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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
; ]* B4 h8 N J0 E$ } z俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法
3 y; ]* b0 o, j) ~- B" V+ S$ F, t6 m许贵芝 编译 # w7 A q8 k1 @- g
(南京航空附件厂 210002)
8 p, a, s8 Q1 k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。
) K& r, G4 _) }" t& p0 g1 t* r主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺 $ `6 ]. |# D7 B- D# K- o
1 剩磁产生原因及对焊接质量影响 . _) P' _; u5 I
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。
8 W# ?5 d7 X# T6 s0 `* k2 俄罗斯管道焊接的消磁方法
% Y, I* Z9 h* z' c, m( [0 B7 H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。 5 ^4 o* p% ]2 S G
2．1 消磁工艺过程
+ e" F* h1 N# A$ D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。
+ l$ s! V3 M+ V3 x/ `2．2 消磁方法 : u6 N3 V. Q4 y+ S o
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。/ r! P3 X- q% C0 x
表1 剩磁等级与焊接条件 % Q( } C' Z( K5 d1 x- W
剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件
3 f5 l9 }2 S! G9 l3 a/ i弱 <20 不消磁
9 ^6 i1 e" a5 N* p# a' d4 [! S中等 2O～ 100 消磁 & C! J. Q2 c8 Z" W1 [; I. r
高 > 100 消磁 % w% B3 n5 j$ P' G
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
, \7 n* Z0 x6 M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。 5 J7 O- c' y! l$ y8 s% |+ X
焊 管 2002年9月 7 C! n9 s/ }/ {
图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b) * K( W8 U" L: A" C" A
和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图 ! z% T) [" Q& @$ {8 K
1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线 % @" s% z% t. u+ \8 q; `3 E6 u% c
4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁 " x3 \6 G% `2 E& P( Y6 L
消磁时，磁场应该大于剩磁磁场： ; ^8 ]' c" E7 j/ i ~- x' q
H 一(1．2～ 1．5)H !
$ x* n5 b! a( z5 f式中H 消磁磁场强度； $ u! |% O! ^! N6 {6 I! y
H。剩磁磁场强度。
# O/ i+ l9 F: I7 D* n) {' o! G9 k消磁磁场强度按公式确定：
4 J& A% J( R$ p4 ZH — I ·N 7I
: c% Z: T- ? g: S式中，一线圈通电电流。A；
( g5 S4 Q( U% I q4 qN 消磁线圈匝数；
$ {( q/ V# h' _* @) d$ hL一绕组长度，m。
) P- L7 B/ @3 z" g$ h为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力
; H; `8 ~; M2 ^/ @$ l计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空
2 ^, E( { F$ Y# O气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。 $ x) u. J3 w% L" e9 U$ g* W3 P! Y
仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪
1 ~ G( T# v4 [表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技
7 y# ~6 s' o8 q术特性见表2。 / U' W1 O, P* s9 G, M
(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为： 0 r B7 A+ b/ E/ M) M0 H
① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方
5 a" t5 A& n" z) {- H表2 磁力计技术特性
% s: \ [4 c" g1 I* U @, M被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999 0 g2 X1 Y$ h* V+ E3 s
灵敏度下限(×10 T) 1
% \. p* x* v: m q+ G% s1 }调整工作规范时间(s) 30
( K& P* l) w4 H( f' n电源充电后连续工作时间(h) 8
1 ^1 f# \( R+ H" F' R/ k q外形尺寸 电子装置 1 70×60×35
! Q7 f7 {" l. h" C/ s- o(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30 ' \; U& O. V( }8 a% H1 Y) r
质量 电子装置 0．35 ) I" p, A8 U# w# q0 M5 n
(kg) 测量变流器 0．35 / u) F: d& m4 L# `! Y; J
向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊 ' F3 L. M1 w- G, d: D& [& l
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序
% y0 L: L9 N6 M0 T连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与 ! v: p+ S, p& y$ R; Z7 v0 D; e
钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开
. F5 v: ?. l% z+ B图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图 5 t1 @5 R: y. Y* N% p* F9 a! ^
1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源
F# y% u6 ]0 M( i( {2 W始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必
( l7 c5 Y! C* K须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用
' j& s+ K `+ C1 I9 {的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电
, r! Y+ u. l' J: z( l流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导 . i4 I) C5 P) }( e E. d
线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁
0 q" i% v" T: q/ ^+ r; h7 B! k通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
4 w. o2 c6 t" n0 S5 J9 j) l然后切断电源。
; a4 C9 }; u/ u: e5 z用直流电消磁，可以按几种方案完成。
4 M* Y2 {/ r3 E( Q3 w0 }9 D: s单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～
! y: x: P; h# i* j/ K& H12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同 ' k- Y" ^* i7 P; j5 O( J0 t/ h
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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
2 d5 F: t3 @6 ^7 n! ]* ~# c( c样方法为钢管另一端消磁。
& ^; I4 e* v2 q& w7 f- I2 k当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢
: T5 ?( e$ r4 k& L* Z管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端 " ^" V7 t; }% r1 E: l2 o3 K1 Y
面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图
4 C6 A6 h g' M0 I4 N3(a)方法完成消磁。 7 k' P; f0 |7 b4 h% P
图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图
' [6 e1 R% i! @& Nl一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源 % F3 Q7 S& c3 f& ~
4 带焊条的电焊钳5一金属板片
6 Q9 W+ w+ @- ]7 ~" P7 r& `在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板 * p2 {$ K0 h- [* p
片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装
8 I/ k3 }4 @5 Z- F% B1 V% ]入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短
9 P+ b) N. {" m% g路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之
6 ]! Z8 [& G7 y3 Y% p9 \9 I( B$ e/ |后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过
" R2 I1 c" }; Z1 O+ a% j' Q程。 $ H/ N$ p, q0 P- `& _/ H; J v0 _ J
当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管
, f. A Q: g6 G! g8 s# P端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根 - c/ v1 g- X& [9 E; @2 n
钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿 1 @; K/ }" \+ x
顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
9 \ S3 B7 E% r6 d, c, h; S匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁
8 J& j: _/ k. z+ m工艺往往是最佳的。
% K% d/ a' ?7 g当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成 ! j: f5 R: k( N, W) }* m0 B
焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A
/ a% J, F4 f* w/ J N, j- ]下进行补充消磁。
8 s. q) n6 K, v) Q; Z2 a9 _(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用
) e$ f! ?' g- B( J; w: U# H于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达 . Z8 ^% z( l; t, @9 i
25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方 ; W; Z5 Q2 K: r% \- T0 W$ M
图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图 5 i. U' W- [% }4 f) _
(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁
9 r0 t# }: |$ T5 E, Gl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
# D' i6 x8 ^: Y2 {. v. t3 ?8 A滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器 + X% B) Q$ G/ N' {
法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁
( b" E6 ^5 ?0 }, J# K% l5 Q系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回 ; \& x# h6 m5 B/ g; p! L
路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的 D7 B! d3 M" _' W. q
钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板
0 Z& [6 a, W; a- [4 y8 G+ m(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的
5 [$ ~+ q: g; g( o大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后， & _4 p* @8 d: g4 S+ \4 ~0 k/ Y5 \
钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决
2 ~* e% G) s Y( W于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁
# ?# S/ T. a. }( J7 |9 m( V力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复 3 R+ n/ g! t: o ]9 H, l# @
消磁(有时需要4～5次)。
9 a* [3 X2 T& z' u% e4 i8 {# ?9 ~+ p4 y消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行， 0 o m2 ]- X4 R6 f
推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可
$ z( h% I6 ]& e, K9 A. s9 Q以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。 ( S; ?0 Y; ^5 K
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已
0 M) f n, l* X% {对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特 - ^1 f: L& E* v! p
别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消 " j; [' e6 c5 v) ?0 i E ^( ^
磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段 7 F- n% v4 W+ ~8 f a2 U
的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁
- I1 A9 Z9 X1 e铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁 9 r9 ?! b! ?% p8 w4 i8 U/ X
铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁 2 K, q# p" K) P( K: f
S极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借 + ?/ A5 r& a$ [: w
助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小 , T2 m! h2 N4 D% V' |
(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大 ; @. U d b: h; k3 f
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) N o3 Y7 w! \4 a· 60· 焊 管 2002年9月
$ p% x( i$ ~* C小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦 ; X( x9 Z1 Q2 X6 N1 t
即转换电源正负极来调节。
5 @, b3 s/ F9 M3 v' w# @用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制 % q$ D. \, D4 }: \% R( w k* v( h8 M0 M
造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当
5 V0 e# ] K: f5 d4 ~+ o* r% v- Z磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管
1 N' W1 {8 X: L& B8 m的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检 ! n( Q( r; B1 k( _
查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二
" v5 ~. }6 y+ b$ g( q/ T! D三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必
& Y7 x$ D6 O+ n2 E4 T6 W/ s1 O3 Y须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至 # }5 y' c6 m& H: n
下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近
) O4 ?% E! Y, o$ h0 @消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁 $ O+ t& M6 q! @. Q
时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。
- R- V( F- R' L1 _为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面
w# P, K4 J- B3 E4 ~8 U; \上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆
1 {3 u- t3 {. l, z/ p柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转 8 s4 v1 J, }5 v! P
180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩
+ D; Y$ y/ j% p: [) _& c6 ?2 n$ t磁的大小。
3 K$ H3 x" l" t; c& y& b3 结 论 ( g) O9 y4 M0 J# L- a q
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。
! K1 P& ^7 P, k6 p参考文献 ( |" F" Q7 K; H+ f4 h& d# b
1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—
# d6 `! ?; S. r) oBKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38
& n& t. g7 u1 v～ 41" m8 d' e U- ?6 I4 Q9 |9 ?
1 I) I, B' W0 H6 _4 `' u[ 本帖最后由 奇奇 于 2008-7-9 21:03 编辑 ] |
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