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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
, B) m% d4 C3 M6 S8 x俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法& y+ |8 u f# p
许贵芝 编译. X% o! H1 h+ C0 F9 g$ Q2 ]
(南京航空附件厂 210002)
5 ^% I }- N* W y- I3 M% s% J- [; 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( `5 A7 t( B5 I2 y( J
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。% p! v, Z3 h/ F6 U* P3 |% u
主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺6 _& {6 ]3 L6 I2 x+ ?4 a9 C" \6 }
1 剩磁产生原因及对焊接质量影响
r0 s0 \8 K4 v& {' V9 g在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有4 M3 Y" g4 m7 f5 t' V
时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的0 [/ [/ h/ ^# K4 a
形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分* W5 }( x% w3 `9 I: v5 X
为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在' |3 C! d3 Q$ t9 V, w
工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重: t( k$ v& \& S! ?
机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成
9 t3 P, O0 U: L* v无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁4 i+ L! p" K6 R
性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持
0 t' }. H& `. S" _& o器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触
% I x" g3 k. J# @ U- t与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊; s$ A/ z4 f& M
钳与管子的短路等。
, ?3 I% F% s8 z8 \焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的/ x1 W2 h2 D; ]1 J* T; E
困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏
- L8 |* B7 ]8 e0 ?3 x3 W) s$ [$ a5 `离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。- b4 z$ e" G) ?0 j2 O# V6 x1 F
为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁
; V0 @3 c4 Y+ V7 E/ E1 ~; j化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊8 L! J! M( H+ u$ s
接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁
: {- O2 B" e2 V6 [# ^2 L5 ?不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。
7 b& }9 E5 H- P( w2 俄罗斯管道焊接的消磁方法
! @# v# D* z9 b% m; u9 ?在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和1 L( k3 s- M1 |0 E$ Z9 z( P4 ]. w
修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定
2 x G7 T" [" J ^+ C; e- W了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代
/ J P- T$ I" N9 q ~1 A$ `3 B进行类似作业的国内外的先进经验。
. W" e; z1 h/ q1 Q; S) E- G2 S2．1 消磁工艺过程
+ t+ L; U5 w" e' s3 d! X2 g0 t7 j$ T针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管) G# o3 {/ G- M
对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩3 q+ _* s4 h2 J( R+ C ~
磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和
- r/ X9 w7 |2 j" g4 {( U2 }技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接& t9 D+ H+ S# ~2 i2 t
的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其
6 m( i% X S* Q; f8 K* A9 n是否满足要求。& M2 V5 I: i. t: l$ D& G
2．2 消磁方法0 V7 g/ N% C" k2 @0 j! Q
在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁' R% t5 G/ Q. z1 J7 y
方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或
, ^2 v9 I3 b" [者永磁铁所建立的磁场方法。0 H5 o! a' x& j! I% {$ Y% S
分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体+ f% r6 ?" O. }! w) g' ^1 F
条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。
! ^8 s2 P$ L% b- a( K! k" A表1 剩磁等级与焊接条件 u0 l$ @( v7 c! T% U) e
剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件; @9 g5 U8 ]% U7 Q: z) W
弱 <20 不消磁
. e+ D: ~* ?# J8 E! ?6 `8 g中等 2O～ 100 消磁( @1 t- C. U; I, B: k& z- C
高 > 100 消磁0 c3 m& I: y1 _! Y% c: v
用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁
, v5 Z9 o1 F2 j$ {& Z5 ^3 F5 ^$ s6 o线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢+ I2 g1 }9 x! k
管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕- U# u) s& R G
成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电
/ n$ k& D# i9 p6 M" M! z7 ^流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中
9 S+ S- Z; \+ w! X+ ^包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为500
. A" G$ k9 n& @4 n8 j' ^～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应, Z) C# T) L7 C
有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当+ K) E8 o/ }' e* m6 _
采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测+ u& p1 z* e% e1 |. ^8 p2 D
量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借
: j. N9 \2 A5 A( S! J# |6 S, D助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变0 p, W2 O6 M6 o, l
压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁
* v5 |: D9 W+ k3 }) M9 ~时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。
8 n4 k) y4 V0 k# V- g3 k* |: y钢管的消磁分三个等级，见表1。
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# e1 P. q0 D1 L9 W, y焊 管 2002年9月
% ?" }: z" G% L& @+ a图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)
) ~# F, [1 t$ v: C/ j和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图1 ^9 _5 Z7 @8 E% E2 A; v: @ Y" g! k
1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线
2 C8 Y5 ~7 d2 O% {% t& R4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁
/ z5 X6 }0 E7 v5 p, E1 x消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：
2 Y, Y8 g9 s7 s% V" L9 AH 一(1．2～ 1．5)H !
% T3 O' Z5 K3 @5 l: K式中H 消磁磁场强度；& G1 u) V! O( {- ?
H。剩磁磁场强度。
( V1 `8 n7 {! {: M6 r8 }' _消磁磁场强度按公式确定：
( P* }" `; N3 V) B9 Q. HH — I ·N 7I4 ?7 K/ H1 x8 K. Q. Q- K1 M, t' A* M
式中，一线圈通电电流。A；$ d# y( W; K3 g9 ~+ _+ X* k( M) X
N 消磁线圈匝数；
0 j9 K: v* ]+ H. Z+ S. U! DL一绕组长度，m。 J% L: A; g5 z
为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力
# T+ ~( c& ~1 @' o1 {& z/ f计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空. P8 X9 ^( ~+ h7 C {
气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。3 }% }, ?# X2 K" j$ e( q: i5 q
仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪- l0 x* C! o- ?$ V3 p& d& L& R
表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技" u! a- y2 T; L/ b3 |
术特性见表2。
9 F* ^6 T* S% I% O3 L T* q' \(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：
& L, v) D) v, Q. I, ?3 V7 F1 Q* I# s① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方& J+ f9 N! c% B) t8 |% Q
表2 磁力计技术特性
5 d! t; K" _9 B4 ?# B被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999) e2 J: I( B, ]
灵敏度下限(×10 T) 1- }1 i& ~/ O, H2 @% ?4 h' S/ G
调整工作规范时间(s) 30
9 V2 p& U. ~- Q' X0 I1 e H电源充电后连续工作时间(h) 82 K; z! v0 I6 ~& T
外形尺寸 电子装置 1 70×60×35
9 }1 S V8 {0 E7 W w7 G* {3 @(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×309 d5 ^7 W }5 h% Q
质量 电子装置 0．35
( S3 u+ ?% E; X4 B, d7 ?% W4 @. [(kg) 测量变流器 0．353 z- f7 M" n4 ~4 J. h$ J
向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊. s H7 J7 w5 y6 n! x5 D
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序" g$ F2 j! s' u/ W% J
连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与* C0 F9 ~$ i1 x# e- d0 _" A
钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开
5 t4 I2 K! D4 g图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图
' C# G8 N% F( A1 L1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源9 _" D% \1 k; k7 s" t8 p
始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必
8 f; d* l9 X. J! d* k& P+ O* |7 h7 t须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用
" v5 v" n% X1 N& S8 n" w的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电
& F9 ]: _2 r+ B4 ~% `流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导 C1 F; D$ o3 N
线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁- B: ~" K4 K# E
通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
$ f9 [% i/ ?7 D; ^- L然后切断电源。8 U* ?3 n4 T% i! d
用直流电消磁，可以按几种方案完成。
$ e& c& T* f* z单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～/ c& k8 {0 E. |
12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同) B, I5 b P) _% i1 {/ S# D! G
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3 r3 o, i8 Z6 S2 z( g0 U9 t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
: a# X/ r) a# k; g1 Q样方法为钢管另一端消磁。
" c* ^. {; j& K2 I当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢
* q% ^- A; O9 ^* b9 ~' G3 l管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端
- c# p! \ ~" l) G面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图( i* l$ o5 V& C4 `- \* y( Q+ X$ v. l
3(a)方法完成消磁。# `6 O8 u% s c& m Q4 \
图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图9 D+ B5 T" F: U; b B. E, @
l一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源1 P; i9 `7 @0 ]! d2 Z- d3 [* j
4 带焊条的电焊钳5一金属板片- h0 s0 B+ h% N# @2 @
在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板
9 s, N2 S# _: d8 d' O# @7 ^" F片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装: ^* e( P; A: ]7 J7 |
入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短
' L6 q" v7 |$ w+ t4 t路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之# s& i( p7 z6 t, `) C- [5 [1 x
后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过
5 p4 K8 B8 G, f+ W( [程。
6 ~2 m: K/ [' V# |+ o当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管
. b# \ P: F1 @& E: Y6 G, [6 ?% k4 R端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根* ~/ F) P* l$ _' \
钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿
z2 ?8 z0 G+ Z3 h% h W7 B顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
) N7 n4 D+ x* x6 S: v匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁5 a; d: b8 g8 q( c
工艺往往是最佳的。, o$ c3 f) g# x( v3 \: i
当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成
7 C; b @9 B: P焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A7 k: D0 I7 { c
下进行补充消磁。. v8 `: ^: r$ F- Q# z& X5 K! j; H: i5 z
(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用
8 H) h/ L2 h" B于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达
! l& o! |: K5 b( w3 R$ S25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方
4 h$ t9 u+ F9 k) j7 o5 d9 d T+ @8 x图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图9 b7 S& I- ^; X Q
(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁, O1 @: b# y0 d h7 Q
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) P, q1 P1 y! b, X- E% H, q; m
滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器4 X% e. B! X1 M% D" g% F
法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁9 \- Z; ~7 p# _3 W! h
系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回3 R. r4 q4 a( j# R: s; y! n# }
路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的
H3 c8 U }" z; ^钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板
6 l, ?9 p$ H7 Z7 v3 {. \, O& Q(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的' `# F" O% J: m
大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，# O" c3 }3 i2 B% ~- n* D
钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决
" N( ~! Q5 ~5 m+ i5 Z1 k- K+ D于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁# J( z/ l1 @3 ~5 Q& Q
力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复
5 `7 Y% _/ w% A5 c/ A消磁(有时需要4～5次)。
E$ y6 q9 u; p% R# U( h5 X/ S消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，+ b6 D$ L( K% |5 Q1 j: p
推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可% A- ]: G9 P, r3 Q, h4 |& p Z
以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。& a0 d3 h& ^& C- W$ g; G
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已
, z! r, ~: U! k7 ]7 B对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特3 F. J5 |$ R- e2 M1 J2 S$ P
别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消5 H: M+ M' T& d: j ^
磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段 @6 r% G& j+ y; Z
的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁/ `/ g- T; t5 M. U' G
铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁
: U- d2 n: N+ a铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁8 {/ j6 {2 ]+ I7 j
S极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借/ l2 a) l+ t& ^ L+ v
助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小
2 V) n) s# P& g) J6 t(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大1 R+ G9 ~0 k7 c$ o
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· 60· 焊 管 2002年9月
% J; H, o$ R5 U4 R* o小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦
! L" x* [( q4 U+ {7 l! J! U即转换电源正负极来调节。
5 K' Y2 H S- n* D; i用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制' |' _9 q+ S6 h( v. p2 n4 d
造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当. ~6 G/ g8 _8 Z5 i' A& r4 N
磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管 q* Z* b. _! o8 N3 s/ l/ ?
的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检+ V* \1 `- Y D P2 P1 c5 K- U
查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二4 L: h ~. w4 A1 U* w
三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必1 `6 `/ V# O; O9 a/ b+ O8 t
须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至
4 m: a u& d: L1 b9 E/ L下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近
1 m2 w" \8 n% A+ {; [7 s8 |消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁' m" R5 S6 O0 S1 n0 H
时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。
$ x ?/ I: Z9 Q! ~4 q7 ~为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面
4 w: _/ r! V' e! Q/ b上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆- Y6 x: X3 P; j4 }
柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转3 q2 R6 {- ?8 B. R7 B
180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩6 @# C u1 @4 E( O' x w; ?- G
磁的大小。8 ?1 h9 `; e; K) b4 W% P$ R
3 结 论
Y2 Y6 o' z0 `- s) s$ f俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中
; O; s6 i, `6 W: Q/ C4 J4 m的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工3 n% W% x, B; u/ m# r) y8 Y! B
业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。
# A' l7 d& G: ? x参考文献8 H: m7 V2 R* ]- }! G8 V. `* ?
1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—/ U' u3 X* J# t7 _' y9 _
BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38/ G' e- z% h1 q
～ 41
" ?1 X/ ~7 J6 d3 j$ S8 A6 |作者许贵芝，男，1939年生，1962年毕业于
( x3 _- m' v7 R, Z& O2 u* [8 O5 K: N北京航空学院。中国航空工业总公司南京航空附
3 ]3 ?* N* Z# E$ q# {, X1 y' `$ l件厂高级工程师，南京市焊接协会委员，华能南京
+ R* J4 h, G) ^' j分公司业余俄语翻译。在国内外发表论文、译文数- O) j O! Q5 S! O, i2 Z" g0 t! F# L
十篇。联系地址：南京市西华东村12—402。
( f5 I1 P9 P8 t% i(收稿日期：2002—03—21)& Z$ R4 i; @1 R% N$ k* K6 g
中国钢铁工业协会科技环保部拟征集出版
3 L- i2 l4 }& ~" a0 R9 x+ f) |《中国钢管企事业单位名录》(第二版)" }2 i5 [" W% f4 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' {2 w( O! h/ b9 l h
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+ H7 W" c1 ~% h, L- \
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
+ m1 B3 V$ ]8 R* H# s+ \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
2 v, m1 Q5 c0 J' {* Z, g, s4 b5 t录》的呼声很高。' z) n8 q6 H$ a2 }9 |
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7 P* Z: l9 O/ ]" }5 W7 m( k/ s: x
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2 n( a* x7 r0 g8 r9 c. W6 C0 T5 o
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
( N2 x" j$ D" E6 D2 h b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
" l7 G( |" a- `: u4 l- A/ Y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
/ }& B/ |, f) g/ 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
( g( R/ O( ^* a+ |, K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! t. j7 M' V: R) x* X
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/ P& Z. T' U! m4 |. k8 W酌情交付相关刊登刊面费。
* o5 [( `& R: |, B" y6 b) D: y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
3 g. C% K) R9 B I7 R' i8 ^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
/ Z( g) Q0 I3 [% h9 h: q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
, i( ^* @# k# }0 w+ P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 A& r' A$ b% ~/ l0 f) O
(中国钢铁工业协会科技环保部) |
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