9 h" Z* ]# |下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近
2 ^$ q/ Y# A3 n- o消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁
0 t/ \" y! j) n时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。
' }, S9 `& L# H0 N6 J. d3 z9 m为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面; H/ @% C b9 B* n( a
上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆6 Q. _* j3 M# x4 m* g" ?9 U$ Y
柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转4 P5 ^' u" O0 x+ V
180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩, T8 n2 L; @" m" T9 H' P. k
磁的大小。- X+ o, G" l) o! b. Q
3 结 论
3 T. T9 d7 }* @ I" O9 r俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中. e' d1 [) Y3 R b) c3 ~ i0 j
的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工, ^4 ]) E5 M$ r: O7 ?' Q( ~+ i& v
业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。: D3 _+ k# ~0 B Q
参考文献& S' u( e+ M; J2 n
1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—
6 F8 _! D& y9 V/ `- R8 }BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38
- E- c+ [1 b9 m! D. j* v+ E～ 41# L$ c+ @2 X8 d. ^- ?0 `- t
作者许贵芝，男，1939年生，1962年毕业于7 D5 r* \) _" y1 ]
北京航空学院。中国航空工业总公司南京航空附
2 J) k" Q& U9 O2 `' R9 |) \件厂高级工程师，南京市焊接协会委员，华能南京, h1 F* q; }; ~2 Z3 Z$ ?
分公司业余俄语翻译。在国内外发表论文、译文数! T3 K z- [$ q) v' O$ e
十篇。联系地址：南京市西华东村12—402。
; z/ D) s8 ~ j" @9 c, Z; |(收稿日期：2002—03—21), i8 M% T: e% S W$ f
中国钢铁工业协会科技环保部拟征集出版4 [/ {; W; F' {- P) V
《中国钢管企事业单位名录》(第二版)2 ^9 P0 W+ A" I& f
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
# y. w: p: l/ E+ r) `1 a* f: T$ x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
1 a3 a! ~, }+ z: b) c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$ E* B. g" C( h8 ?
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. ^; M- ^) E6 x' d3 w+ z
录》的呼声很高。
! q$ I' Q( `9 g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 \" R9 T4 k |8 i9 R# n2 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
5 j. Z! f% U( @/ D1 a. A0 k) S$ P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
/ K0 @; x, Y$ j9 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
! r8 a, q( ]* [9 \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1 v! [+ p% T5 P' ~ Z0 o$ s
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 f8 B& s! m6 a
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
. X" B) ~# ^8 g* [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. k0 {# y/ s2 P* R* a1 Z( j u
酌情交付相关刊登刊面费。! J! U+ M' D) l8 U& h6 g
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9 M* y$ g. v! e
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- p% o# }* ~7 J$ K3 [2 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; ?1 D" W7 ]1 w$ M
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。5 l( d! l9 T' E# T( z# z
(中国钢铁工业协会科技环保部) |
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