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发表于 2009-9-23 10:34:37
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来自： 中国北京
焊管·第25卷第5期·2002年9月0 ?2 `6 ]0 O0 ]* x3 i
俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法8 A$ T4 D# @+ @ w/ V" w1 p5 C% D5 k
许贵芝 编译2 C% ?. \+ s+ t8 i# A' r
(南京航空附件厂 210002)! t/ a' @" x9 T0 x; H- c, I
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4 m9 U1 r& t0 y) H! k; `" m
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。8 ~5 ?5 c ]" p1 u# L3 w. m. N
主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺& I4 r0 }7 h" G& k% l. B
1 剩磁产生原因及对焊接质量影响
; }9 t# s" D6 A" n4 O2 K在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有( O9 j+ N3 ?& o: r9 L
时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的
2 a1 `3 Z' m- ~, l形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分
' P0 j3 D0 E4 w& F为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在
7 a' _9 Q$ a! w; s8 E工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重
, S5 v& A9 `5 y, g1 B& p机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成
. T9 X. k N) I( ] Y无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁
' F' h$ T- w1 l( C0 i6 b: }性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持
$ K; e0 D; b) p, f; g6 W- i器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触
# v; t( Z' _6 G7 l$ R与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊* z* j# M9 ^0 [$ E8 h
钳与管子的短路等。
8 s& d+ O/ P7 Y8 a0 F7 w焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的
2 P4 h. X+ B# l! F困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏
9 B" H+ `0 h6 f: I离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。$ z3 `+ a* T; K4 d
为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁
5 ?; \4 B+ k$ O; u5 ^" N化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊
( w$ ~& l. L9 u) Y6 \接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁
h' v, ?* m0 U, c/ Y/ X不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。
; a# C+ X& \+ h4 o. X2 俄罗斯管道焊接的消磁方法3 m, A& p- k. i: O) W% Q! y; B
在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和8 \3 b* U! {$ V" q9 m' u
修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定
+ q% {) A& R% F; |2 g% a% d9 @- T了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代
, D' o8 n2 j1 t6 k! i% k进行类似作业的国内外的先进经验。+ l* w2 E! r" b; ]) X# O
2．1 消磁工艺过程% ]% c) c! O5 P" ~2 Z
针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管! W6 I' }! _6 V! M' }' y% x
对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩
" O: l i+ m) Q! n1 V磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和
! s9 y0 n' e+ ]- P技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接0 z6 j/ y( t4 U* }% k# g% H
的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其
( y. N) J, M. P. Q/ h7 L是否满足要求。$ D1 Z, |3 A- r& |3 D- A- I: a
2．2 消磁方法/ ~% j9 _' [% T3 T7 h [' U4 C/ ~
在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁7 t1 d% h) O/ }4 }, P* B
方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或6 V& R M0 r* Q- E9 K& Q$ v
者永磁铁所建立的磁场方法。
8 n+ ^ L, z5 @2 L- e7 ~* U分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体6 N; X @) v3 }7 t; U7 u
条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。
3 j3 z% {' {/ I+ c' u# ]5 G+ d4 p( U表1 剩磁等级与焊接条件1 v$ ^ m2 e0 `
剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件# z7 x. y4 @; M7 D8 P, \
弱 <20 不消磁3 L0 m0 f4 e3 A* b- }
中等 2O～ 100 消磁% N+ R3 v( t5 P
高 > 100 消磁! E- T9 \# {( ]
用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁; @9 ^; U, v$ u" b
线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢' M7 M5 ^$ Y, O( W
管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕
" O0 o, a: k# j4 R0 @成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电1 T" B2 H5 D8 a3 z, ]1 l, f
流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中% ]$ S0 n, P8 v( A7 J
包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为500
0 w/ W6 J. S3 r4 ?" N: E" o- `～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应2 m) ?0 |' `" R4 U3 z3 O& m0 Z
有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当' @4 K7 X1 m3 Z. ]' N
采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测/ k6 e. _ P# Y
量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借' L- t, `, X* S; b. t
助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变
9 m, E" s7 L8 e/ ~, K! u2 a压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁
* _0 W9 t. U* N) l2 z8 z时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。
" }7 M' o) C9 p+ c' s钢管的消磁分三个等级，见表1。. J( `: u) Q- ~: c
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焊 管 2002年9月
" m1 K- z$ D& l& J8 W( J+ I图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)
. l, d( i6 T b2 G: l和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图2 h" v2 t0 q. L5 `; e
1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线3 x4 [# e$ r" x7 ?
4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁
# v8 S: y# c9 f- c* u, u消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：
. k! d$ ?4 o: N" E1 v# x$ HH 一(1．2～ 1．5)H !
; A0 b2 B+ f* B式中H 消磁磁场强度；+ ^' g0 x% B c1 w/ d
H。剩磁磁场强度。
& R1 R( v; z9 H# R7 O6 h+ Q' Q, L4 Y消磁磁场强度按公式确定：
, \1 ^/ N: n# i& v' ~H — I ·N 7I
, }: q/ D" J1 Y% t$ s式中，一线圈通电电流。A；
0 _5 m/ ?: e1 n) QN 消磁线圈匝数；
" Q! C+ [, E* f7 K2 hL一绕组长度，m。
1 E7 U7 R: Z. G9 U, Q为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力2 ^9 p) v! @4 t& \. a: z
计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空( S o* Z2 D7 z' k; \
气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。
% {: T: h# Q2 ~6 D. x8 r仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪' c! w5 o7 k# W, ~0 y$ g/ l
表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技* h' }2 k5 e/ M6 U% H- z* e, V
术特性见表2。
) c8 w+ P+ b/ r% r% i) P0 @(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：
- l- r! R# ?! K- P4 i* S" ~% @. ~① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方* ]9 v5 D. V) Z2 O0 K( c' U& H& }
表2 磁力计技术特性
- Q( M/ P) O& y( a2 q被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 9995 v% [. T, F. o
灵敏度下限(×10 T) 1
2 a! z0 A- T0 ~调整工作规范时间(s) 30! U+ X: L3 T0 j6 Y* c1 c* L
电源充电后连续工作时间(h) 88 S4 t3 D6 X; \+ L
外形尺寸 电子装置 1 70×60×356 ]' r+ K4 A0 I! ?! S& W
(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30
/ @6 K( N, L ^# f! b: P0 {质量 电子装置 0．35$ e! N9 Y W' G' y; T
(kg) 测量变流器 0．354 V$ [! H; R0 v' h, R; j" W& v
向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊, a2 F" g1 |) W6 m
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序
' r6 M2 k2 R& p+ h( G5 ]& Z连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与' q$ D# K! O5 b0 s' y
钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开( Y$ v; P! E3 d7 l6 Z$ W0 E0 ^8 P
图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图
1 {" t8 e% Z1 x! X1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源
, N; h4 V9 D& Y始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必
- ^* l/ a3 r. Q! @( t& }9 s须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用
$ j+ B% d& |: u' M) J5 r& W" u! ^* X( F的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电3 d1 J7 a. y n/ N4 x) A, h
流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导
: n* \# C% c/ e7 k1 V线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁2 ]1 }; k, t3 Y1 M5 J# ]: C
通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
$ {4 C, m% e' z5 z7 V然后切断电源。
, {* D/ _) [1 E9 }( [用直流电消磁，可以按几种方案完成。7 Z$ `* S4 n& W2 v
单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～
7 J j5 B! L( Z: U) J2 {- r4 c$ d7 u12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同
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( O9 T2 |4 V% Z% m$ u; _ Z9 i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
9 R" v# D2 Q/ S样方法为钢管另一端消磁。" D( Z! X4 ~8 a: ^
当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢' R G9 \8 [# Y+ o* L
管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端
: i8 a' }# B- Y5 y) U面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图
7 I [- C, M7 C7 A3(a)方法完成消磁。
! v0 c) ^% n" o2 o2 P图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图9 z) o4 R6 D+ Z0 ^. Q
l一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源6 Q* X! [ m( ~; g: V5 Y3 p/ B& M
4 带焊条的电焊钳5一金属板片
: M: k7 d& {+ Q9 i3 ~在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板' A1 d, E* `) v) C
片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装
9 d" \, ^0 Z. }5 p入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短' N. S% F C' w) b3 q7 C+ ?
路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之 [2 O% _; V& W8 s6 U' O
后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过
# \. j# I* e* x9 U+ R2 k9 |& v程。5 V6 u4 h, h& D
当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管
3 d3 @% `9 @& }$ \) l0 h* F3 j2 V/ Y0 `端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根4 y; V6 E8 z/ i3 g
钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿4 Q8 z8 Q& M/ ]
顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
8 t, t4 G9 i( a: s* C; ~/ @# I; o匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁
4 q8 W0 V+ r/ |, I工艺往往是最佳的。
+ h( E* N o( I& h/ R& i当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成7 J" i5 m+ Y- X: p+ e/ K$ q: G' _4 b
焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A
- y6 I' h/ s7 q. {9 X: q+ ^下进行补充消磁。
! y% B2 b, l' \* U(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用$ X' y' s- }2 `) o
于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达; s7 C+ l) o E' e
25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方
3 ]4 c6 {+ A- L1 q" i图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图
7 [% c8 c- X) }9 b U' I) Z(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁
J' z; g0 U+ 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7 u0 }, N6 [9 b7 s& J4 n' K1 q- b
滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器
: ?/ ]2 R% ]% |* U' k2 ^法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁) G# g# V" {, m
系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回# z& S3 \% ^% X5 r- u6 L
路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的
' p% x1 l& c) s! p( {钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板
$ I- O# z3 w" R& Z3 b% V( l(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的
5 J/ H0 {" D8 b- }: I大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，
/ l$ }2 n: |# _3 i j9 ^* g4 v钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决5 m! Y% E8 q* @% a5 [& _9 X& _ p
于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁0 F' I/ X$ E; V
力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复
, \$ L! B0 _6 x! a消磁(有时需要4～5次)。# F+ o6 U c* c9 \& R
消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，
7 j3 x/ ~5 f, L5 G5 A; h4 i推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可
" L3 s; i+ h# v& E, l以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。5 H; E+ m2 F* l7 H, {) e7 J
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已
8 x+ q/ ]0 T* \/ @1 j对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特! N" z- A! l/ _. M0 E
别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消7 ~0 h7 C1 Z* M. S3 k) s+ S
磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段: T. i2 W: X) K( C" E T0 F8 p; I6 m
的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁
! p* _( [7 d. d$ s: ~铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁
c8 X1 K- z# q, n- v7 L) l铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁 u7 k" I8 c3 x2 _7 @* A
S极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借: b9 ^* q2 F4 o, C7 w, w
助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小/ q7 {; v$ ~" r: A6 l
(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大
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· 60· 焊 管 2002年9月$ D; K% L" c1 Q' v6 i
小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦$ k1 Y3 N- |" ?8 ?
即转换电源正负极来调节。
# E% t$ P9 f& n; ] ^用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制
& J% G v: s% Z1 H8 S- j造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当
& K+ u" ]; `( S. w; B. d& d I磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管, t. @. y. I0 j0 l- ^) s, ]
的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检3 o5 c: E, d: a5 f; o* Q* ~9 p
查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二. Q- y4 Z% h8 j$ e7 H
三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必, H* K s F! i- _% f% l
须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至
1 E5 x3 ^6 x) y: G下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近
/ b) V A' n" G- g. k1 u消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁9 `& ^1 Z' N- `& x) f$ @
时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。 W7 {; `+ b, x+ ?" y( E
为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面0 `$ }6 `5 J0 H7 Y/ I
上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆- x5 J* u3 V% Q; l9 N2 D! ?
柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转
* e5 ~1 H5 |7 ~! ~180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩2 Q. A4 J- K& V( M
磁的大小。
, [; x' T, m+ C' _! M! t" |3 结 论8 q* v I/ l2 [ Y; y% u R7 _
俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中1 i, {5 h, {: V* ^- z
的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工8 W, W9 H \3 y! E) c9 x- `
业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。6 C6 U1 f8 ]/ U7 k" ]# K
参考文献1 f* }: y. L! j/ M
1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—# f, o6 ^+ f7 j# O
BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38
$ d; c! v6 n/ m9 s1 G8 ^4 I& Y+ `～ 41
# ?1 U8 t/ ?9 I2 T" K) p作者许贵芝，男，1939年生，1962年毕业于. ]4 b8 p( \& }2 _7 I' O+ q( |# x
北京航空学院。中国航空工业总公司南京航空附
8 I; V3 K/ z5 W$ s7 |件厂高级工程师，南京市焊接协会委员，华能南京% n1 e5 W% q, ] \
分公司业余俄语翻译。在国内外发表论文、译文数
* |3 m" g5 i6 B十篇。联系地址：南京市西华东村12—402。
) P G! K! [' F) `; A! z. |# R: X(收稿日期：2002—03—21)) a6 _4 z; |5 `8 W8 n4 Z8 Q9 w
中国钢铁工业协会科技环保部拟征集出版! u1 B" C0 y7 Y2 e8 I7 t! \4 [
《中国钢管企事业单位名录》(第二版)
/ g# T% r; _! F1 k4 e) Y9 w% 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. d/ r! J0 h! e8 U: p1 g
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
. C: b! A" k5 p' Z8 e% `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5 p! i8 W5 `) d" q
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) O0 q" N$ K8 X! X+ ~8 q
录》的呼声很高。
+ e" z9 a7 p. \3 n% z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$ B$ x; d C+ t1 o0 x8 O
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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
0 ?7 T9 O% a. R4 h' b& 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 f0 e3 m- P" \) I3 G7 Z C: @% 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
. S# c9 L; `8 m; A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8 H8 N9 h( z. c4 R+ {- m4 z
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& f) e& o# d$ U) }5 {8 t
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) q, C# A+ d% B+ {9 v
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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' j4 W4 m* I' ~! h0 {
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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。
7 Q: B1 {/ y: P H$ W(中国钢铁工业协会科技环保部) |
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