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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( o& G5 s0 T5 V0 I" s
俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法
; i: t/ Q3 e% V4 O0 x7 V O8 o许贵芝 编译; O+ a- W# ~3 N& C3 k! N+ z& [8 x' O A
(南京航空附件厂 210002)* C( |9 B( F0 Q# u
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4 [3 T; {8 j* x7 c5 j0 c' j3 q# p
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。
- |, s0 d8 [9 \* g1 j+ c主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺- x! }3 F a/ i/ f. L# C( q
1 剩磁产生原因及对焊接质量影响
/ {; z% k H& n' v9 f* O7 R* d0 E在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有: y: O1 S( d2 a
时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的
2 a- h& u, h& @7 _3 I5 ~0 T) B# Z形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分( a1 O" P; z; _9 U3 E5 J: }
为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在
$ V" L8 A' a7 A工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重
/ X! ~! B/ a7 M& N& w机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成( _& x H' ~( g5 o. O' ?8 w
无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁+ c% @" g9 {' l
性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持9 O: p7 i+ g" [! ]7 G! X
器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触% C/ p& ]7 R3 `/ v/ G
与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊
7 b$ L5 E w/ J( E0 v钳与管子的短路等。, e8 r8 n/ X1 v
焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的9 \+ b) k# R3 ^1 `# l- f
困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏
M1 O/ o2 r: n9 ^& Z' k离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。1 ^4 z! b# y$ f1 h
为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁% a, w9 G5 `3 j6 s' q0 K
化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊
# F9 O) k3 b! X& ^接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁: \7 c+ k( [6 G: \9 s; l
不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。
+ h3 C! o2 S( R2 俄罗斯管道焊接的消磁方法- s$ s+ |, A/ d7 _+ _
在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和
7 e5 `8 n# b7 Y修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定
z. r6 x* l4 y+ D% C( n了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代
9 e8 C9 F7 e! N/ @9 g, x/ w进行类似作业的国内外的先进经验。4 L' z* g# Z0 g$ L$ u h% N
2．1 消磁工艺过程
: L4 w' \4 ~: a4 f针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管
4 P+ l* B0 `- Y& \7 w! B对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩
( s9 U+ J; {; [* ^% F7 V磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和
! f7 B+ u7 |/ g9 M4 p$ l8 N1 [技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接
! ]. T* g: U) Y# {* |的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其
" X( ?( u. m! I, m7 i$ D是否满足要求。. o* [& E. ~( G' e
2．2 消磁方法
1 }, ]5 y3 y( Z4 r在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁0 x% W I) L) `0 `5 w1 }& b% L
方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或
/ S: W3 W2 }( G; G. f$ _者永磁铁所建立的磁场方法。
+ l p7 W: p7 `( Q3 V( y$ n- j分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体
! u$ D" E1 H& j. c% l$ B条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。
* Y4 m. J) F# \表1 剩磁等级与焊接条件7 B- O- w4 ^" G9 s; C0 x9 Y+ R
剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件
3 g" V% b) ^& v2 R( v弱 <20 不消磁5 J) g5 e2 v) T! v- h3 K9 |
中等 2O～ 100 消磁
% v6 v( Y& }$ I3 b: n高 > 100 消磁: z; P! }3 W9 |8 _. E
用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁; Z; |, G* \2 X Q5 k/ B! f f
线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢( H* q! e7 s+ v( }
管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕
" Y+ M, x5 H0 Q( {9 k成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电
4 w+ ?' x% {, [: p5 H* Q流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中0 m O3 X, {) O
包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为500+ x( }' P" P' @+ G5 P1 Q0 o8 J
～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应
N6 O4 v5 c0 z; y有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当
: Z7 ], F! p; k* z1 U) i采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测# E8 j3 u9 t/ n# u
量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借% |; z5 H2 z6 j9 w
助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变& q# g. g! `& z$ f5 A) ^8 Y
压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁
7 j, A& M9 \& a$ M8 Y+ a) E时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。
3 o/ N2 w w( o/ R z/ b钢管的消磁分三个等级，见表1。
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焊 管 2002年9月
2 Z% k; k7 x) H' r4 R/ ^3 g图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)
6 e" M5 t$ K+ B# R, [. B7 p和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图
9 U) B+ ]4 j9 t7 _" X$ t* T) O1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线/ x. M N! a. H) p6 f1 B
4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁
' U3 w/ P$ F% F6 i! M消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：
; v; {- g+ f: f: A3 l9 oH 一(1．2～ 1．5)H !
$ J7 D9 a- i1 ~' ]! u H式中H 消磁磁场强度；
1 X& {& E: c) z6 y5 |H。剩磁磁场强度。3 Y1 d) Y- b/ G0 ~
消磁磁场强度按公式确定：9 B; f& W% i; L5 E7 [# r$ Q. A2 Y# s
H — I ·N 7I( D3 Q) A- s% _* c$ P* {
式中，一线圈通电电流。A；
' A5 Z% s, O# c" c. RN 消磁线圈匝数；* t$ C! A' f; y, {2 k
L一绕组长度，m。* r, y$ K( D+ R6 q, y/ b0 X
为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力
8 f8 ~+ R; L! F9 w计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空
# \8 @( \3 x. I气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。, ]) c5 B j5 T6 k8 a
仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪
3 y. T; \ _7 ?, Y6 B. L- n表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技* e( v) b9 |* O+ s# ~4 B# k
术特性见表2。
S$ x+ P* e9 L* \( ?(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：6 Y7 x( y6 S+ L. C+ b1 R2 t+ H6 r
① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方: E+ Y. u) }& ]2 t$ i2 v
表2 磁力计技术特性
4 b, k2 H7 a0 E$ Q& X2 Y* @6 j" L被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999. t& c0 l* t* _2 }
灵敏度下限(×10 T) 1
$ `/ f$ j( d: ^5 a调整工作规范时间(s) 30
9 S: t, H, a0 O4 o电源充电后连续工作时间(h) 8
* k; a& _! h- {& M外形尺寸 电子装置 1 70×60×35
( B0 ~$ x5 x- O) S! l) w(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30% b& H2 g' y' Q6 |$ X. G7 O9 W$ G
质量 电子装置 0．35
; Z+ i4 {6 T" I6 U5 u# N2 v(kg) 测量变流器 0．35* [0 R1 C: z. I4 f% p4 r! e" p
向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊; W- j4 z% E* S k e% q5 B
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序
# E. `6 B) m1 ]9 @! C F" m连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与( h, `6 L! K/ k( b; l9 o
钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开6 K0 t1 H' L' U
图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图
2 T) E) [ U' r. B6 d) c1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源
. j1 y$ \7 w7 T! }2 j- i% Y5 s始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必
% {! q* i( j- M须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用( V& ~& r2 g( e$ v8 t
的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电
* V; [! l9 C2 S& I, ~. j. u9 v5 I流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导& r6 c2 q6 u+ X+ C7 D
线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁- A- i" X- N4 {; v5 X T
通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
. L8 c( k6 O7 F1 X然后切断电源。
+ [, e+ I' z9 O, Q用直流电消磁，可以按几种方案完成。
$ r9 h+ `! x! h( V4 S$ U4 ^5 t# P单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～3 w E9 w1 Y0 P( W& b. m
12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同
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7 M% w% ]0 L7 R3 k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
* X) C+ C3 g# k* K' A样方法为钢管另一端消磁。
/ j$ N8 i' p5 ^ ?0 h1 Y当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢
; |1 Y4 [* \! D; N. c管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端3 C9 M1 O" u, P
面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图
! ^8 M; X$ e, A6 `3(a)方法完成消磁。
2 O, p w1 R- G图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图# Y" ?2 I- t, D& p! a6 {
l一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源, {) H. D9 h: v9 t6 k5 Z
4 带焊条的电焊钳5一金属板片6 b5 g9 m5 n: L2 ^
在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板
% P7 |- O) R: ] J片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装
% ^* |: L' I! u1 Q: c' v8 N2 u B入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短
+ E' w7 p% _, A& p路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之
# N0 I, N, p* K$ _3 b- V后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过8 h6 K- i, o( N: I q8 v5 M7 @( G
程。( H' q4 o! p; T( k7 u7 O& L! z! e
当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管
, }* z, d% R* ]' r! y$ h) K端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根
; m2 R+ p4 d3 Q/ b$ m' v, R6 N钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿
' u9 u4 n. i/ E, s1 Y; P顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
% e# Z" ^8 a3 n( b匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁
2 |6 _! P }9 Y, t# N$ |工艺往往是最佳的。6 c! u. x/ K3 K' S7 G8 m* U/ ?
当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成) P) a3 L6 W& c& _& T% p1 F; M
焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A: Q9 {- z3 @; r9 U9 s# f
下进行补充消磁。' Z5 P3 V& |1 ?/ m$ s! J* `
(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用/ M& K* r9 |8 i3 Z" M
于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达, D# J- f: S1 K, r$ V
25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方: l( {! ]* D3 F) V
图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图
& S+ V1 Y9 ?: I0 Z6 v(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁; W, o5 N. `: ]# K0 q
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4 M9 W6 X' k" @! O2 f" E, f4 a+ U
滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器% ^/ N: m4 D5 ?9 u5 B9 U9 {$ i
法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁) Q8 p& Q0 ~1 L# o& F! }, O, X
系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回
0 C: p& {# q: U路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的
/ d# C# q% x/ q/ S钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板$ S+ h1 b7 c# m, F
(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的
9 w! l+ r, b/ \* G, A" L大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，1 f5 `3 D0 H" u o
钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决& {0 M) j1 y6 X8 b3 Q( _+ E
于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁
) z9 u/ ]8 r: [) o( O" |% x. t j1 y力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复: j# m/ Y6 |( m+ e/ |
消磁(有时需要4～5次)。
5 g. u. _/ b0 [: t. X* `5 [ s消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，+ C, Q& M) r/ _: z3 N1 |( q
推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可) D* W4 N' t: w
以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。7 @% O& W& h, T3 g3 S6 T( P
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已( J- I6 H7 Z' ?/ ]
对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特 C+ i2 }& S' j3 V' m# A
别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消
# E2 x9 t- g* @! X/ B# | {' d磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段5 s4 b: c: c9 m% \! i
的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁
9 v; m" n7 m* `4 O, Z铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁
7 R; C' f. i- N7 R- E: L铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁
& t& B9 A) W# [4 n9 P( KS极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借 B% l' X" T/ g0 x3 W
助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小
9 y; S# T- E& E9 C a. |* v5 k( \(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大# o) H6 ]- }' ~ S' S
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· 60· 焊 管 2002年9月
% Z: H; ?$ z# \8 q小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦/ a. G1 G$ V( f
即转换电源正负极来调节。+ e' o+ V9 _: m. R: G" z7 q4 e
用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制4 @; \. X3 s, E% |8 ^
造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当
" D3 |" N7 }& U- P5 v6 b磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管
0 W: Z2 @, H! j2 ?的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检9 `; n U7 f; U9 V! N' _7 g: j
查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二1 ~0 q8 x4 f% L1 b. w
三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必2 W+ t. [/ n# A- e4 t2 E
须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至
- N$ I# M% H0 k下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近
0 t6 m* J- b: `/ a' z' n6 y6 X1 h6 E( p消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁
1 u5 x" E$ j+ h5 z8 _时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。; {- C) ~$ D* \. H1 y
为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面/ o z5 U% D4 C# v+ E) y- n2 d: c
上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆" }* s9 K5 W: V) r5 r) P
柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转( e, H2 t8 f; j2 U* ~0 ^
180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩3 P& `1 W1 X, F
磁的大小。
, H# j7 z, R5 U. r3 结 论& @0 q) t2 Z( t( n: U
俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中
( p0 A+ O' V' D( F) |, S% p的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工' w7 |5 W- O5 |- V
业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。# i9 r5 ?3 I) {* \8 l/ Y
参考文献0 B+ l7 Q& H& F o1 F
1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—
: N, _9 f0 x* J3 ~4 ]- H/ O1 fBKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38# [. `9 |' n2 A. Q7 H
～ 412 O4 |2 ]) Y% L0 ?
作者许贵芝，男，1939年生，1962年毕业于
5 j) E- f' v @+ J$ W北京航空学院。中国航空工业总公司南京航空附# |' c! J6 u, {. h( X4 C5 ?5 @
件厂高级工程师，南京市焊接协会委员，华能南京
1 I* N+ h* m g/ [, a分公司业余俄语翻译。在国内外发表论文、译文数# [" Z9 t3 d3 @
十篇。联系地址：南京市西华东村12—402。/ s% a+ R& Z: E0 R. [2 H) f
(收稿日期：2002—03—21)
% K! M& w a% `6 X( Q中国钢铁工业协会科技环保部拟征集出版
; W: k1 G% d+ D6 O- ~6 N《中国钢管企事业单位名录》(第二版)
" ?4 ? T/ F S' U. }- h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
+ b: B& I u- ~) c* K5 ?9 l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
8 y( Q7 q( |. j3 F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% ^0 X* u3 z0 O! Q" o( ^4 ^
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
/ t$ i9 n) R' Y! j/ q! V录》的呼声很高。
( v% B( J2 {, z$ q0 X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: V1 w2 z& Z# t g% l! h5 p8 x; x
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. `0 R, ?5 g" V6 e
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, t! k) o5 T( O1 C" z# v7 u4 \
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* ^# [ I* M, j2 p# T# M
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
7 [$ K u Y/ L7 t3 g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8 j; T5 r7 O- C6 k
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
1 Z3 @2 F3 t) f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8 C) k1 {0 ^0 I0 ]* |- H
酌情交付相关刊登刊面费。
7 U& K4 @, d' [, a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
; c6 u7 o& l# }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- b- |+ f* H3 \) M$ }2 Y" l
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
7 h# w9 g* @. _2 R0 E5 H# q, T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。
6 X+ ^* U; d2 y+ c9 r# _(中国钢铁工业协会科技环保部) |
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