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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- |* b4 z* q& F' p" z0 H
俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法5 A, w7 M: c' k5 N4 L+ g
许贵芝 编译
; _7 a) m; @9 Q( e( @(南京航空附件厂 210002): u) e7 x9 V. t/ M
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% m; i& r& `9 A: U+ ^
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。
3 `2 v" b8 k9 v, h5 c! A& [- v. f, h主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺" h+ j" T( Z! o! G0 @- g. G; v
1 剩磁产生原因及对焊接质量影响
6 g' i$ b$ \, |$ J/ H( V7 x在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有
; C4 G1 F6 r5 h7 R, D" U时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的* s. ^; \. H5 z- x& T
形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分9 h. w. f( E$ H% U# n5 I0 y) F
为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在6 \7 e1 b. O6 c6 R
工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重
M- n. ]7 t; P1 P3 y: R$ S机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成
% J" N3 U+ {2 Q% \无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁+ M6 i* E t* u% X5 l
性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持
]; p" q! I" S& F% |& V器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触
+ B7 k# G( @& Q7 u R与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊: ^6 C4 D9 W' x& H8 r* i5 l. x8 D" V
钳与管子的短路等。
. l- c% [2 R0 @0 V+ Q焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的
! ]1 G; }$ y$ s. z困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏: P9 G" z8 c8 ~. {
离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。2 u" f1 j$ e0 o# {4 T7 e1 p
为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁+ G1 p; [ G2 q' o# y7 ^
化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊
& W P9 x/ \* N) X- j5 J. T接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁
! t/ T1 |: r. z$ l1 Y! o不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。' j" Z; w2 H; I4 y. D
2 俄罗斯管道焊接的消磁方法+ T; U+ g. v3 \+ ?5 J F' S$ ^
在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和$ O' N. B. \" o' e( C
修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定
. s; V. P) X' z; P了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代
S6 x: P' f" V$ x# b进行类似作业的国内外的先进经验。 y8 I' ]$ W' f+ b
2．1 消磁工艺过程
& G& _! T; B* ~$ ^' V! W针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管
$ t$ F. e; b& G: l对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩8 ~1 b: V: m2 a8 ^+ V6 P% _; {
磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和 ?& s" E& e5 J) P+ P) {
技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接
u _: i( }( o' H的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其3 u5 D. }/ X. | x, b5 I- {$ M
是否满足要求。
* f* \7 [6 f! y2．2 消磁方法
. c( ^5 ~1 H) {; \2 }在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁
1 T' o) u6 l. p! a, G) @. T! G方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或" Q3 O5 j3 W0 V6 w" C ~* ~
者永磁铁所建立的磁场方法。# a; s+ G" |0 L' M# O$ m, ?6 q
分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体
; Y6 v- c8 E5 h Q/ s* p条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。
1 n' W: m/ h% p: b4 H表1 剩磁等级与焊接条件( L$ i b0 c% o
剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件
7 }9 s- U6 p+ L5 z0 r弱 <20 不消磁
) G) }" N* P- p$ E8 s }3 A中等 2O～ 100 消磁/ i2 }! s5 |) ~+ C2 C
高 > 100 消磁1 S" S4 p1 q( {. v8 N9 D- W
用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁
) X' w# I7 f- P( c7 v线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢
3 m# E+ S" h7 {! u管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕: u" B8 v5 i: R; x! R# C
成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电* V0 N* _# x4 J- \1 h3 v' a8 l
流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中
% N6 V! A6 \+ W8 Q& r+ z包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为500
+ o" F$ Y% \2 e3 a E9 C$ z～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应# d/ R% m+ g9 W/ T2 u3 R2 a- g
有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当& l4 ?0 o' O' |) z, n" i4 e) d( e
采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测9 K9 O5 P$ z3 ] a5 v8 b8 \
量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借) e* P7 ^( B; Q9 B
助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变* v5 O0 |7 K; N' q% A
压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁; a! ~) S0 r- | s, z
时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。3 ]* I( b/ ]0 Z+ H7 u
钢管的消磁分三个等级，见表1。6 F. \/ t p, N5 [
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焊 管 2002年9月
0 ]8 u2 @: X+ G" {, u* T. ^- I( f图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)1 _% N2 F* C6 N* x# D
和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图* A. E& U9 t5 A% g4 V0 D
1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线
) W: o& `' Q7 r3 [' }4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁/ z7 M( @7 A; m, P, O1 B, d
消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：
/ }$ X5 S5 A) s! `$ BH 一(1．2～ 1．5)H !
# n- f* q5 R" _式中H 消磁磁场强度；4 P% T: n+ |# s) d1 q
H。剩磁磁场强度。
6 V# f, r$ [! ~" h$ L( n5 B消磁磁场强度按公式确定：
$ [& Y# h9 [ ZH — I ·N 7I
$ r2 A& Q; w' V/ j式中，一线圈通电电流。A；# G+ k2 q& R/ Y3 S" @4 N. j6 k& E
N 消磁线圈匝数；) U% G, V# P" l& T: r. i" c2 x+ v0 r5 {0 F
L一绕组长度，m。
* b7 B# X5 _1 V, F( N5 ^/ a7 A为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力
/ [- M/ c3 m' J7 t9 B" L3 C7 r计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空( s0 N. A) q) q( |3 u/ t) o
气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。
1 V3 w4 B( M8 j: o5 d( I- R仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪6 L" o: A8 v) i- r
表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技; h+ u+ a/ w+ d
术特性见表2。! ]2 W/ S( ^3 v. h7 M
(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：" I' t* c# m, M0 a+ `- o7 `' d
① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方. f3 i: R2 Y( i2 R7 ~% e
表2 磁力计技术特性5 `0 ~6 }5 v+ k* Z# Q" F
被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999
$ g; a7 B+ F8 I8 X. g: K灵敏度下限(×10 T) 1
F6 g( _; s4 n/ Y" L, j/ v调整工作规范时间(s) 30
5 j$ }2 A2 h: X. D! o- h$ X" p电源充电后连续工作时间(h) 8# h# L& {2 ^4 D
外形尺寸 电子装置 1 70×60×35
. w6 [: s/ W$ p) E4 N, S5 \(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30 ?$ A: o4 s' ], n; \$ ~
质量 电子装置 0．35
8 m1 x9 \2 j9 h o(kg) 测量变流器 0．35$ Z5 b% r9 x5 f7 x
向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊5 `2 V* p" j/ r* x6 Q
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序
+ p( S! H3 ^) @9 @连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与
0 w8 H3 K/ y/ y2 h6 v% t+ Y. e1 R钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开
: |' U. z$ u: w V/ ?. a/ a图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图
9 J& n) Z) h4 u* l- K1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源6 Q% G/ e" B+ x, ?3 X
始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必
- W' ?! k8 t% |6 g( D$ V5 Y须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用* c( d+ B3 G$ |1 H
的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电! U% }% ~/ p3 d: o) S: V+ U
流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导3 N1 | e( \" o1 P) {( r
线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁
& F9 h, E( {& P通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
1 `( I% g" O9 b9 Q! X1 V然后切断电源。* u9 W1 K& x( ]0 S5 P
用直流电消磁，可以按几种方案完成。! x5 K$ J3 u) d0 M2 p8 R0 O
单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～* i. g) E& G9 j9 W& j- _
12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同
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! K0 V5 B/ J" m1 n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
3 q$ o m# L3 d2 ?; l% ]9 {样方法为钢管另一端消磁。' U$ G# X+ t1 b# f$ K1 C
当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢
* b! p' X8 t) C6 _) s' e管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端
' H" v/ k6 R: h: v4 W" {! H面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图
; [% v1 p* k& h1 d5 C: |: @, u9 X3(a)方法完成消磁。
7 Q7 Y2 p( f! _! Y' Y5 p图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图
# E+ t: @! {5 A7 D9 W) h- Tl一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源: Y7 Y7 d9 E' x# D( s, `: N% V
4 带焊条的电焊钳5一金属板片3 y1 r8 u6 a. E# H8 Q7 [6 i9 }
在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板8 z& g# S, |# `! i. t, C+ Z
片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装
4 H9 T* j2 D4 ?, v1 j. {; {入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短
" F; o; X5 @: j9 @; ^1 m路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之 \+ n- w4 a- w1 k# K' g
后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过
' k ?" T$ J4 h X) W程。
, d9 k! ^1 z; v0 L6 l, h, t当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管
. ~8 w. ]7 k- S端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根1 J4 u+ }8 k5 }/ l, T' i
钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿
. d0 C- _- T) G$ n6 C顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
) x/ s4 v& w" \3 W) t) S9 r匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁
- ~; K% J4 ?) d' N5 ?工艺往往是最佳的。5 @! ^; F) d9 ^; q$ Z3 z" E0 G5 Q
当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成
& a! k* O/ H# k) E" j0 ?/ B焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A- D( N5 H7 X0 m1 e; M. V3 R1 E
下进行补充消磁。9 Z% V# i) a& Z# ?6 p
(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用3 G7 W- v4 X- H
于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达
# x1 A5 _8 h* r) B8 q' {6 g* e25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方
" g7 V; j: B3 b* s0 _5 d! h- z7 [图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图
+ _! A G- q! N(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁1 f9 B9 E9 ` \
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! X( M5 X! t* d' \" K
滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器
* ^- Z2 O* U6 F+ X% O法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁4 o3 c8 a# a1 U1 X7 b6 c. h- p
系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回
@* o$ v/ _; u" J路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的
& Y4 b+ i+ ]: O& Q) e Q3 [* F钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板$ L t% Y, J- \+ |2 v. `5 H5 Q
(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的
- u; k @$ v( X4 u大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，
9 |5 P1 S4 Q5 {- p1 t钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决$ W+ B" F' M" p
于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁
- G! L& v2 P% F5 s力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复4 ^; U$ e* J- h+ W: i4 K2 b* Y; K! k
消磁(有时需要4～5次)。& Q% c( X C4 ]; d+ [/ X8 |3 G
消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，
' K* z! K4 T! _! a% R推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可& G3 V. B; A6 @4 X
以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。" N% U4 b" t9 Z; v v1 |6 Y& E
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已
& u9 i( `: [ M' @& X对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特
_, T0 M3 n" z9 W( C4 b0 r别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消
! U) U+ _1 F8 ~9 }& Z7 {) g磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段
2 W/ D) f0 ^1 V1 h4 g的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁 C! m! z& A% e1 N# \* T! d
铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁
% n) Z9 i6 J9 m7 z# E8 f) H6 y铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁4 a ]7 t0 y1 E. u/ b0 ~2 [3 N( k9 f9 K6 [
S极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借
" f4 A/ }! S% @& N- k助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小
2 X1 m2 Q% c$ @2 ]& r+ `3 n(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大/ B5 x, u$ H- b1 y! X2 r, L
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· 60· 焊 管 2002年9月
. p* x q3 l/ R2 v8 J小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦
- r3 n, L1 ^0 n2 S+ D) d即转换电源正负极来调节。
8 u* b2 n! W6 _* y8 K5 E用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制
- b- x, Q9 C) y" X% e# \造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当% f" o. F5 O3 [, T, d ~* Z" C
磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管
p, f- ^2 o! Z7 I0 f的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检/ ~* P$ {: d/ X0 q. `2 I, y
查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二5 l7 m) q# T( G/ \4 D
三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必7 Q; ]6 {7 Z/ X) o! @: K
须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至: u! X5 b7 Q" g$ h" o/ b! s
下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近
: T6 j" [" D( q3 c9 Z8 V- U& A# T消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁% ~# x" J+ m9 @$ H7 k1 { H' H) `
时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。) O$ y/ S) d. ~7 U
为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面5 p) |3 }# }9 ]
上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆
( Q% U8 @* t- H2 _5 F' O& n. b柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转
( F5 W! m# G; U180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩
# j/ o, s2 n1 N4 k磁的大小。; I6 J6 e$ j. P
3 结 论( R$ w; H- U5 e- A) p) Z' O- ~! H
俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中
' d" W0 {3 `% y5 B的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工& M( @- X; Q& Y: A, a& C) V
业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。8 f0 D: \% s% o! X1 x
参考文献8 X, M6 P( o0 H" j) O B
1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—7 H/ v' B- N( q& {* F! G1 W
BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38
2 M$ Q; a# C% I～ 412 Y0 y, o) y3 N
作者许贵芝，男，1939年生，1962年毕业于
, w4 c P6 o6 b* @ y0 J/ X# J2 w2 T北京航空学院。中国航空工业总公司南京航空附$ E. i. ]6 E& B" j9 `, l% j0 r$ s) d
件厂高级工程师，南京市焊接协会委员，华能南京
0 C! a i q7 f# u- u9 t分公司业余俄语翻译。在国内外发表论文、译文数
3 ?1 Q% z) s6 _4 A) a" c+ A; R十篇。联系地址：南京市西华东村12—402。
9 A! h ]& M8 ?, m(收稿日期：2002—03—21): n5 q1 P6 C6 R+ c2 N2 d! B5 p1 }
中国钢铁工业协会科技环保部拟征集出版
$ f$ R. i. k! @( p: G3 z《中国钢管企事业单位名录》(第二版)
1 I# ^ F$ `% |/ w3 P4 o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
% g$ w! ^/ f& _9 m8 ^# t7 m" b8 L0 k! M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* Q$ O5 n- u. Q" j C: ?) c, Y
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; j7 \# O1 y, r2 [( i7 F
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
- f# Y3 y0 m* D5 p录》的呼声很高。
: X5 t' w: C; _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
- x* Q- D" h9 N4 [5 P7 H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9 G3 I$ L, S8 U
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
" \+ \9 Q/ t9 y3 \1 s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# d# X! z) k T# D
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
& O) J) l$ a: 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' p) ~6 x& d n. B% o( W& Q) V
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
& m$ _# S% L8 a& c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
- D: A$ P# r8 a& k' b/ M9 ~8 j酌情交付相关刊登刊面费。
8 Q& c( L$ N* w8 Y" J! T- W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
$ |/ k! ^. Z1 }$ w( F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9 z$ o% p7 [, O0 H A+ x& L1 ]
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$ Q$ O: x( E+ W3 f2 r L
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。) Y8 S2 G. V( G
(中国钢铁工业协会科技环保部) |
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