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发表于 2008-7-9 20:57:22
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来自： 中国江苏苏州
焊管·第25卷第5期·2002年9月 ; u0 A" R) H/ o4 J, ], p4 P1 X
俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法 - S8 B) g, R7 c# _! M$ K
许贵芝 编译 , E- S; U& Y/ N6 s( Z2 k
(南京航空附件厂 210002)
2 B* ]% V: g3 C6 }% B, V/ O+ `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。
1 k, Y' Y0 l0 J! X2 A& K主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺
8 ]/ I# F, Z; [3 H1 剩磁产生原因及对焊接质量影响 / s8 y5 q1 Z% c' T" X
在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊 钳与管子的短路等。焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。
+ v; z5 d* _; D5 @& ~6 S0 y/ M2 俄罗斯管道焊接的消磁方法
: k9 T4 {: I1 ?7 U在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代进行类似作业的国内外的先进经验。
* |+ t! O( c9 d9 O/ K" L2．1 消磁工艺过程
1 y; t" X7 z! U5 L4 R1 m: C1 f针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其是否满足要求。 9 V8 l) U4 j/ }1 C; Q6 P
2．2 消磁方法 " A' S, H* Q2 R) x7 A4 v0 X& m' A
在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或者永磁铁所建立的磁场方法。分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。
S+ ` Y- r* t: f表1 剩磁等级与焊接条件
, f8 K& Y- h: d5 Y: h. K' v3 Q: x剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件
1 O* ~9 X8 I N弱 <20 不消磁 ( q B: p1 v* r% x: V
中等 2O～ 100 消磁
+ R) W6 n! b: d高 > 100 消磁
8 S+ y0 z# x' S, i0 n用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为500～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁 % M5 j$ F9 D$ |" L9 _
时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。钢管的消磁分三个等级，见表1。 ; n' E4 `8 C& T/ U8 W
焊 管 2002年9月
9 U) l/ [+ t2 P8 ^- d3 P1 D7 D图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)
5 u/ O9 L! e- h. F和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图 # F1 e3 H0 E1 s$ P
1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线
& k0 V8 g/ V, T) `: x# V; V4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁 : m D) g! l9 C9 O
消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：
, a/ _ j, b4 X I MH 一(1．2～ 1．5)H !
# G$ g- h+ e" S- i8 N6 P N式中H 消磁磁场强度； : ]7 d& m0 S1 G, _
H。剩磁磁场强度。 & ]% S9 I$ L" ?# C( q0 p
消磁磁场强度按公式确定： - k5 |4 H4 S8 Z R' P) Y
H — I ·N 7I
/ e; u# g% @8 {. O( |% s+ J# G" z式中，一线圈通电电流。A；
# G' _2 ]5 c) ^' I# B9 [" BN 消磁线圈匝数； - W$ u. C. G7 K* E# s3 z3 t
L一绕组长度，m。 , e, A2 B3 d+ |$ k, j
为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力
6 [7 B: b8 I" d计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空
5 a9 b# }9 Y2 r% I( A0 r, R2 ^0 q* }& \气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。
$ ~0 J6 o& [* W% v; ]仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪
" v& J; R) D5 z) o2 R3 W表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技 % j- w' u3 W0 d$ c) f( [
术特性见表2。 2 C) P3 M; ?$ U0 n: u) b
(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为： , Z) Z$ J0 m5 d6 B9 b
① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方 + f! ^3 T( }' y, U" k
表2 磁力计技术特性
U0 J; L% H( U9 J X5 _被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999 % n$ r/ Y( P- A
灵敏度下限(×10 T) 1
2 O+ |1 V k4 f9 ?$ [: V调整工作规范时间(s) 30 D& ^/ B3 \% ^- ^
电源充电后连续工作时间(h) 8
6 i. w2 z1 J- n$ ] |外形尺寸 电子装置 1 70×60×35
, L1 @$ r, u" W* O8 \. M0 K9 \5 r3 z7 ]. b(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30 2 t9 h( X* d: B) W7 \
质量 电子装置 0．35 ' |' v* Y, ~; d9 \; s
(kg) 测量变流器 0．35
0 u4 {) ]5 |4 c: s) m( S5 {向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊 1 Y& t! E( Z. z3 P2 Y0 J5 _
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序
! F9 T/ {9 S5 `7 i! M4 C- F连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与
3 T3 W0 }. q( o# U9 j钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开
& x- E+ Y- Y `& d8 }图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图
% q1 {7 G: A. x. E3 _7 Y9 M' `0 u1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源 ! P) @" W- \- u! ?4 U* O8 N. F
始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必
* m9 d7 \; d9 v9 ^8 _* q5 X7 v1 ~须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用 0 [/ |7 ?& B$ U" ?+ \- n G
的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电 5 z$ `! X8 N2 }- y1 U4 R
流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导
) ^2 `2 D! ]4 V- w- K+ N; `线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁 ) k4 U b1 j% U) ]9 M
通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值， 0 O* a, n( P# W* d; T
然后切断电源。 & b3 W- ?9 i5 ^% y8 S
用直流电消磁，可以按几种方案完成。 6 Q/ f& F% \# n8 B$ }- A
单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～ ( H, }9 ^1 \7 a9 g7 O2 Z
12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同
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3 Q% }9 V* e: f6 i7 ^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 7 J$ a! X' s5 m$ ~
样方法为钢管另一端消磁。 4 _0 P7 s0 r5 `
当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢 ) ^- c& m# I* p0 I8 |# b
管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端 7 e) ^' J& @" Y2 ~5 {; ]
面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图
$ k6 g: d$ q' m7 d" p4 z3(a)方法完成消磁。
! C: Y9 S `$ |# J' n s3 r图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图 Q" I5 r/ q% @, J$ b) R6 L
l一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源 ( ?* f6 ~8 c2 h; p9 m' p' a7 ^% x
4 带焊条的电焊钳5一金属板片 1 O( t5 ^9 ^; g$ \+ [
在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板
, m: p6 X! G+ o' T. e/ w片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装 $ J' {' F5 t' f. P
入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短
$ ^- X0 ?5 S# a6 B路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之 % C& V9 X. D( ]* j9 T7 S# }2 L5 T
后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过
0 B5 H7 X5 }1 t8 J程。 - A" |. }2 b8 j( S$ ?) P
当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管
% f" G! C2 q( _# ?% ]- ~端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根
" x' r0 k, R7 k0 _2 j+ x# L1 G钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿 , e( E! V0 t. t' O
顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
& C3 m; z0 g/ }匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁 & ]2 w. t6 ]) w/ } w: S2 q; B
工艺往往是最佳的。
$ t1 |$ o/ a& ?4 Z1 A) b- C* L: {6 j当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成
+ `* U. \) b+ P# c* p. B焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A $ S, U J) `9 _: }' N! H: M; J" L
下进行补充消磁。 7 E, |0 S, ?+ R8 u: m$ H) v' I; ~) E
(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用
5 ^/ d9 _. G, T( ~于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达 ; G; w& [9 e. e+ M8 ^% e$ n, ~
25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方 , R0 v: x2 ~ c4 z3 o* u
图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图
! a7 R& v, @5 }% q: O(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁
! b2 y6 ?* v7 C3 X( h7 ]6 Z: bl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
" R. Y0 f# }8 F( J& C滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器 c. z! O0 I$ P% G0 r5 D
法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁
' `; h/ ^1 N9 x系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回
' N5 J8 U6 Y" H! A路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的 $ I; W! B& W( B' S
钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板 / @9 b( G% Z) a
(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的
% O H3 e3 F8 ~: i9 P( Q9 t% I大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，
& s0 e w/ O' Z( p* U7 H- k a7 E# ^钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决 4 |2 E9 r4 A) r+ @: G
于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁
9 `- O$ z$ T5 L& _, J% Q! L) X, Q9 y力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复 " s3 I6 w- M+ l- Y. G6 ]! x" E$ c' G; C
消磁(有时需要4～5次)。
|/ Q) u: A3 z+ e消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行， 4 x% M) N1 G2 G7 _8 z' b
推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可
. `" y. l N% \8 y3 |; `6 L+ m以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。
- D* C' M+ m& {(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已 & M S3 u; D. {* g7 }7 o3 [
对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特 $ Z5 Z4 w2 f* r9 c
别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消
: H- S% a u' M0 E! r# E& X* Z* F磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段 ) P7 D. `1 \8 Q. A( ]6 i. m- Q0 d" N) A
的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁 % I; n ^+ F# M) s8 K& m" {
铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁 . i% T# {3 f! ~6 [, d3 H
铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁 $ o+ \) M- J: ~+ H$ E A* h
S极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借 7 p5 L3 E% ~# l! D. I
助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小
; b1 [7 Y5 |4 ?% B- P' P: J& C(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大
" C$ {9 l _: R8 Z A维普资讯 http://www.cqvip.com % p- d2 |( _5 x7 e! v0 ]0 R8 {- \
· 60· 焊 管 2002年9月 - X- T" \# ?' u. k
小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦 ! N, a9 a+ |& D7 `: Y9 U
即转换电源正负极来调节。
. r9 j* N8 ?" [; ~1 [用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制 3 d$ ]$ E7 V! {, x; _5 n# o
造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当
9 z% L3 w0 t* k: ~磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管 6 k- e+ d; I% V- P
的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检
- ], y7 t( k; `/ I V* E& g' u6 |+ i查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二 0 @* C4 S8 r( v! F6 s; ^5 h# E) L
三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必
( ?) T" p1 k4 B8 c须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至
4 J; q! ~5 |! F$ C2 g6 s% h下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近
2 Y9 T! }* R# d5 L消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁 $ ]6 g1 d8 s s# ?* a/ `3 B
时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。 $ ^" Z8 I) \$ M; m" ?
为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面 ! u, H h' D8 y
上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆
5 d& ?( n8 A# k+ R柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转 6 x! d# ^- k; F% q" Z9 t& s
180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩
$ R% N( T2 r5 E0 O5 W. G磁的大小。
3 @: b6 @/ _; E- v7 e3 结 论 0 \$ h+ b' d/ y# K6 @: A/ s. @) u
俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。 3 v# q. Z5 y v- T3 N9 k
参考文献
1 E1 i% n' e+ P# h6 P- C1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—
# s( t J8 t4 f/ x' G4 g; q# A( dBKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38
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: c1 m- H! I, C' z9 A% Q
9 D/ \' r# y S9 N( M* C5 U[ 本帖最后由 奇奇 于 2008-7-9 21:03 编辑 ] |
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