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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
. {& a; W6 R* U0 s8 y9 T* m% x+ u俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法
' Q9 A8 z$ a; D' A& N许贵芝 编译
* O" ~ d2 Y g8 A(南京航空附件厂 210002)- e5 l! e/ g* F4 O5 c& Y& k) w
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" L) s7 Y s9 b0 X2 G* {& [# M# h4 P
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。% v( C: e% g8 Z/ [0 U
主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺4 z& q+ z A. H
1 剩磁产生原因及对焊接质量影响/ N. x! }$ \9 @* X6 T* t
在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有
, Y* c: U) X: y% J( j, p时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的6 _# H& @7 T$ ]2 m
形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分# U( _( N6 ?* S7 R
为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在
" }4 U+ A5 L) m( W" @& c8 [工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重' U. ]$ l6 G8 W
机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成5 ?4 M0 }$ ]& V7 F+ p' }; e
无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁
- s6 D' K* E& Y/ | s: S( F7 j8 z性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持
8 A' p( J3 J X0 j- B器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触
$ w1 x( s& L" v7 m: }与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊
2 g" z! |0 b- y- K6 t钳与管子的短路等。
3 s! I# Q2 M/ s; z, `) k/ j* p焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的: H- j! T7 ~. A8 p& r0 e; }
困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏
5 y5 Y. B7 e+ g6 v+ s+ r) M离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。, | X9 P! Z" K1 G5 l9 ~
为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁
& V4 b2 m. B0 J- H' }化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊
. I7 [" ^' k; p# {7 I( f接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁
3 A( f" X3 c6 w* K( E3 Q不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。
; f# J9 k8 Q6 a/ w. q4 w' D: \% U# r2 俄罗斯管道焊接的消磁方法& x2 Z/ L2 B h( d7 m( ^; z2 O% T- s; X
在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和8 \) n1 {9 B1 Z& Z
修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定2 u! _9 A O# Y
了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代
4 O- x7 r" W. |* V进行类似作业的国内外的先进经验。, u% `5 w0 j2 j2 p
2．1 消磁工艺过程+ i0 j; R& N" e! a
针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管, g7 A( C! v9 Y ?* Q6 c9 A
对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩2 W" D4 K( r( x, j4 k. G9 T$ K
磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和* v# e( j% g! ?& D% K# \. a( N
技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接' X" I6 X# |/ A2 x0 c
的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其
2 ]# v$ ]/ C1 B3 V8 H4 _$ [7 Y是否满足要求。
, g4 A* j/ }+ L" n, Q6 Z2．2 消磁方法
" G# i* A- M! W- `在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁0 @* f5 b( h+ ^8 S; X: {# c2 c
方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或0 [& D+ o- r! C8 {8 s
者永磁铁所建立的磁场方法。
" ?: B& a8 Z: B- ^分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体7 U/ {# R- `; O! C
条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。
" g4 }# d, W# q& ^6 m表1 剩磁等级与焊接条件
* ~* |( ]1 {- d" x剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件
/ A/ H# M$ V" Y3 C& U' L弱 <20 不消磁' q% D1 ^9 j6 p5 o& R+ Z/ J; ^, x
中等 2O～ 100 消磁
1 j' A" D# n( s高 > 100 消磁
& z. m! A' T* F& l. f; k用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁
+ M9 b) `3 u# {) K! K8 S线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢 v5 P. I4 Z: A+ k+ ?
管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕9 j; M+ m9 t/ d! b
成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电3 l, \1 b; e' K, y3 F) n! o5 l* o
流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中" ~ z5 i ]1 ]+ y- U8 q" S
包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为500- H i Y/ l8 f8 ~3 |8 V
～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应5 G, Y& Q, X* _8 g0 K( s
有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当
) c! |) V: ]* u# G采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测
1 d; T- l8 q) L* J量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借7 U& K8 T6 m8 }4 N
助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变6 t$ E# c3 x! g0 S+ C3 o
压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁8 V- m$ |( t3 _1 F* ~5 j+ ^* i% t8 W
时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。5 L- g0 y9 V/ H( j* c
钢管的消磁分三个等级，见表1。$ ]4 L/ ]4 Z* Z8 D4 n* Z
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1 ]0 I4 v, z2 H7 W) O# w. a焊 管 2002年9月- i9 o9 X, _" L% s; E
图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)
+ j6 A$ X' [6 m* d0 I" ~ J* \, Z% L, {和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图% Y$ M- r# k( p# V
1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线
3 o1 }! y4 i7 f6 @# |; g* J4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁; b; q- m6 p: X
消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：: t n( x8 H% P/ a) O" k
H 一(1．2～ 1．5)H !
/ O. T) C) m+ Q5 J) b4 t! m式中H 消磁磁场强度；2 Q9 F. N2 a/ A7 v' e2 n8 K* i$ [
H。剩磁磁场强度。
" u; v0 ^+ z- X$ y n消磁磁场强度按公式确定：- L& g) q* ?+ g
H — I ·N 7I
3 N+ e& T. c3 E, a1 Z式中，一线圈通电电流。A；* m# n) w/ d7 i
N 消磁线圈匝数；2 A, w2 J! B! ?7 J& i
L一绕组长度，m。
, h2 {9 {/ ]7 f" N0 v4 o为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力
' P% u* @% L# g1 {: Q! P8 t _# g6 t计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空3 l z7 F2 X" g" d# n7 h8 L
气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。
U1 i1 @( _8 q- T' }仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪
7 \9 i$ @: p8 @5 j# {表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技
4 j# j( `6 \ H$ z7 v. B4 d. r: M$ w术特性见表2。+ v1 u5 z: P( {
(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：
, [0 u; f l) g3 A① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方
, K( } @. b( W2 Q, O `表2 磁力计技术特性
0 M+ Q F+ B+ A被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 9991 H [# k# l. N0 q
灵敏度下限(×10 T) 1
s8 R' ]. Z( C" ?调整工作规范时间(s) 30
: [. h& O, O" }, X C" a/ k电源充电后连续工作时间(h) 8
) A2 }' l& m" |$ b外形尺寸 电子装置 1 70×60×35/ s4 u" `6 B4 [# P" S( {' R
(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×305 [( ?4 s9 d: H: \) Y$ B
质量 电子装置 0．350 R4 F: g: w+ a! H7 P/ M+ ?+ I
(kg) 测量变流器 0．350 b& b& M: _0 Q) G
向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊
( a8 S! z* G# M2 C接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序1 O* S n* K4 C& m
连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与
t) ^# F1 l9 O! @钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开
; T( [8 e3 y. ]/ }# W# T$ V图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图
! Y `9 q0 t! _" o, c( f0 i% Y1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源6 Q! ?& L8 {+ k9 K
始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必3 g& e0 G. _7 w6 m
须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用
! e% |# B( c: c( f- u$ D; o' L的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电
2 p; J" M2 ]2 W' L2 p" C& q# D0 K流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导5 j1 n1 `: d, y* l! x! c. z7 a
线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁
; G5 P) _! F' o; k7 j通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
8 }+ C# y/ `. U5 u+ `2 y) M然后切断电源。
9 E0 Q1 S& R- b! Q$ b! F用直流电消磁，可以按几种方案完成。) H- ?- p# R$ N1 X$ w0 M" g! y! h
单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～
+ G5 H5 k' m* q9 R& Z- H+ y12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同# ^& {0 [8 q }& `5 H+ s
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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
) @# w+ s9 [1 Z样方法为钢管另一端消磁。
[# R, M1 `, r+ h' H" H! g当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢9 ?) Q$ a! G r0 b
管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端
u2 t$ V, x+ J1 `面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图
5 @; x: a! T9 O4 _3(a)方法完成消磁。
/ D! m7 ]7 r' J& q6 s1 n图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图2 c0 k# D( _/ ~
l一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源
$ H3 d# c" ]4 ]$ X. n4 带焊条的电焊钳5一金属板片) L0 s4 t9 I# M! A6 z S
在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板3 u' F/ [; E, I* Y- I4 f$ D
片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装% `2 l1 I% I5 M2 @+ K" ^
入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短
4 `9 r3 ~7 ?5 S3 X! m* ~路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之
, J6 N( Y4 n: C, w7 y5 D6 _后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过( l3 k4 t5 ?4 J% [. D4 s; ], D
程。. \; a! P% {3 q8 {$ X
当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管# J( k. I0 P( c, b; L/ t
端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根! W( {: F+ r; o
钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿. Z% Z+ G4 n, [) d& i
顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
+ r0 j3 _* p( h- ?6 C) M匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁+ y0 M' L8 e" O$ b5 z7 a
工艺往往是最佳的。9 c) ~( Z; P' q) x+ E
当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成
+ k) w8 \! z+ B( n& h6 x p4 N焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A; w( ~% m) S: _3 f9 U
下进行补充消磁。
+ i8 N9 w, q# d; e(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用( @+ V, [- V& m' v
于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达2 ~- v9 J$ n9 S r6 D$ t
25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方; x- G, V9 d2 x' n' Z+ z" p( H* [5 J
图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图5 o* i! S; _7 c; M+ O; x5 M
(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁
6 T0 n8 T. z Yl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 ~" l, K; q9 T7 E+ Y) O: T
滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器5 D8 k- K4 o3 E) r# m# a! m
法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁
( g# N/ {7 |+ O6 k+ u系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回
7 o, j8 i b4 |5 ~" o* j路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的$ F K) e. T3 a; q; [: m! [
钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板, E( z2 h5 a8 i; M
(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的+ M$ f+ M; C4 r. A0 y" c. ~2 }8 C
大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，5 l0 d+ ^# I7 M
钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决
# \9 d9 c5 i+ a6 M# h于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁
* W5 ], e1 s2 ~) \" t( o" H力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复8 g/ o( n) K# r+ x4 S( n" u4 v
消磁(有时需要4～5次)。2 a b2 D, Q% x
消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，* ~) Z- {. t, d: x! D* k# `
推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可
& d* `( @& W6 Q以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。+ B y! u- p5 [! [% J3 s
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已5 v" d* ?( k) e- x$ {' S
对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特5 S: q. u% ~, _- s; }; }. x
别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消
; l3 e! K: a. n1 f/ R5 K k1 P磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段" w, `" s' Q5 F( t- D$ Q
的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁, e+ O1 J" L# K; o
铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁
1 V) q0 [# D t2 t铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁
# q% u' H% J1 G2 }S极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借
8 d% h- V6 L. H- D% U助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小
9 r( M& }8 I! L7 }6 L5 N# F& H(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大, K4 i: l- H$ B; }
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小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦
7 o4 H2 _% ^" {' y$ _* I4 O即转换电源正负极来调节。" h$ B3 y7 |2 M' @; y; J1 Y
用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制' Z5 v9 W0 Q# h( N2 H
造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当
' L/ y8 p& T8 K5 j) o5 e磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管! M8 {: r" j* U j5 b0 ~' P; [+ g
的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检
: k/ i) F W4 r2 R1 C查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二
2 H% L0 J2 o, {0 W0 n三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必
' s- `: I) @: I) z' f; O须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至
' D4 t3 `" R* d6 T9 ^下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近
; ^/ [0 }9 M Y7 C2 r- d* s消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁
% u, H5 e2 B0 r/ P时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。3 T9 t3 ], H/ B2 n8 X5 `9 I
为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面, k# H/ q6 B9 N: j" v. \0 d
上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆. q; W# @" Z) R9 e7 }
柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转5 q5 \# r' P3 r. d
180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩5 i4 K" W: r6 J! \: b: Q" H
磁的大小。
7 k3 {; B) J* J) w( E G3 结 论
2 ~% Y; L: K4 P- e# p7 d: ?俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中* G/ l: i1 M- {4 B" E j
的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工
1 I4 K5 W0 h! U; k$ k业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。
, U+ _$ }+ Z! M3 K, Q! s9 _. N参考文献
2 _" C( K- s& G4 \1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—3 Z9 Z8 d2 @' @
BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：383 t s* {) r% a+ T& v5 A# T# P
～ 41
7 [& y8 C9 Z4 u* A3 J作者许贵芝，男，1939年生，1962年毕业于
5 @+ a9 O8 g# S2 W北京航空学院。中国航空工业总公司南京航空附0 B$ i' G; G; k0 d1 p9 L
件厂高级工程师，南京市焊接协会委员，华能南京5 Y4 d4 [1 q3 k
分公司业余俄语翻译。在国内外发表论文、译文数# d2 c" n. \, V0 B
十篇。联系地址：南京市西华东村12—402。
6 B- I9 [: E6 H0 Y% v$ H& Z) i(收稿日期：2002—03—21)0 n: R7 L, _- f% E4 n
中国钢铁工业协会科技环保部拟征集出版
6 k' e" R) r5 I) w {《中国钢管企事业单位名录》(第二版)3 w' Y2 U: t) R3 o1 M2 Y% t+ a
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
$ V+ R. ?: ~" m3 G: z& g- B) q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* j( B1 _: T$ j! _0 K
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
; g. [. k; J/ v: m- @; l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& ?! F! E7 d0 L& z7 O% i% N
录》的呼声很高。
, J% l9 U) z7 \8 }& L: Z3 m% F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
/ ?, x0 c# B" s' P: l' u6 W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" C3 ?8 B7 O: y
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
3 h' X; j; y! O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 ^, n7 z: Z0 \ Y' N: [! e
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9 ?7 d' R: L7 N% b3 _( c/ X
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: q/ X a$ J* n9 ]& `3 k3 o, [2 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! W! W! T& w4 f9 D
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7 u ~( F6 \: L% c, I5 v/ S
酌情交付相关刊登刊面费。
4 x, e! }: q9 j# ~7 U {* y/ N) u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
8 b: f6 N }9 f 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
( ?8 m% E+ C+ e' S3 L7 N% l, t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+ q3 v+ O( D3 i! A' P4 O" i
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 c" g8 [4 Y/ ]
(中国钢铁工业协会科技环保部) |
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