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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2 e) k9 U7 u6 R) j" h U& b
俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法# l0 ?; i0 \3 r* d5 U6 H
许贵芝 编译4 J& ?, S0 ~# u" X1 N
(南京航空附件厂 210002)1 K" y Y' d; {% k0 ?
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
$ `* u6 n' w! ?* [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。) F" d" g* U% V" _1 \
主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺
5 k+ i! u6 Y/ O6 h2 c! \8 ?9 j1 剩磁产生原因及对焊接质量影响
* N: O0 [: e; X3 |0 n8 x在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有, l* f& d1 @' G4 r
时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的4 r6 ~( [( R. T
形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分2 N- d9 K' A7 l* f4 N
为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在% c; D7 V. K) B1 q/ T
工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重- ~! I7 x V% O. R3 F" \2 Q3 E) e
机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成+ L% _4 G3 N3 v" W# m( o% U5 @
无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁. E1 U( ]. `/ P% E% T ^. y
性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持1 g0 x3 ~* q0 q, n" w
器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触
. W k. f) o9 t! N: ?! H8 z与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊3 l( x: A$ V1 F3 x$ H9 S8 r+ h, T
钳与管子的短路等。
- ]7 o' f8 ]" o( I6 Q焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的
^: L" |- C. f/ A Z- T5 z8 z, k困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏
1 f% c; Y$ k3 l) l. `0 H离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。# t! v5 K( P. y# N3 }5 d: f
为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁
. W! {4 S. C4 O' m化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊
. q( H- G" A% w8 A, O, d* K8 F接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁
& p' J% y, z' L4 l1 Y1 b8 N不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。
0 v2 q3 ]5 k1 K) O& f2 俄罗斯管道焊接的消磁方法
2 V0 T( G R V/ i( O在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和& U( H( X! G, F# B1 w7 G
修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定" N2 a3 ?" u0 [8 Z) X3 k' f
了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代. d( _+ q, c7 F& f
进行类似作业的国内外的先进经验。
7 c+ \' Q4 k6 C6 P( q2．1 消磁工艺过程1 s$ ^: e3 Q% I! r9 ~% Y7 e) r7 Y, J
针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管* U: s$ n6 T: w5 y" g
对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩
; h6 f" F# I" Z) x1 B$ x! z磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和& [1 W$ P, |7 ^
技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接6 S8 Q0 P# Y" i% r
的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其) {5 r& s6 ?0 C; D/ j3 E9 X; v
是否满足要求。$ d6 F ~4 z+ ~, X
2．2 消磁方法
* z9 y- T6 F) a2 x; _; j- Q% B在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁
7 i. }3 W- i7 n u& x方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或+ ^7 Z( A, B; M; o
者永磁铁所建立的磁场方法。
/ W3 B3 D7 @" G$ y9 J2 b分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体0 F9 [( x @ [) A( w! |' ` C" B
条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。
0 r% Z7 z/ C+ M/ ~- g# I) ^表1 剩磁等级与焊接条件' {+ [9 l3 L" g
剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件
; f, _, _& N; Y# ^) r( ]6 P/ O6 I弱 <20 不消磁8 y. T6 U& S4 o
中等 2O～ 100 消磁
F9 r, N% j/ F& V8 G5 E高 > 100 消磁
( |4 |) i! g( Q9 w用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁& r9 r" n. P% F7 U
线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢# y5 _4 d& n: i J
管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕1 m$ E ` {8 o; i- l
成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电+ F' U0 k( V1 X5 _3 A
流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中# ?, p* ]1 w- A1 f7 H1 f# i
包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为500* r) V% u. |& X1 \; x- }
～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应
6 Q8 r5 u6 d: r2 q! I% r有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当
. H2 M0 d4 J1 N, f0 i0 g采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测
& j5 c0 j1 t w& U# c# S量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借
8 _; Z, r) s; F1 q助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变) q9 G7 e( K: a6 A3 a- \; ^
压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁: d7 a1 a( F$ N+ g0 J
时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。8 }6 P3 a3 x4 t, e
钢管的消磁分三个等级，见表1。, x- h2 f8 o0 p: q* Q
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焊 管 2002年9月3 {9 z8 o7 ^* A. Q# m. i4 @' T! }
图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)4 ^! Z' _- a% N+ T* |/ g* ~4 u
和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图
|( R$ h$ J, X( g4 _7 W1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线
9 ?( o! [) H7 j u+ s2 M- u) O4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁" c0 I* S* y; F. w4 f8 |! E
消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：8 r' Y8 T( V- T2 d8 D4 {
H 一(1．2～ 1．5)H !
$ W. L; n- b8 A3 X5 d式中H 消磁磁场强度；# I2 U3 y2 f7 |7 D4 N) W
H。剩磁磁场强度。
1 q. D" g3 D5 \消磁磁场强度按公式确定：
. P( I% r3 P( X0 o" [9 bH — I ·N 7I
7 u- l! O/ h$ j, V P& K# p4 s式中，一线圈通电电流。A；3 s5 \5 x" q( G. W/ k
N 消磁线圈匝数；
* Y0 P0 x9 _" p7 V) r1 v6 w( _L一绕组长度，m。
5 u: a! z6 ?' P$ w为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力
1 M/ W ?0 L0 H' E9 H计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空- z' W- s) {9 e1 `( ?% Q \
气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。
) U+ ?, T5 n, F9 D0 |仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪
2 }( o: t/ a) ?1 v7 I# c0 [- s表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技
% f- a7 h7 D, B9 m8 @7 _+ P7 C术特性见表2。& I! c* M- y" k
(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：
, i; x7 P% E" j; F( f! f" i0 t① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方
4 x1 L1 F" E7 {- g8 i5 `表2 磁力计技术特性
% P9 i. H8 W" ^% r4 X! f被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999% H( j; t! V+ G- r5 ^. g! @
灵敏度下限(×10 T) 1
! D1 F; `; I5 G) u/ O j调整工作规范时间(s) 30
' B7 D8 t" K! n, U9 @电源充电后连续工作时间(h) 8
* f, p8 U9 Y9 B外形尺寸 电子装置 1 70×60×35
* H; P$ Y2 V' P7 M(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30+ ]! b" H( e) Q; @
质量 电子装置 0．350 O9 O$ x* X; O- v3 h% B1 c
(kg) 测量变流器 0．350 l) {! W, d- w% `
向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊0 f0 H y9 p! I2 s
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序
, ~% K2 \1 h: t+ h& _& \连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与
9 i2 x; ^% G. L h钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开8 C' ] Q: {7 c7 f: @# K2 r" ?
图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图
0 Q. @' ~! R2 E! X+ l/ ~3 M9 Z+ T1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源
8 W6 T) I- [1 H( q( n' I8 n始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必
9 L, [1 O3 V9 l, Q8 r$ N# }( w5 o须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用0 v+ o% O: ?* O" v& l# m8 n
的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电
+ @5 ~1 s' w; n. I/ R, p$ E' { v流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导% E6 `" I( \- v( N+ a
线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁' _% E% Z. I- D
通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
4 S5 k! }, M/ S9 s: R然后切断电源。5 | a+ K# ~4 B+ j& p
用直流电消磁，可以按几种方案完成。
, r* ]# P4 M" v3 ?单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～
- |9 A& d* ^0 e& ~# G4 U12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
* G: E6 E* x- m# F样方法为钢管另一端消磁。$ z: z4 m8 v$ A$ q* H
当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢/ T- l0 }0 p& K8 }0 c$ q
管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端- Y3 _! m8 j; [3 t& X* v
面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图
9 F! t! p, V9 [( C3(a)方法完成消磁。
) I* ^, i. z) W/ Z4 ?图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图
- m( F$ s& E+ w1 h) zl一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源3 E: R0 m6 ]+ C7 T/ g5 K+ J4 N
4 带焊条的电焊钳5一金属板片
& M1 L ^) {0 z: f# B在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板
+ P% `$ x$ B0 y片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装, ?( ^3 \5 l6 J2 Q8 N
入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短0 v7 {3 W& ^% h, b
路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之4 G8 ~) q" t8 { N! _0 a& [0 W' I
后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过
5 m# t, f4 O( Z& l" ?程。
' I$ h) q. @6 q. p) o$ V2 D. N- ?8 ]当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管' z7 P& y2 K" O2 z* X
端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根
* L* f3 j, T6 i9 h钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿. t$ e7 m" W' U7 U) ^) S
顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
+ C; B/ T& P x; l4 h! B4 C9 n匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁
- ~$ M) J: r. O$ M0 M8 x+ k: Q工艺往往是最佳的。0 C8 H# ?5 b2 K3 r. N8 b
当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成
3 s( R1 C/ _1 o, I0 B焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A+ Q: I7 I( I, z# U% W
下进行补充消磁。
- T6 k* U3 G* U3 G(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用6 ]$ `8 O% p! y) O, `8 {
于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达
* G- e" ?3 r0 o: A$ A25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方
f2 {8 j' |5 ~1 I8 O图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图8 I7 ?& r" b1 Y
(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁
, V0 t# r, e2 Ll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7 |; c7 ?$ o# ^. |% P) q4 J
滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器& {) E7 O; j v) t& [+ U, L
法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁
3 {( G- S; C/ E) |/ }( ~8 f& o' a系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回2 u. a0 J# ~$ u( }- R6 n. ?% r* Y" ]
路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的- k9 \& }% _/ x5 n" Y4 g6 W2 S
钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板
4 \6 V7 T6 X+ m4 I7 V( V9 i, U(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的
' S) l" ]6 \* d大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，4 Y1 J" I/ @4 I, [) ]
钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决2 p( V- W2 ?' c$ H- y0 \
于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁* M$ o( r- C$ L6 `! a: \5 t
力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复4 i0 k, [3 q0 M6 n4 E
消磁(有时需要4～5次)。
8 v6 K9 Z; x" W+ J9 T消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，
' G& d/ o, Q6 F. V9 Q( l推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可$ b7 q2 g+ Q5 K; W5 q( B
以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。5 D3 ]9 b" K+ T: Z4 _
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已8 d- q1 _5 Q7 C. C0 r3 R
对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特
( Y% q3 ?. G# R: ?1 d. V! i别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消# w1 A+ N9 o# h) K! J6 B4 U! }/ R
磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段' W0 A5 M& ]8 O+ i* ?. g/ k2 b
的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁) C& E; i, r4 W! J
铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁/ Z# Y; L: i5 F4 Z$ s8 ]* M
铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁
9 y! w) @2 }% ES极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借+ f/ j7 n' s( C) k0 ^, u
助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小
- p- u: r/ v+ H+ T+ _+ Y(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; H+ _* T7 l% l, `, Q
即转换电源正负极来调节。1 S' I8 o# i( `" H \& X
用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制" O/ O$ Y4 k M B9 y0 s
造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当
) J6 k g8 q0 M磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管
$ r4 s, @- b3 m+ _0 c6 G7 y的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检 i# r& ^- t' `' s" D9 H) l% O
查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二
9 J4 ^/ }5 x, Y, U! z" F三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必
- s: }! e; O0 d7 ]9 g g须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至
' P; ]* X$ \" P下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近
; a' T; F: X) T0 u消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁2 t, p. G+ {1 ]+ Z
时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。9 X4 i* o2 h& R( f, w, J6 S0 N
为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面" [$ {3 Q" J( Z* @ E/ c
上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆; M* W7 I# s1 f% \+ [
柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转
( G$ s: B; k( i8 @4 [1 C* J( P" H180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩3 r0 y3 m, A I3 _& t: Y* N! x
磁的大小。- b3 d6 D/ U- W1 ^& F1 j
3 结 论
5 ?6 H$ r4 Z9 O2 z+ ?俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中
4 u/ w, }' `" d6 K的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工
" U& M' }) B m ~. m0 |3 j业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。3 N2 u. v! b6 B! @( p+ R
参考文献
, }4 G r2 O0 E( c; E ?6 G& ` v1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—& A& ?4 c0 q2 S' R/ r. B
BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38% G) k `' \' t
～ 419 d# {6 z' T- ]! l# {' N6 n
作者许贵芝，男，1939年生，1962年毕业于% l" \( k+ n$ y
北京航空学院。中国航空工业总公司南京航空附
# b8 f8 J7 f" r1 ~: ]6 {8 `件厂高级工程师，南京市焊接协会委员，华能南京) d$ X0 y$ \5 A$ V; h& v
分公司业余俄语翻译。在国内外发表论文、译文数
3 I5 e7 [" j9 m) M, ]$ [十篇。联系地址：南京市西华东村12—402。- x" }" V# P6 H! |0 i8 r% C: \
(收稿日期：2002—03—21)
$ n. H7 l6 Y, j( v7 y0 A( ^中国钢铁工业协会科技环保部拟征集出版% P7 V, T& v; ?7 v
《中国钢管企事业单位名录》(第二版)
. P/ R. t9 m }5 K7 s; x, f& T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9 ?: d, ]: b& 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
- r$ x$ W1 X6 ?0 l, v& m5 u. x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
: p, `: _3 L2 |: `2 v" c% h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' T8 ~4 l, B1 d2 U a2 |( U) N. W
录》的呼声很高。
/ Y) u9 r# C; k9 p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1 [9 ]' {: g9 h
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
, a3 r0 m0 n7 \, C+ q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
/ M8 A/ D- K( x* u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( g- `3 v: R' W
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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" B2 ~, \! X7 q: n& T
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% @3 ]5 z! Q: x' y8 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
' `- I) \6 a8 l* Z7 `, n! O9 L% }酌情交付相关刊登刊面费。
3 w6 s, F, t9 {1 Z% j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 C2 P5 o9 V1 K7 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" |, p7 m7 ?0 Y" \, O
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" \; n" u. [# A
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。* C) U* _6 U# e8 a. n
(中国钢铁工业协会科技环保部) |
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