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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- V$ ~2 K6 ]9 j# h$ {
俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法
* R2 D+ b: k" @. L许贵芝 编译& p) [& a5 J" W2 U
(南京航空附件厂 210002)0 E7 L6 L0 t' ~
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
% s# e, _) n- ~) k" _6 B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。9 ]" d/ l+ F/ z
主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺- i7 @# Y m6 c
1 剩磁产生原因及对焊接质量影响' I3 ~: [6 B$ S$ ?8 @4 u
在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有
) g. ~7 Y4 d* t" j9 o/ e时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的# l+ I. p+ E8 u2 t
形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分
/ E* y+ L' t1 A& u( V+ ^1 I为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在
4 p( [* {/ R. g8 o0 F/ w7 X工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重
. h& {. X# Y6 M3 }5 ^机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成, o! A5 N D7 u! }# Y9 c, N
无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁1 m& k7 L0 Z( i/ q" G, |
性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持1 B* B: |8 L! `! f" a$ \
器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触
: L" G, o7 ~5 X M6 F! i8 M+ C6 U! V与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊
- s9 H0 X! p. s) G钳与管子的短路等。7 X/ D+ E8 @/ F+ c% @( Z B
焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的
# @: P( h) N: n% U& l困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏8 R, Z3 _2 n( H2 r O
离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。
4 K9 N2 z/ s7 r$ o( m8 |为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁# H4 N6 S6 \0 E9 n7 H
化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊
/ K! l- w8 o/ F3 F3 p接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁* s1 g% g5 }- a+ [- r. w/ m1 O
不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。
0 I. f% U( q5 x. H2 俄罗斯管道焊接的消磁方法
' \+ g7 I3 D, k8 d1 {/ ]在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和
4 X$ V7 e6 l( [, B# K修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定' B0 Z, Z H3 I8 Z2 E
了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代
$ H! v' |& V/ z. b进行类似作业的国内外的先进经验。& [5 j) |- L$ J, v' D
2．1 消磁工艺过程. R1 Y; {! L4 T: E" d
针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管
( n4 h6 ]$ e; q9 x+ @* S: O* d对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩
5 ]' D3 s) l$ ?* a3 M4 V8 h磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和; p0 d7 P0 H& o/ M; y
技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接
& c1 p( E8 z J* G4 B的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其6 S" l7 ?, F( v1 R S! _
是否满足要求。
3 S1 a1 L2 a R2．2 消磁方法
8 b5 A" z8 J/ O& C0 L在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁
" s! ]# C8 ^, D方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或
6 F% B' }3 X0 w者永磁铁所建立的磁场方法。
6 J1 [% @* F# ~% g: Z! | \" Z$ p分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体5 N M% }4 h2 W$ ~
条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。
0 |' p4 U/ k: t" H3 ^& |' ^表1 剩磁等级与焊接条件) B) o3 a- a& B' c3 K( |+ l1 q
剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件
4 |& A8 K: m1 q; Y1 S3 Y: ?% q弱 <20 不消磁- Z1 o8 ^. I* `9 L4 j
中等 2O～ 100 消磁
" J% K+ M! l( \" b6 w8 }高 > 100 消磁
1 |' [1 h( ~+ I- ^3 u9 E用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁
" z9 m/ `/ S [9 W [线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢; o5 R+ e" F- \- L. s' }
管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕; v+ c. m8 {9 }* @2 j' F6 F
成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电4 }( k0 `; d: J) ` I$ I! ]
流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中) q" J, r5 T- |' W, V$ p" F3 K% @
包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为500, ?( E- d" n/ y7 c* c) M
～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应1 \3 O4 i- T' G7 q( c9 f# ?/ C
有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当4 Y9 j( ~: J3 }
采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测+ D3 |/ b% T! w$ {
量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借
. Z- L# F4 P0 I8 G0 L/ V助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变
* a4 U7 U1 L( ^压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁3 w& {# }5 v. d% M/ k* I
时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。2 i8 r! q5 z- j7 e7 N6 Z9 ^8 b
钢管的消磁分三个等级，见表1。
; }* m* b" W/ {/ q% g! F9 B维普资讯 http://www.cqvip.com
8 e. B( F* j/ F$ L- X5 G/ _" A3 S焊 管 2002年9月
9 K2 s `; V# r, v( E a图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)
* Q$ {3 \# k# \4 L5 v2 F# n5 E和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图
( [* q5 o _/ t0 J( _5 z* o$ \$ l1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线$ W6 }( z$ o9 Y6 H
4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁
' q$ _+ U2 g$ O7 J8 z6 M! R, X消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：& T' A2 L4 d3 f& Q) E2 J
H 一(1．2～ 1．5)H !- _4 U% j% e- X& v8 N
式中H 消磁磁场强度；
o4 d% I# M5 nH。剩磁磁场强度。) D- c* U* N4 R) x% ^6 b+ o
消磁磁场强度按公式确定：
) L8 L0 `3 V( l OH — I ·N 7I
+ ^9 i( Z6 N. {, n' s式中，一线圈通电电流。A；1 }" c2 _" K% y- d' _6 |' P8 D
N 消磁线圈匝数；
. j! `/ H! D0 V6 H/ \; f3 `L一绕组长度，m。5 z% n* U* Q; a9 \% U2 ? q
为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力
( O; W7 z% [. l |计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空& M- C X G ]# @% |& D: \
气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。5 Q; A5 N. s/ m5 [
仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪0 g. m0 `9 d' r6 z( G
表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技( W$ g" ?/ u5 T Z
术特性见表2。$ z* D8 m9 }) I9 }; P3 ?7 \
(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：4 B$ S e3 ~8 m5 B3 m+ B0 D7 M
① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方( z6 N0 M% g4 l7 N( y! J/ j
表2 磁力计技术特性% W5 t2 i5 Y( Q, `+ U
被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999
# l/ H) t3 {/ l' F4 k灵敏度下限(×10 T) 1
2 }; h' r( k; v. I6 f调整工作规范时间(s) 30 h& N/ M0 @+ h+ Z' I! e1 P$ Y
电源充电后连续工作时间(h) 8+ `3 _: Q/ [8 |/ a7 p
外形尺寸 电子装置 1 70×60×35
2 @9 Q1 }: ~0 j8 z(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×306 t# K8 i( q/ r, p
质量 电子装置 0．35- X# t r" }' r2 \) j! N! E
(kg) 测量变流器 0．355 ]' e, O& { F0 I8 X; t
向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊8 R( C+ r3 e! p6 _- H$ C7 Q( P
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序
5 r5 s7 `7 P2 T7 B5 I连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与
+ Q @0 z4 q( D$ }1 J6 L$ z# h, g钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开
. ]* c0 j. ?! i. C" i图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图
- C2 \: m N5 }1 ] a/ J4 S% ?1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源
; C1 x$ r8 H( v! Z7 J* N始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必
4 j9 v2 `) U2 T" j: Q须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用7 [: d8 h/ q4 w) v
的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电
$ W6 g# T3 @9 }& p6 v+ N. u& d流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导
; |8 Z7 ?$ ^/ X ?, u; c9 C- S4 B2 G线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁; {$ r0 G$ {- @; @: S' b* {; _
通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
6 ?9 [! |- d& ~& I; l7 b然后切断电源。- t J d) u9 r0 ]% _7 b
用直流电消磁，可以按几种方案完成。4 ~! q' v; \! n: I; B
单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～
% \6 x& z! i4 ?/ T12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同2 ?# V( z* Z0 @# F$ H- o
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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0 A0 M( u+ A, j) S D J
样方法为钢管另一端消磁。
5 a3 s: T& p. G, [3 ]: l W" ~: \当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢6 j1 @2 |( s$ ^' v
管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端
# U2 @; n$ o0 \- r$ ]面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图
1 n; A7 V, _' g- d% c H- Q; G3(a)方法完成消磁。( k6 q1 g( h3 D2 i
图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图1 A1 x0 S" N4 s" T8 S
l一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源) B$ B0 I+ `) `. n2 w: E# n
4 带焊条的电焊钳5一金属板片0 e) ~& U, |- `3 a
在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板" ]" T- h( I( }. Y! `4 M
片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装 r+ F7 E3 M: P3 g+ ?0 a5 m
入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短
3 c# Y4 A$ e. d5 n- `" d& X- [- _路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之
( V" f: U4 U4 A* z后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过
# v) d }# R2 y$ P1 h# G程。
5 _# a6 x9 ^* z8 Y \3 ~当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管0 F5 L( ~$ \/ E9 Y$ j( A4 \
端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根
* d3 g# l7 \6 J7 V& a6 w钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿
. t# u6 x1 r) j- l! C# W- b r顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，! d3 [( A4 r- {2 A, j
匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁8 c5 p# B8 m" b- C
工艺往往是最佳的。3 F; ?/ E% g4 E P+ A, }. \
当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成
, z0 Q G6 Z$ g# U/ b) k( m0 |焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A
2 X% U3 H8 f8 Q$ I' O5 q, H下进行补充消磁。" T: Q7 b% l, `: ?' S$ [# @
(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用
7 e. A" E ?( @! |1 M8 y于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达
( w5 Z, @2 C' s' A1 ]9 w# J' ]1 X25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方
1 r& C$ `! [8 `! Y, U. ~图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图
9 c% B- m& Y; u, E5 V5 K8 F(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁 W) w6 O% ]% Y8 F5 ]6 s. d1 s
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
# [) {; F! U4 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
! s1 m( x6 G- z( M3 g# S% n法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁" }- U6 `& x2 Z- c( C8 j, |9 x
系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回
9 m. T# p; l( A8 p1 C4 g* s' i5 p路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的 |: Z! a3 j! S
钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板2 q# v) O" Z* j- c4 d. o/ n
(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的
# i/ x6 H$ L3 P8 s8 u* q大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，
6 l: m z( t" f1 C6 l) d钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决
& f$ N* x' |9 Q5 s' {+ `: C于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁. k# J" Q% r* E3 {. s
力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复( r! E4 Y4 R/ _2 K: _+ Q5 }" {
消磁(有时需要4～5次)。
1 G9 c& d {) j* z消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，
4 R( `$ f$ I0 U推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可% c. z1 _9 X7 T B
以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。1 Y/ r1 a" |% S8 C" e
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已
) g Q3 G% |% X0 p对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特 \- @' }' R3 C: R6 X- M
别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消1 I: c# M! R( D! u
磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段$ o7 z- P; u' c& e
的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁5 f4 J! |/ [6 N0 C8 h8 T
铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁
8 I0 }! l" ^6 G0 a! |# j铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁
3 R6 x$ N9 `- z" GS极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借
3 k# H: ^$ D" E" q1 ]1 U助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小
3 t4 o( ~9 _; K# V7 t; P(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大9 C4 K: e! u9 B6 b
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· 60· 焊 管 2002年9月# P( E- m& C9 o4 H/ }
小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦% }8 s% ]5 R! h0 M. S4 r
即转换电源正负极来调节。
/ r7 f) s F" J. F1 M" L$ d用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制
# d" B* P- p7 z/ Q造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当+ x: n& r- U# _- l$ K. ]2 r+ Q' ~7 D
磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管# \9 G8 Y9 J7 q4 p- j9 D( k
的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检
8 o( [! A( p' e% p9 l查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二
. \) z1 ]9 S, z7 r! N三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必
$ k7 Z b; j9 n& z须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至
: i5 t5 ]- H5 O" ~) r下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近
) S- ?: G, ^/ d) Z- _消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁5 L3 N" {6 j- p% ^7 X/ a7 s
时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。
9 ? B% Q) F* W. \# N为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面
8 s( o7 ?! N) W' R5 Y上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆! X3 g$ a! d- }& }
柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转2 G5 X0 S. R$ v" o9 g
180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩; T" m: @+ P0 z- |7 D
磁的大小。
3 n7 \, {1 ^ r% e& h; z3 结 论1 z: T, r5 E3 u
俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中4 g& h1 B5 J9 L* o
的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工
! r6 ?. [% R+ S8 f8 Z% d) b业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。
) w" b" F# Y' {5 o参考文献
0 `, G5 Y n) u1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—
5 ]( x# w" m* KBKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38. I, g+ N0 B) j
～ 41
0 p. N- w( R( w0 W4 D/ f7 E0 |; s作者许贵芝，男，1939年生，1962年毕业于- a3 }' j+ ~0 Q( }6 m: p+ e
北京航空学院。中国航空工业总公司南京航空附$ Q1 E% w( ?2 ^* G, i. p4 d( R1 L
件厂高级工程师，南京市焊接协会委员，华能南京" v! W3 [# z$ t6 x- ?
分公司业余俄语翻译。在国内外发表论文、译文数$ @ [8 N: H4 ]" `9 X" Y& ?
十篇。联系地址：南京市西华东村12—402。2 ?' ], s3 e/ n
(收稿日期：2002—03—21)
% N% @# j4 K& c" t! ?中国钢铁工业协会科技环保部拟征集出版
F f+ B/ a8 E" W《中国钢管企事业单位名录》(第二版); H# F; D6 ]- U8 f- w* d
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
. f6 B' q; I6 }" u, @) T5 n 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& W y, D+ g" D, D1 [
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
2 e3 m( S+ U5 i G0 b8 G3 D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
: A6 I8 k0 |" T3 ?' s1 C: q$ c. V; ^录》的呼声很高。5 ]6 R" \: a. k# X$ K$ ], X: D
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
8 H; J( m N' J" c' v, j1 [4 s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8 v8 w# T, n' m8 n$ m9 k6 n- k$ |
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
" |+ L# a! h( g3 d1 `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& r# B" f) x5 o( y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; v: b6 l( {. d+ h3 N7 T. Q
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# q$ o/ G; F Y5 k; C, a5 Z8 ]
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# i2 L D- o5 i& N$ \) n# ]
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: U# y8 k* w {酌情交付相关刊登刊面费。
+ Q3 A* C& O- K& S$ F* w: |* U1 M! Q8 s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
% O# D8 ^# S; P/ _; q2 n! b! c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5 @$ ^9 p* X1 ?/ M* P- d
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
* Y" z5 @4 j$ E \ ]& p- h. x9 X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。. n# M7 s- ]' ~- e: l2 i
(中国钢铁工业协会科技环保部) |
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