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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 e) h2 L, M: [! Z/ S) T9 L& G俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法
8 ~3 Y. i0 H3 f- U! v% r许贵芝 编译 0 |5 b. @+ Z$ b7 q% l; t
(南京航空附件厂 210002) . M4 x- z. U5 D; 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。 % Z/ A' b: I/ n" P- o; [
主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺
$ f$ V6 r5 V0 _- M3 N1 Y3 Q) t* w1 剩磁产生原因及对焊接质量影响
# b0 ^# n2 x* l' k% |/ _ v/ {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。 $ U6 b/ O" Y( B4 Y
2 俄罗斯管道焊接的消磁方法 ( h) c: O. w" e# U
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。
* | u6 P4 D0 l! H/ ]1 x6 S0 H5 W2．1 消磁工艺过程 . X! x$ i9 O# p1 Y* e8 c
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。 0 v6 B7 _/ c4 `2 }
2．2 消磁方法 1 M" A" I% v7 b e1 f% D* \
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。
: B) [% v" ]" ~表1 剩磁等级与焊接条件
4 u% R8 X" _7 [3 O剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件
8 S9 {' q" e8 q# _& l8 U弱 <20 不消磁 5 B& K; J f( N5 [7 O
中等 2O～ 100 消磁
4 F2 W4 `- S# d$ J1 v8 f7 H6 R# S高 > 100 消磁 1 f$ s5 [# J* u) f
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 4 s9 i& ~! N0 T, Y+ |5 U
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。
, J4 [9 I5 R& C' `焊 管 2002年9月
) k* U, p2 k4 V* e& w6 A图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b) 6 g" D8 _6 {. ^- R" k+ K6 [
和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图
, Y* c2 r7 z$ G1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线
5 f4 K* r6 i, V6 ~4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁 # q; U1 Y1 S* u+ n4 m
消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：
7 a' G8 j8 c1 I: ]H 一(1．2～ 1．5)H ! 1 t0 `8 w5 `3 f
式中H 消磁磁场强度；
, [, O; E4 p5 e0 f2 u" Q7 |& qH。剩磁磁场强度。 / Q3 z, H; F D2 R! u! j
消磁磁场强度按公式确定：
9 f/ d% @2 `# m1 t Y* a' _3 [H — I ·N 7I : I4 K- j4 w3 a
式中，一线圈通电电流。A；
h" E1 @* y% C) AN 消磁线圈匝数； 0 A2 t. B; V) S P4 F3 Y/ e; M
L一绕组长度，m。
' J& @0 [/ D/ P! _' J为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力
- y: P( w h- L4 F4 m计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空
) l) o& s. J5 Z/ ]% R# f9 I/ d气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。
4 r- J; g/ b; v; P! B; ]! |. c, r8 [: o仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪
, N% E- c, V( p2 j/ J+ S表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技 2 ?9 l7 u1 T5 Y( x' ]8 g$ G1 g
术特性见表2。 6 S3 M6 o3 K! a* F6 | T
(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为： & H/ ]1 X# B5 K, U" Y
① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方
. m6 H7 B0 D3 \0 Q表2 磁力计技术特性
{3 _& B2 Z7 Z+ B7 i' @被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999
% F; l/ s& | J灵敏度下限(×10 T) 1 3 _6 [7 x7 }! U6 I% K: ?
调整工作规范时间(s) 30 # t6 d7 y. Q3 L F5 T
电源充电后连续工作时间(h) 8 * j* @" S* h! u: V. R# t/ a5 q6 S( Z
外形尺寸 电子装置 1 70×60×35 & N: _+ r, e/ W$ ~) J3 T( v
(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30
, y* B/ j% v+ ~3 W- j3 X/ i/ J质量 电子装置 0．35
8 h, l( |7 D5 k; d: m; N(kg) 测量变流器 0．35
$ ~' g' k3 m, n# }: w向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊 5 A2 h [; m. d" H. w
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序
' K P) K' w: {3 Z* Z5 S连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与 : H1 Q7 d/ R6 p, ?: \
钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开
; z4 B4 }' u% [5 ?+ B: r图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图 0 C+ Q8 f: }: U& F0 K+ p
1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源
9 |/ h6 {3 B; X2 R# m) k始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必
2 d4 }$ D* E5 F" Q+ r须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用 ! L7 o5 z2 y( ]% d& I
的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电 " }' v4 B; J. y1 @
流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导
; ^& b/ K5 h( A6 v线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁 ' y6 U0 Q e9 R* U5 l/ o& C
通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
. u3 h8 n7 v- V0 @6 \然后切断电源。
. _1 d: r7 C7 [* I9 B5 g/ z用直流电消磁，可以按几种方案完成。 4 l" S9 M) n9 z+ T
单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～ 1 |* Q+ }0 z+ o2 B1 v% F4 y: o4 l
12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同
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4 \! T0 i) D9 K0 |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 * @ r2 K6 F3 t9 ^2 i8 e0 i
样方法为钢管另一端消磁。
7 A: A; s* e0 Z: |" x$ H" ]/ }当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢 & t: R+ Z* o! d( k. G5 T" G/ J
管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端 0 l' ], D4 }/ t5 c9 z+ ~
面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图 - o! g5 ]" M: _3 h3 X5 w$ [: C7 y
3(a)方法完成消磁。 & N- X; t+ k0 ^: D
图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图
; i7 c+ @) U$ S' W( r* k8 El一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源
^1 I. e# z6 B7 R5 x! q- D4 带焊条的电焊钳5一金属板片 0 P) s" ~5 @/ z! N0 K% Y
在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板
p5 ~; e* C( {' ]/ `片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装 , b8 x1 q! Q8 _$ `6 c: O
入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短 6 T: J' E6 O1 z
路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之
1 h$ T7 Z; i* R; m后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过 |' B6 `) `& q+ a
程。
- S1 v4 Q0 m/ u1 K当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管 * |6 c- [$ n* O
端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根
1 @7 |: F) O, V0 S0 c钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿
" J/ V! [( ]9 O# S顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
6 u# _: Q' P6 A+ e, t匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁
& m! V1 Q0 [9 i) X. T8 e9 \工艺往往是最佳的。
/ Q7 t! S8 \5 N0 d7 v" u当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成 : {" ~6 @ Z6 D/ g$ x( @7 X
焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A
9 j% F+ v Z; Z) Z7 c6 U8 L) Z下进行补充消磁。
, \, Q/ r1 {3 _6 A& ]$ M/ P(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用
2 C- O6 S5 q) n" j于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达 , X A+ ]1 p% D- n# @ _" v: h$ c
25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方
, p! ^' ~5 q4 n4 l5 v3 d m7 R图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图 6 [6 j m4 n! R6 a
(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁
`- X# `1 i1 F# Al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 ! @ _( C& w# C# q1 J% P6 `4 M
滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器
! A( K4 P5 y# n1 r' C( l- @法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁 8 r: X1 p3 h) V
系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回 6 Z9 m5 }+ I; Y8 |0 U F
路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的 8 L1 F! a g1 N" o1 H
钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板 , \9 E4 k: T1 R
(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的 9 ~5 v1 D/ R7 D5 R5 ^
大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后， + A" B% o. W5 Q6 N$ n3 w( f
钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决 2 j% p5 O3 v" \
于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁 $ k# ?( `0 }- x( k
力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复
! o4 g0 ]: f; }6 l1 E4 ` S消磁(有时需要4～5次)。 2 K# I' s+ ^# D- ]* q1 B8 ~1 r
消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行， % R5 _ u- U/ ? E
推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可 % Q4 _+ ]% h. X5 |2 q
以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。 / n k+ |" e% H0 k
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已 8 o7 N9 L W7 L4 J0 L g* }
对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特
. M2 |# F- [! d& ^( \$ c别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消 & C/ H1 ~9 `+ P# b1 n
磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段
" |+ b+ R5 f5 F4 V0 e的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁 2 O* l& ]$ g3 f- p) ~) ?0 w! a( O
铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁 ' j$ \/ @7 ?0 j
铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁
$ [" f, g, l: i3 V4 E+ o5 y$ tS极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借 2 i* K( [9 _+ h& Y( r
助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小 % M! ~+ j; `5 m2 F2 w
(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大
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6 W* K7 d: Q* X4 I! N· 60· 焊 管 2002年9月 6 |9 e% ?7 D0 f8 |, H
小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦
9 c4 W5 D6 R( ~& S即转换电源正负极来调节。
% ~/ j" u/ N$ Z; c& q" g2 I Z用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制
. h. E& a* b. c: J$ M+ H造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当 1 V3 y* U' l$ e) r0 u
磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管 9 o0 w( e; R4 A$ R
的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检 0 w' d" } a& [+ m5 d% w! t
查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二 ' T# G- k) y# i. w( J6 H6 \+ ~
三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必 ' ?8 g- G; h( ^ i9 y/ w
须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至
% u/ m/ S" }- z- l8 z, s下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近
6 b; B8 D; O! ^& O9 M# L消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁
7 t u i9 q' D+ H1 [时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。
3 H8 p+ x8 \/ `为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面
; x2 i. ]8 K: v; [7 k8 H上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆
' I5 V% }, x, I X- g" ~+ s* |柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转 ; J1 c5 V% V) V% L# l" z# b- l
180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩 " N. ^* ?) i5 b& e8 D
磁的大小。
, i# _( i' }+ N& c7 X1 U) I6 @3 结 论 % C: D- ~# _8 z; r
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。
& ]8 s7 L. i2 t: m4 W2 ~( ]参考文献
, C2 [+ P' \$ J" v8 N, d, n1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco— ( z! y4 I2 x; U) e: J6 i
BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38 1 F2 I: X& d$ l
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1 q2 z, z5 ]4 G7 _$ ~2 [: |5 `
7 _3 a. P! M7 l8 ?[ 本帖最后由 奇奇 于 2008-7-9 21:03 编辑 ] |
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