|
|
发表于 2008-7-9 20:57:22
|
显示全部楼层
来自： 中国江苏苏州
焊管·第25卷第5期·2002年9月
7 q. I0 l- Y4 c: r$ E% W俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法
% e2 w0 R- j' N9 R `/ } G# m |/ p许贵芝 编译 * [" a7 b+ U, A7 u9 r3 N% {
(南京航空附件厂 210002)
- B( C0 V& A$ b, u9 P( z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。
- M& O# I/ K; X% f6 d主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺 ! X! v: e C6 I
1 剩磁产生原因及对焊接质量影响 6 e# @3 P2 u+ f6 a. a
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。
* ]" z9 a+ G1 A2 俄罗斯管道焊接的消磁方法
( q5 O; `' Q o2 R, s9 b5 S; {4 N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。 ( E3 x% l8 E- P' c( s
2．1 消磁工艺过程 : w, y$ d5 a* b h7 k! j$ q
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。
! m3 j0 H5 p1 C2 e% l* U2．2 消磁方法 & S# K' {( O) v
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。
) g* P# N6 o+ m( j1 t表1 剩磁等级与焊接条件
' m7 p$ K# w$ ?( n剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件 * r2 _" b' s( T% a+ N+ s7 r5 ^
弱 <20 不消磁
. K* p9 n/ l% o中等 2O～ 100 消磁 ; v O4 n; m" }) r/ ^3 {$ d+ A
高 > 100 消磁 4 y: T% m! H7 f t, x' [+ |: v7 x
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 ; n+ I$ t4 v$ e9 [ m1 G
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。
; Y$ b9 f1 {5 Y* Y9 \+ P0 w) y焊 管 2002年9月
) H ]7 E. f( t" J8 R图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b) / g+ g+ p. {8 M( C" T
和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图
) Y- W& y$ U7 J0 l1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线 , R- A9 o$ J8 K0 g1 m" f
4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁 $ z# H( D7 y5 Q
消磁时，磁场应该大于剩磁磁场： 0 r$ ^% e' y1 t3 l/ X$ m
H 一(1．2～ 1．5)H ! 5 I! O5 X; A3 d+ P) ^( w7 Z5 g, [
式中H 消磁磁场强度； 5 u# `7 r3 G4 L( `+ u n
H。剩磁磁场强度。
$ P% d, q& Z; s8 v9 ?1 K# c9 l' e消磁磁场强度按公式确定： c; U' Y' f# z: O. e: {' G
H — I ·N 7I 4 T) z" j# w2 i$ ~. v) d/ r w0 K
式中，一线圈通电电流。A； 4 k. f. U& D/ `- ?# X* g- G7 _- g
N 消磁线圈匝数；
1 Y. f- M$ ]1 b- z& |8 z, mL一绕组长度，m。 & {! o- ?0 U- I! l5 P3 Y+ s% n
为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力
! {4 v% ]$ E" J/ q8 @* V" D& k+ `% o6 T计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空 ' G- U9 X1 ^4 @: z
气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。 ( x2 }8 ]1 R$ K. }& y# [+ e2 d
仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪 0 _- }# h" i/ [0 ?$ x4 }
表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技 ! }3 b" r1 u, W1 m7 R; y
术特性见表2。
# d, \% a. N+ m3 y+ v(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：
) w4 [* b0 l: o" U+ T① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方 ; n+ U+ v# X) T. F$ y1 f, c8 Q5 R, l5 I
表2 磁力计技术特性 " e3 Z( f; @3 {' N1 P
被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999 - n2 J$ D: |' O n' t3 C* Z1 r
灵敏度下限(×10 T) 1
7 r7 _9 a' d; I$ v4 X" A9 g" j调整工作规范时间(s) 30
/ ?' \7 G! l3 X电源充电后连续工作时间(h) 8
4 e% l% f1 H5 x! W8 Q; u4 o外形尺寸 电子装置 1 70×60×35
3 t" b, d* R5 t1 A! n! Y9 r6 z(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30
0 J6 y! z$ q+ V1 n# ~6 ~质量 电子装置 0．35
& l1 R/ h8 [ j2 Z1 I. {. Y(kg) 测量变流器 0．35
8 V; F) [8 P/ ?+ H2 V向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊 " z) }( o6 l E J
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序 4 M8 m. b! O6 }* t, [
连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与 + y* ]& w0 F0 w$ G8 t* p+ `6 R3 W! K; ]
钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开 6 V9 P$ Y* k0 ]9 T
图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图 ; Z* i) P* E# a7 M7 e1 m
1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源
: a0 V; G9 \0 Z# T0 H; {; W% I始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必
" }+ ?6 ], l7 |9 P8 P须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用
& N `1 @/ G+ h3 K) t的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电
" _9 i1 q8 X' G- k$ p: a% J流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导
" @2 y& S0 x2 X$ W; E; j9 ]线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁
$ D7 j9 Y( }3 @0 N7 m通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
4 s3 ~& L; z8 N! P/ n) J. K. M! {5 G- B然后切断电源。
& z8 o% Q3 _3 u用直流电消磁，可以按几种方案完成。 2 @4 ^5 V" {6 M) L+ U; W
单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～ & A& \! e: I) t7 b3 C
12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同 ' x3 P. ]' W: b, \/ k' M
维普资讯 http://www.cqvip.com
7 J- Q" ~/ Y( Y7 R9 Q) k6 {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 6 K) i( t. d. h2 r
样方法为钢管另一端消磁。
/ L( [' h ~! e; h4 }7 ~! s' k当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢 : f$ i' x& p) K. ]& M8 K* a; t; D
管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端 9 _/ a9 P+ \2 z4 Q% R
面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图 * A' @4 Y- t4 r! Y( \( G8 ~( C
3(a)方法完成消磁。
6 `1 i: [# Q& @9 q图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图 7 D+ d. Y% J. h- j# B+ G
l一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源
# { D. G% C+ W3 X4 d" b/ b- ?6 X$ ?4 带焊条的电焊钳5一金属板片 ' I" E' E4 ?% Z
在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板 / N$ I' s7 B: j: n
片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装
3 J( c: x0 Y, o" a) _- r/ w2 X入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短 % ~. h, v, w; V5 w' @# V
路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之 - v, g( L) i3 M" h+ h7 {9 i
后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过 ' U2 m1 |2 r3 g2 E6 |5 F
程。
# h5 l9 y S0 x9 h4 S a+ g! U当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管 1 K1 F; V: n/ F# Q
端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根 ( ?/ @- K$ v: ~7 N! w* T
钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿
: K9 P& }) A: A+ I% J) M3 {$ c2 d* N顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
7 g$ T- u' M3 Q& F' X+ |3 Z匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁
, V# _( t/ Z- {工艺往往是最佳的。 / ^% P9 T1 d4 V9 S( z
当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成 ( \- S3 s: D4 }; ]8 f2 f) N# P: K
焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A ! T/ a. c2 e' P0 I4 b
下进行补充消磁。 3 n4 ] e% u/ \
(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用
* L% D; L' b3 m( s3 H8 z$ T于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达
: y1 b% ?6 c* n# ] A25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方 . T0 |* h( v6 h- g
图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图
1 Y" u5 Y$ K9 ?/ r7 [- Z4 S(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁
* A3 _: p1 ^( R5 v( Y7 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 8 M) g* k: H5 J1 } ^9 p
滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器 $ g3 }! y$ _2 B B1 C
法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁
* G1 b& A$ p& u _$ h系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回 ( N- T/ D# O7 g5 U4 I
路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的 $ }% t9 h7 s% h4 M
钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板
1 s4 z; u5 m4 p0 o q7 A- x& r. N(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的
) T v; J8 n7 P' {+ r& W大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，
7 B$ c' T m* a钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决
2 L& P. f. h2 m! n于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁 , V% l0 a* y" O) h- B, W
力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复 # p) ~5 C. J7 }+ V) H
消磁(有时需要4～5次)。 ( @! S, N- l+ p
消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，
* ^" I& g" t7 S$ \ d推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可 % T% _- Z) j" Z4 U
以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。
* w! a n% j, R4 c& Q# q& G5 i" o(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已 / Z$ U) c, t, F* D. A6 O$ x
对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特 . P. X2 w; w! C; c% w0 f; ^5 ~: b8 `
别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消
+ E! s7 j$ R/ q [0 p磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段
0 n0 d: g' y( s5 M) P& V' ^的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁
( r0 I6 q8 z2 d' i4 ?0 s6 M铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁
9 a7 S0 W m" S, d铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁
3 u) c" t/ K; J, [S极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借
; }# G, ?- G/ J3 ^* u7 ]助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小 / R# B0 u& ]. d9 t7 l' ]
(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大 ' l4 [/ Z/ E7 t, Q+ n. C! Z8 \5 r7 b
维普资讯 http://www.cqvip.com / Z, N2 U, M M! n- P- o
· 60· 焊 管 2002年9月
8 s# O1 M+ ^/ k; s \/ A小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦
# M1 P& c3 W' Z$ S, f- F即转换电源正负极来调节。 9 c9 [8 o! H2 c; F4 x- I+ o8 e
用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制
9 l' u( ]& K' } {- Q$ `造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当
; W5 e, o/ H* r6 h磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管 S. Q6 X& }% k# T/ f
的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检
& u( A b% P+ s6 h/ r) E1 {- F查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二
, r# o+ O+ G5 s5 ^0 y! R5 g三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必
% Y1 [4 h4 K% l6 s4 @须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至
) a4 z6 i# F- ?' ]4 d+ \下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近 5 z8 k( |# l7 }; W+ ^2 a& e
消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁
2 Q R. D8 ^% C时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。
3 R: P" v/ ^" M. l8 r) t为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面 . m2 a! W4 Z- p1 a5 ^# Z
上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆 # Q# D( X& E' f) h; e, E6 R6 x
柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转
+ r8 i( ?, t7 T180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩
; O5 q6 J7 o: a- W6 ^! C. s$ t磁的大小。
: [8 m0 H- ^) E3 结 论
- T% l& b. s" B7 a( E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。 5 N1 p6 m& K' F$ h% k7 B
参考文献
9 h( m" S5 ?5 y: I- j1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—
& q4 i* D* h/ c, x+ MBKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38
; e" q i+ u* {" Q～ 41+ D& F9 }; Y9 a9 T9 o9 o
* \( u9 e( \- g; f* B _4 M
[ 本帖最后由 奇奇 于 2008-7-9 21:03 编辑 ] |
|
楼主