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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
% L8 o5 G9 c" G" C; ?俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法
8 ?8 B! ~" B6 r. T# j9 Q1 d' a" m& k许贵芝 编译
' i4 t2 B0 |, E+ x) k8 T$ f2 e(南京航空附件厂 210002)
5 G. f7 M2 [ Z: p. ]7 g) _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- r+ z* X+ O4 O
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- g1 C- B5 }7 O+ ~" @# n
主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺
. @' Z2 }, k# y; O' O" g' u1 剩磁产生原因及对焊接质量影响+ q5 [6 _6 ~* ]& J6 C. ]5 E
在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有$ v# p, t" _; s, M S
时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的( C3 B E X0 d$ ?' N8 ^1 d
形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分
8 w( d5 v( t) k3 W& p) p5 {- s4 H5 @为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在+ E% a- X3 [- f
工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重* p: @6 I2 R( C2 x- l- ~( ^0 k
机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成
* A& g& B3 T! W6 j无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁
: }4 ?. K- w) o, d, P1 C( S" h! R性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持0 |8 F: q5 `, X0 b$ C8 Q* p2 t
器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触
( X P1 [# H5 v/ J/ U与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊
' U7 H; U+ H1 ]7 X" v& Z钳与管子的短路等。6 p1 `( f! ^, x# ~( ]# y
焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的( q* F4 e: X" d5 P+ M
困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏; r. @( Q0 u- x& Q% O8 ^* I! K8 J
离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。- w# D4 e# B6 M4 e: _/ @1 C O+ v
为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁8 p, M; |2 s2 T- `
化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊
% y% _1 e5 e$ Z/ ]/ J接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁
: i( V1 s7 U1 v A不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。
/ @7 r S5 N/ S" p& [. C6 i2 俄罗斯管道焊接的消磁方法
6 ]- `0 B. f$ R( a2 Q" x在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和
0 x2 O5 `& ~) t( V修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定& e d7 W3 b N" D$ _. }
了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代0 F" a$ u3 X+ X
进行类似作业的国内外的先进经验。& `6 x! E& F4 V) `
2．1 消磁工艺过程
3 s. i! U; w. _3 R针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管1 l' e$ Z6 @4 ^0 @
对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩1 w# t- ?; b# R! M0 B' t% H
磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和. |" g& j: G2 P1 m
技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接# f( T; z( {7 i- D& S2 N
的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其
# u {) t/ t- d& Q! D; Z是否满足要求。
; `+ O# E$ l; f% I' A3 c: s2．2 消磁方法
- z9 b2 W+ ~! O, r' G; p. s在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁
: x4 d6 {& _# u9 H) X7 j方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或
1 l" S/ u& A* L1 v5 @1 r+ ]2 o者永磁铁所建立的磁场方法。) j. Z, y/ e4 ]/ B7 E8 C
分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体. T/ Y1 y6 J, ?1 O
条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。. m$ d3 g& x, c8 F/ \
表1 剩磁等级与焊接条件
* d% x- L% U. m* r$ h# }剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件
. o5 a Y/ c! a# m弱 <20 不消磁# ^0 Z* Q8 y1 i( g0 u! t, S$ R6 _
中等 2O～ 100 消磁
- v8 A4 Q5 I9 A7 J高 > 100 消磁" ]& U- Z+ S* R! {; \) e
用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁
' a5 w8 P3 E0 C+ V线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢; o2 E7 H9 e/ |
管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕* d3 i" b* o t: F: P! v/ g
成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电" u) r y" B W( U% n
流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中
. H R! d/ {! J& C& z! q' m% x0 G包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为500! s8 E! K7 L; B: V% _) a7 x
～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应
. v0 n( L/ W- L% W8 N有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当3 S v& ^# J' z1 J) t: }
采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测7 i5 @) f- \9 @- P; S# m- H- O3 {
量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借% }$ d( w% `% Q* f1 z0 O1 e% @5 C
助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变2 ]. m% K; r& [8 `3 p0 ]1 k
压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁
. J* d) G6 t: M; Y; u* G! Y时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。
0 \5 J- E; @# Z$ ~钢管的消磁分三个等级，见表1。
8 M v2 @+ p; O: d% w! c维普资讯 http://www.cqvip.com, R2 Y: [* B c; m+ H
焊 管 2002年9月
" \5 b$ R9 ^- q( s/ W3 k图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)0 |0 a2 |! S2 `; o
和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图: z/ U) ]) g% {
1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线9 V! N( K% e' L% X
4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁
2 w. A. b. @4 j/ B; g消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：3 o, ?6 j# Y1 R3 e( m
H 一(1．2～ 1．5)H !. X/ _' k* \& \. S3 s
式中H 消磁磁场强度；# L$ N+ e* @4 m
H。剩磁磁场强度。+ M7 |+ I2 h4 `) |# _! r
消磁磁场强度按公式确定：
8 h8 P5 i3 j3 L0 l- KH — I ·N 7I! L, ?' c& B( X. d3 @8 E
式中，一线圈通电电流。A；" I( K# [# O5 c* y+ V
N 消磁线圈匝数；! V! F$ _ X$ S% ]
L一绕组长度，m。
( n4 ` D8 Q. v为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力
8 u9 x3 ~& y1 w" c- A% d. R计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空, K/ @" t4 K2 n1 L
气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。
" {. v5 |4 [7 N0 ?. }/ [5 l仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪
0 R) v2 R2 q, ~' B6 W; C- c表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技
: m( x3 q0 z0 _& C$ B术特性见表2。1 I6 i3 ]2 A( q. r5 o! n
(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：
. N) [1 P# d$ \① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方
7 i9 d! n/ R, A表2 磁力计技术特性
' N# L3 N8 Y2 ?( K被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999
( h1 q- ?0 G6 u' i灵敏度下限(×10 T) 1
6 o: \: ^( a6 n2 A- k调整工作规范时间(s) 30
; n) j2 ^" W( m! |7 p: `6 J, S电源充电后连续工作时间(h) 8
7 Q# _) X4 u8 T外形尺寸 电子装置 1 70×60×353 ^3 y5 A& i% v
(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30
$ x9 S) }. g" q, K/ E质量 电子装置 0．35
3 _6 U p8 I) @8 E! F(kg) 测量变流器 0．35" V5 d {8 r% }$ O
向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊
( _0 }! Y8 D; Y接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序' u `* M" s' i0 s- I1 I) E$ i
连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与0 R7 d% C: s5 f
钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开: y' \7 G1 X' Z' o
图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图. m$ F4 y- K7 Y4 l
1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源
% D- U) T4 j7 Q% r2 f- Z4 X始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必7 Y( }4 S! w, Y. F( Y
须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用
7 C* i \$ f8 w U的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电6 P* T6 X7 F+ ?6 k
流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导
; ~8 z; R- V( Y/ W" k线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁
( ?4 Y1 j( d% a/ `* {通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，6 J. Z$ C- u7 B$ S; G: @7 R( r
然后切断电源。
( A" d6 [: A, S% b1 Z用直流电消磁，可以按几种方案完成。
, {0 B) o2 A t; I& |3 P) I( ^/ b1 L单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～
% V2 A, e* V7 c M9 I. M12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同
' O) d! d) U' @5 B+ h9 {维普资讯 http://www.cqvip.com
. d6 U7 a9 x8 f; R$ z+ O0 W+ t r% L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2 i C" G# u+ a
样方法为钢管另一端消磁。 f8 W# j" N6 t, ]9 m6 D k
当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢; ^0 L% y& ]7 f* g- t
管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端
4 q4 F! U0 C* X2 x7 u, p面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图. E4 p# b: E/ S7 y/ ~4 |8 Y
3(a)方法完成消磁。
& M# @- y, o4 B0 U图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图
7 b5 S" T& t0 j; M, L8 P) [l一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源0 @8 p, r6 J: D
4 带焊条的电焊钳5一金属板片" `, @# B4 w; R! E) U( ?0 z1 P$ O3 a- d
在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板
9 ?9 i) F# ~$ O8 D片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装
8 U/ l+ o' z- ^6 m2 H; y, b入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短& j' b8 J$ d: g# w0 Y7 E5 {( k
路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之
; Z5 E$ }' `$ R5 {7 d7 w; B" Q后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过3 _ ]; Y/ E8 X8 N
程。
( W8 u: Q2 ` k当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管* l& S0 M* A9 l5 ]
端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根+ d2 V$ A# Q& Z5 | v
钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿
$ Q W% D' k1 S" w+ j, t顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
$ f- P& K# p0 h! k匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁' i5 J* A: Z, X
工艺往往是最佳的。
3 e* _. R& l# R) z. G' V; G当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成
# ?: e2 T8 [) L焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A
7 I- R; s+ b% f! j下进行补充消磁。! E8 m4 V, u$ M) l
(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用8 d; p& W6 p5 U3 `" X5 E
于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达
9 L) T8 @5 E4 a0 c2 D6 o$ L3 |25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方) Z' c# T4 i4 f/ B# n9 }7 i
图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图
) _( f, X# b4 h# l9 t# V! C(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁3 x6 [* E& c( C0 ] u+ D
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: D5 n) A' X6 {* n2 n5 W+ R, G滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器
" S& u7 y' A; N+ _法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁
( k$ h7 f7 \( e! h5 V系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回
* F' e- E# m7 C% a! E路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的5 A: l2 E. @2 y# ?, v+ U, ~7 a
钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板
7 U, k# [, O$ u5 \0 U! A8 F7 [(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的
" V! c$ s, @* d, ^ Q0 F大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，
. w% \5 ~7 r7 ~/ i% ]钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决
8 {$ ?, L' ~& j$ J o于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁
% F. {; l& @& N; o力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复
1 E$ J; G) j9 m/ F$ f* K消磁(有时需要4～5次)。4 x: ^5 [) l7 F" _1 I9 I
消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，( B0 e5 ~( V, Q$ v* L. G M0 ^
推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可9 X% B6 y8 N7 j& B
以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。
. W0 T) B1 g! m4 K+ @(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已
0 B7 o8 ~( Z) ` x对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特" t& C5 \; V# d& g/ R: n
别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消
) i: W- q7 @2 v" J1 V. r% M磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段
# l( i: g2 Q( n2 K) l的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁3 N7 |' q; l/ i; s2 v
铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁" j' Z5 ] s- y6 D( g; ?
铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁
+ K( L- \6 C% ?, p6 y. b; BS极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借
3 x: X8 H# ~9 O( H/ r9 o助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小
8 P3 u2 S# f' d! C(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大6 G H( I: C7 _4 l' F; j. z
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6 C. z* L( L- K· 60· 焊 管 2002年9月+ B) M2 U4 P( e) W! E5 ]
小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦
, ? ]' t8 W+ v: A2 j" x8 K即转换电源正负极来调节。* v }$ L7 w, D" ~# f ]
用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制
4 D: K% Y% d) o造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当
! t7 x5 E: N" j& v+ M }( a磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管
) G5 S/ U0 w" }9 C+ j- c. ^的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检
, E6 {& l+ O2 y查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二
/ L$ A7 M$ s ^& _& _7 |0 O三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必' i. N* w7 G3 _$ s7 g5 X9 C `
须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至5 f# h0 u2 X j* `# C
下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近$ ^- ]: W3 U- A4 A" u( g6 A, ]* D
消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁8 z& o: v# L( F' P F
时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。
( O: X9 E/ U0 a* B: [为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面; w) Q+ q; z% s' T+ k8 Y' M
上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆
8 E' z0 s& @# K' W柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转" z n6 ?8 \3 R
180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩- v. W! ~8 Z3 x7 U/ a7 I
磁的大小。; R" Q4 z" Y7 g Z9 f/ S* h9 W
3 结 论5 s" ^% H5 w* U% z+ S; h: @
俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中
) s, V" n; n3 Z3 O& ^) s/ y0 d的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工
! ^( O- e1 j! C) x B+ l业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。
; J8 W5 ?: r- e- }8 T参考文献) E$ S) J/ B) U- k" x5 J+ X
1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—' E' i; O& a% a5 t$ I& B
BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38
; N! t/ E b4 x5 e( f3 `! ^～ 41
1 p; y/ E5 @9 y1 \" i作者许贵芝，男，1939年生，1962年毕业于
; h3 S' x( M' g, M北京航空学院。中国航空工业总公司南京航空附+ J4 N# M: t9 j! J( s
件厂高级工程师，南京市焊接协会委员，华能南京# y0 [) I3 p9 z7 S
分公司业余俄语翻译。在国内外发表论文、译文数3 S( O$ m( d; H, o7 `
十篇。联系地址：南京市西华东村12—402。! X) v6 x2 k* J
(收稿日期：2002—03—21)
6 C+ f, a" f8 r- q中国钢铁工业协会科技环保部拟征集出版
" b' G! O& \/ y z w《中国钢管企事业单位名录》(第二版) d; q! }) F* f' y
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# |9 I% o+ g& t; Y8 ^2 m$ R2 A
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1 ~0 K2 \/ @5 y, Y! t+ V" q/ Z" h$ }4 \
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
+ e2 S. `* ^, ]: l* w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
. H( I; a* v+ Z5 K- x- ]录》的呼声很高。- g- H2 \8 A! H8 {7 p
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
# }: q: J+ ~ I& \9 z i. F2 P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* e+ Q- `7 R6 Y& D
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
8 K& Q8 E/ p7 F& H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
7 _+ t& X" n5 V8 u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 k$ x& m" f, N& Y
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
: ^' W+ i0 \1 {& F4 j# f: ?. I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. A1 V9 R1 O& l& j1 \ g
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
& u) ^7 }8 |9 q" d0 D Z% X酌情交付相关刊登刊面费。
! W6 U# K; S+ L6 J, O& i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9 \: u; _8 r- q* G# i
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
' a4 E. ~; @3 _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
, U+ j2 n& y+ ]7 t& C# k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 i& ]! U9 S" P+ n$ r* h
(中国钢铁工业协会科技环保部) |
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