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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 1 S8 ]3 A+ u' D3 e: ]
俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法
. |# y% ?2 Y7 B& h6 U. A1 H许贵芝 编译 - Y6 c* I( o/ k
(南京航空附件厂 210002)
5 `6 f1 r' B1 T! x/ w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。
% j8 ]3 U! R. _, U, `主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺
' B4 C! D" v' {1 剩磁产生原因及对焊接质量影响 ( p! v% E- y: U# W
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。
1 O$ g, a$ A' K: s3 k1 s2 俄罗斯管道焊接的消磁方法 4 z8 o* k6 y/ v' ]$ Y8 P* K
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。 & b9 r7 S' ~( }! Z% u: G" s5 X
2.1 消磁工艺过程 7 Q, w* F+ o/ B- F. `$ b
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。
* T4 {1 J8 |3 P$ x/ m, `' E2.2 消磁方法 . M! {- Z& C3 j# Q% ]# T
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。
" d1 a4 h: S/ H) [+ ~7 m表1 剩磁等级与焊接条件 5 e6 o! J/ [: W) M, ]" R
剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件 0 G c- Q" t/ [, V
弱 <20 不消磁
& d1 G7 U2 S# A, L中等 2O~ 100 消磁
& `& p: [- R* Q高 > 100 消磁 # v- C0 q1 H% ?" G1 k! F2 K) X( y
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
8 l# e: ~. k6 w% s5 o1 H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。 . H/ n9 x$ A, A4 F: X( M
焊 管 2002年9月 : U% c2 U$ o) W! P# p1 b% f
图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)
! n; J! g& J2 S! e2 ~' M! C8 F和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图
' \7 s' F- D/ a- @. w* s4 N, ]1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线
- N, I7 q4 B9 J9 V5 h4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁
9 c8 m7 o9 a& ]" G消磁时,磁场应该大于剩磁磁场:
% j7 Q% r Q; P, l7 J/ r$ e qH 一(1.2~ 1.5)H ! 9 J7 h2 [# p' G! n; G& m
式中H 消磁磁场强度;
! Y* n6 _- G% _. ]H。剩磁磁场强度。 % L6 @2 j9 N: r) ~
消磁磁场强度按公式确定:
6 D" Y# `! J5 g" ~% u* rH — I ·N 7I 2 Q/ v8 P& M( G7 I+ ~7 n; A, L
式中,一线圈通电电流。A; 8 j- B0 S0 }5 H; ]# B+ C6 |# H) k& L# r
N 消磁线圈匝数;
. @2 J$ E) D& T. Z, b- mL一绕组长度,m。 8 b+ y4 Y8 W1 n: n
为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力 6 b4 |$ g' n$ Z( v& \4 s
计。磁力计是一种轻便型仪表,用于评估磁系统空 - \! A3 W5 b+ E5 V
气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。 , }& o I- |5 V% v
仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪 " h( k4 s& Y7 X- N
表的电源为9V 的电瓶内装式电池组,磁力计技
8 V! p+ k6 M% H0 ] w8 F术特性见表2。
: ~) H: d' z8 h# _: ?6 u(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为:
/ { P8 h0 g9 d. n① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方 1 Y. j& ]$ L7 J
表2 磁力计技术特性 n9 S" L) v8 O( a: r
被测量磁感应强度范围(×10 T) 1~ 1 999 6 z5 h' h* h) E) S7 _- Q6 Z
灵敏度下限(×10 T) 1
. \0 ^4 V. H. [) {+ r" K) m调整工作规范时间(s) 30 6 x# p4 m' T. g# q9 I" s" A
电源充电后连续工作时间(h) 8
. V- p+ h$ K) ]5 ^4 m+ C6 @5 ?外形尺寸 电子装置 1 70×60×35 ; a2 @2 Z9 s# Z0 W# C# d+ A& P
(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30
% S: x& r6 n' j4 N% l7 x质量 电子装置 0.35 3 K' E* q4 i5 e) a+ ?
(kg) 测量变流器 0.35
' r" p" F" B9 w9 y7 u3 D向;② 在钢管上配置截面35~50 mm 的柔性焊
7 i% n3 D! \. |7 s接导线组成的线圈,将其接到一个或者两个顺序 5 X9 G1 O7 v& y
连接的焊接变流器,使其形成的磁场作用方向与
5 b/ V. ?7 l# C钢管剩磁场作用方向相反,见图2;③ 在消磁开 % K" e$ T! Z2 k& `1 e' f
图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图
, \0 B( x m0 b: E+ @1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源
0 k |0 E' R& Z! d3 w始时,电流为8O~1OO A。④ 在消磁的过程中,必
9 T3 \% c9 s! C- X, d) I0 G: @, Q须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用 7 U! a3 a* f) ?3 R
的结果(在电源接通时进行测量)。必要时,控制电
- z9 m/ m; Z8 S) j' v U( A流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导 7 `2 O: z4 e, o7 n3 d
线的方法)。⑤ 消磁结束以后,为了平滑地降低磁 / ]; o* n( H o' v+ l5 {7 e
通时,应该在lmin内逐渐减小电流,直到零值, 7 N% u" ]" S8 G c0 w( l0 g
然后切断电源。 , ~ `3 j: R! Y" c, ^& X, U8 J
用直流电消磁,可以按几种方案完成。 ( U4 \' C! ]& D& i7 |
单根钢管消磁,先在钢管一端沿外圆绕8~
: v/ r! P3 { W2 `0 ?* F12匝的线圈,以最大的磁场值来消磁;然后以同
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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 , \( G# Z% G- `3 b
样方法为钢管另一端消磁。 ' a& J" j r% c
当单根钢管消磁到钢管对接处时,将两根钢 $ |7 k9 ?/ \0 c' ?5 f8 o/ I7 P
管拉开距离不小于300 mm,在距每一根管子端 & j8 g/ x" r- m9 L% P: a7 E
面80~100 mm 处绕上18~20匝的线圈,并按图
5 t$ m p! p- Q6 A3(a)方法完成消磁。 : u4 Z% d3 I" G0 Q0 O3 w# O
图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图
3 _6 P& J4 X+ i5 m+ a. B& gl一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源 * P" z6 s) a! G; H( W) x* p
4 带焊条的电焊钳5一金属板片
* F1 K6 T# }$ s在个别场合下,推荐使用将电焊钳和金属板
/ Z: k3 ]1 f% z6 Y) d6 U+ }4 n! n片接入电气系统中消磁的方案,见图3(b)。将装
2 i; O3 s+ H' s入电焊钳中的焊条,在300 A 电流下与金属板短 7 A! w1 A' H& S6 a6 E0 Z
路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之
- L! ? d9 h0 b9 P: B后,用磁力计检查磁性,并在必要时重复消磁过
( R. }; d) b) c8 o" D5 A: i$ S程。 ; W9 H8 Q4 \$ |# z& ]
当对装配好的对接处消磁时,在被对接钢管
/ q% y4 j) i; Z1 T/ B$ M# |6 W: c9 N端绕上截面35~50 mm 的焊接导线,形成两根 - @. b8 E8 ]& L3 S8 r* ?
钢管的共用线圈,见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿 8 z- A+ @" z& ]9 O. G7 j' |
顺时针或者逆时针),总匝数为16~22匝。此时, + d3 c0 `: h& S
匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁
8 m' _0 i6 w( y- D. t& H }4 A* {8 N工艺往往是最佳的。 7 x8 o0 j. @3 l: Q, I
当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后,完成
9 n1 G" S" w# F7 ?: D焊缝根部的焊接。此时,推荐在小电流10~ 20 A
4 W2 R/ ^) N& B6 U) C$ n下进行补充消磁。
" F) D6 f7 j# \) I. G(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用 & D7 r# E' o( z9 {" C% W
于单根钢管装配前单根钢管的末端,以及壁厚达 ) g' ?* }/ o' n" o% E! u$ x1 a& S
25 mm 的已装配钢管对接端。此时,除按上述方 & T/ G9 B* |3 P, ]
图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图 # n! {, i6 m# k0 B0 R$ q) R0 Y
(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁
% {- D& T f# {# O- c6 o1 `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 ( E9 p% `9 X5 a2 o+ [
滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器 ) A5 X( j9 b2 B7 [
法消磁以外,还有如下的补充:按图4(b)的消磁 7 j. e9 ~' d7 Q A* n2 G# N
系统图装配,采用1根焊接导线组成的线圈,在回
/ G* c5 v; J6 M! D |路中接入长0.5~ 1.0 m、直径1.5~3.0 mm 的 - G N' U' S$ z2 ~ i1 o
钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板
+ `. m8 a2 `* M" ], m Q(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的
8 }# B4 p$ F! B$ }大小,从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后, % c" j6 v5 [& ]- [& Y
钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决
6 M, [) D1 k2 `! b; W: P s* D于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后,用磁 " f6 _+ G/ G5 `" }* \/ p, V
力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时,必须重复
! V4 z! { V: `消磁(有时需要4~5次)。 / P* R' q g! Y3 `% ]8 p* z0 i
消磁系统的拆除,可在焊完根部焊缝后进行, " v0 I1 }+ `+ K; H" _
推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁,同样可 - N, m# R- z6 T
以采用电气调节器,以便平滑地改变电流的大小。 3 _; @8 [! Y; \& _5 \$ ^
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已 6 F- g0 X8 \6 H0 b2 S3 J
对接好的钢管上长1O0~200 mm 的个别区段,特 - x/ z4 t9 H5 T* \6 r# t
别是在正负号改变的磁场附近。此时,个别区段消
5 ?$ I, s9 ~/ c/ h9 M! H磁后,应该完成根部焊缝的焊接,然后进行下一段 4 K* p" y7 t& _$ H) j' }* j
的消磁。为了消磁,选用了具有专门结构的电磁
( Q1 T+ R. L* p% J5 H铁。电磁铁安装在钢管对接处,见图1(a),使电磁
$ K" G! ]8 X/ r6 |3 ~$ H2 p铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘,而磁铁 ! {! G" S4 N9 C/ d1 M3 e
S极与管磁性N 极相接。在消磁过程中,必须借
6 W& I' p m2 a1 d助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小
( m+ s' y) \( T+ H2 c! c6 A4 A; W(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大 : f8 Y# G \) {' b$ i; {0 W- h
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· 60· 焊 管 2002年9月 0 f: V- S( z4 M" s* `
小来调节,磁场方向通过改变电流方向来调节,亦
* B! u; |; h% E* n9 c/ [5 W4 n; B即转换电源正负极来调节。 # i; H& ?# t" G, U8 [
用永久磁铁消磁,选用了IoH丑KT5合金制 + q( y6 j, l( Z( p. w+ A
造的C形或者圆柱形永磁铁,见图1(a)和(b)。当 + K% r% p1 N. g4 a% n: K
磁铁正确安装时,磁极应该和被磁化的对接钢管
- G; Z8 X& ?7 o的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检 ( X$ `( ^3 r6 F: Q$ [& }+ X" x
查。为了增强消磁的效果,磁铁可以彼此连接(二 : C3 S, {" s8 X1 [
三个以上,其作用相同)。在对接区段消磁以后,必
/ }6 c. y7 ]3 |( j. y: R须完成此处根部焊缝的焊接。此后,磁铁应该移至
# ]6 @; Z! R8 ?$ X下一个消磁区段。为了增加消磁磁场,磁铁要接近 9 X% |% ^2 G/ h9 O- E
消磁处,反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁 " T; x* q, b# Q8 E% l7 A7 Y
时,可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。
# f+ }2 h K) i9 [0 M7 d为了改变消磁磁通量的方向,必须在水平面 & H$ ]5 I H5 ^* p4 C
上将C形磁铁回转180。,而装在对接处边缘的圆
6 p* Q1 E- C0 N! g( N/ N8 ~柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转 . X& ?. M) ]( d! @$ F
180。。在每一道消磁工序后,必须用磁力计检查剩
# R3 ^3 e3 [. e+ I磁的大小。
6 p" X. r8 H( ]. x. Z3 结 论
k4 L2 x& P$ L8 `8 M8 K8 Y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。 ; j6 o0 ~( |& V0 b+ e" V7 O
参考文献
7 K3 ~3 ?7 r+ \1 F+ j% d1 B I1 FPIIHEIIKO等.Op6HTa~I%HO!;I CBapKe c ABTOOFIpecco—
6 n2 \5 _- b; o }BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET. CBapoq np—BO,2000(1):38
2 k* W6 m- _3 S~ 41
% K* @9 p- w) S% |* I9 L6 o* m r! X4 S1 f7 a& m8 H- L9 l
[ 本帖最后由 奇奇 于 2008-7-9 21:03 编辑 ] |
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