|
|
发表于 2009-9-23 10:34:37
|
显示全部楼层
来自： 中国北京
焊管·第25卷第5期·2002年9月, Q8 n. `2 v. o' v' g& r- f2 E
俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法
* J. u; J7 ?) B) g& u0 X& i许贵芝 编译+ o# X3 d: K ?# G1 K+ T% m; Q
(南京航空附件厂 210002)
4 f* g7 v: }: x' p% |# ]7 H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2 h* a; s2 @4 O
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。) d0 F" |: e$ S7 p. X) T- u, D
主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺6 J" a4 h3 T4 K6 j
1 剩磁产生原因及对焊接质量影响
" c5 w4 X, \, ]9 \" ]0 O在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有1 d$ `/ _3 a% _! E1 \
时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的+ }- y! g/ {5 R! Y; r4 {4 l
形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分
5 v- E$ E0 d+ o& V6 g4 i为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在. N* {2 g9 X! S# x% N
工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重
5 U+ R- Y$ f& V7 x机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成
3 m0 w- M* @2 s# d- a5 O无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁
- e8 A. @3 c) u7 T" f2 ~7 f& O5 i2 h性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持
6 a! g- j' E- O/ P/ P7 c; Y5 H器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触, _2 [% C' [2 I k+ g7 p7 r* T2 f
与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊
, z7 k8 v& d4 i6 |% Q7 Z6 b7 B8 {钳与管子的短路等。3 [8 N% u- K" w" Z6 U: H
焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的0 Z4 B2 ^4 P( k' f: I, Z& r
困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏& q4 R9 s9 ^9 n3 s' `/ h; D' s
离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。
. t2 e+ R/ M8 I8 e+ ?为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁6 I8 e" X& r& C' O9 T, r
化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊4 j% _( Q3 t+ r6 p
接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁. ~4 W7 T; x! K! l" _4 u5 n! N
不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。
/ S6 p/ @7 U( Z" _2 俄罗斯管道焊接的消磁方法 L, v& c) f( D& t
在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和! D3 I5 B& o$ j, x5 e1 ]
修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定( l: z, u& s# e0 ~: ~$ `
了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代' q4 @+ v. V! v* C0 ?& }) Y: I) d
进行类似作业的国内外的先进经验。
' R" P4 p" y l$ r c2．1 消磁工艺过程8 u6 f' r# A8 S' B V4 W- g
针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管
* p _/ I& Q) Q W对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩
' R- N. p; j7 B* K. D3 |磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和
5 I' c( Y3 [: w5 A技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接! e4 V4 C7 P# R$ P) S, G% X" v
的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其, C9 z9 \) T/ j4 o8 s
是否满足要求。4 s; ]- s; M3 D0 J! x; b) o
2．2 消磁方法8 G5 t- P" M* Z7 k# D
在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁
- v/ W" X7 k5 L, G: F3 S方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或" N0 h! ?* p$ B9 Q- Q- [' ^1 j$ G
者永磁铁所建立的磁场方法。- ?8 m# x# H5 p/ s) H7 T
分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体
" n' q9 |3 W9 E1 f" q; G条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。
$ B; l5 n$ M$ Q1 D表1 剩磁等级与焊接条件5 J1 L) g ^9 R- |! I
剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件
% g2 S$ }/ o+ C0 H弱 <20 不消磁8 s% X: j, g6 `, v" i
中等 2O～ 100 消磁
- \7 ~7 H5 V5 M* w: a/ L* u' o高 > 100 消磁# q# u: J# R" C
用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁7 L6 ~$ s, M, J9 m8 H: E
线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢
0 S4 N2 K, w: h; U3 J/ H9 \7 z" x管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕
0 C$ o9 p4 a6 l( H2 c; h u成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电. b4 u/ W n4 w- M5 Q9 O8 T
流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中
1 D/ T& X- N+ S. U% g+ Q包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为500* f- ]" q. `$ x0 s3 L" K8 e% s8 R# C
～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应4 A9 I5 L$ T& P2 Y& L
有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当0 p" [! u$ A3 v) c& z7 `
采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测 g. z+ b' O1 R* m- }, W
量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借
4 }& y$ @& \4 `, t6 P& L* u助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变6 E1 c$ M! J( e6 ~5 w/ f
压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁
# u0 E7 v5 ^. J# r( j: T+ g时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。7 v9 \7 Y; V0 E! ~' N- Q$ m" W
钢管的消磁分三个等级，见表1。; ^" O& J/ ]% e& Y, Q
维普资讯 http://www.cqvip.com" p6 P- I6 r+ V: i: B
焊 管 2002年9月4 C7 \# Q0 J5 i& ^1 @1 r+ @2 ?
图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)
7 h z, q L0 d }7 H, y和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图
; _) m$ U7 _. \( P& G- r) M1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线
# x! L+ q( x) M7 i0 r* E' f4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁
1 ?$ ?1 I) q" n' ~1 V, Y; S8 ~消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：5 k# a5 B& w; Y6 i) @( f" O
H 一(1．2～ 1．5)H !* O/ f: x! S e& ~
式中H 消磁磁场强度；
1 ~2 e0 l! e. ]* v: A2 f& G' HH。剩磁磁场强度。$ @' m$ _, S0 u p8 ]5 C
消磁磁场强度按公式确定：( l4 _, k6 L t3 \; M
H — I ·N 7I
; @5 Z, y/ Z- K6 S; t3 E9 E9 q: ]式中，一线圈通电电流。A；
9 |# U* |# g$ G3 i5 ^N 消磁线圈匝数；) s' R+ ~4 h' X1 e, p' Q
L一绕组长度，m。
( R& ^- E6 y! D. x) {为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力
; W& B% L5 E. ~2 S计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空. K7 F9 k3 Q9 `- R
气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。# O0 b# g8 X" U" h' ?2 G1 ~
仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪9 f* e/ s5 Y9 Z2 m6 Z' `* N- Q! V
表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技
6 O- ~5 i7 h# L) O7 _- M M1 |* l6 e术特性见表2。' a* P9 Y- w V+ ^) M T: {
(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：
" C; U4 |5 i; y! U! T1 |4 C# J1 n① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方: j/ z7 i6 x" K" U8 t
表2 磁力计技术特性
3 e+ X4 [/ r* K! I, ^9 A9 e被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 9997 z1 r: C0 J2 f9 b: b
灵敏度下限(×10 T) 1
& L! [+ n4 _, @/ A调整工作规范时间(s) 30, z4 W& {+ v' Z/ A; n9 k
电源充电后连续工作时间(h) 8
5 H" z. z' l4 _+ l6 P, f外形尺寸 电子装置 1 70×60×35$ a" Q$ R. J2 S1 [, r( w5 y4 F
(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30
5 k& m" y# [2 _6 S% E3 V) E7 }质量 电子装置 0．35
0 p" @1 j5 e3 v(kg) 测量变流器 0．35) q8 |6 ~# a1 ]
向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊
" S# H3 A9 `, w7 J. \接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序0 a4 ] B& U# F
连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与
1 b: c3 ]* v. z' z9 C* q! C钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开: S: h( k: B" g
图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图
* K( m. O: C: M6 X) ]1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源
9 I% M( o; K1 u5 i始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必
9 b% _$ i- }. | c$ O须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用: ^' X) h+ w4 W1 l, i
的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电
0 T: p1 E: u" L1 X) _5 z流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导
' k8 g* Z! {$ e; O! j8 o7 D线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁
8 S1 i& o, G5 p5 U4 v( [通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
5 s$ { H$ J& c9 G' X/ [* R$ d然后切断电源。0 o) i( `5 h0 l- G
用直流电消磁，可以按几种方案完成。
' z* o1 f% r. G$ Y' q单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～
4 m$ W* a1 ~9 G$ S5 ^9 o12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同' _( t) U# \1 A3 G9 I
维普资讯 http://www.cqvip.com
2 Y+ L% J+ L9 I4 Y, H. Y- v+ x2 F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 q* U c ]# p: \样方法为钢管另一端消磁。6 S! d: I: ]3 u7 |& {* v6 M
当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢% Q3 I' N( l' U. V8 ^; _
管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端
/ G8 i4 x" l. q( a面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图+ T4 o5 x! }2 Y) [* [4 B
3(a)方法完成消磁。
" F+ J, r; l m0 c0 w2 E图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图& W% s9 M& j8 _0 G& y: L
l一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源
: p: @" K- G* @3 Z1 S4 带焊条的电焊钳5一金属板片+ B, c' g' d+ Y- b( a
在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板; l" ~& A$ o1 R1 D" j0 ~6 _
片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装# s+ n7 E9 k' m" F+ ?6 N: h
入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短
% w; a6 t5 B( S4 [7 r路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之
! f( f3 S6 G- d! }9 J1 U3 k后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过
. h0 j8 Z+ `2 L& v程。
+ C6 Z, Q* o, j8 | ?当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管" e$ x2 F. X8 u; @9 F7 l/ C9 b
端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根 s: T& ^0 w; ~; N- R: p
钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿; q$ U$ j, D& ^! E5 ~+ K: `. r
顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
[4 O# X- b) Q4 h8 k$ N匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁
0 ~4 z; b! E4 Y: F6 Q% E工艺往往是最佳的。9 E) M- R6 C2 p. I/ n, Y+ x! x
当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成3 ~7 n$ X, B. q( K7 c: }
焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A
* i( d5 ? ]+ `9 b' H2 C下进行补充消磁。
! U x( b9 B0 }: w. X( {(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用
# v* h5 }5 h) H1 W' }于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达+ |1 D9 g2 `8 E) V" O* b1 O
25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方
$ B- N, d" K7 r6 I9 R* [5 S图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图
, C& R. \* k) v(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁
4 h9 u8 |& x3 R; B4 [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 t$ g! x) {0 I* F, R7 S W. 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
6 t9 s6 u$ N2 u& k! b V法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁# w7 @& f9 Q9 D1 U+ u3 K
系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回0 X1 M, q. r, E, @
路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的
J( e7 _ p/ p, ]钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板
8 t3 y4 O/ s4 Y0 @2 G(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的! m1 L4 Z9 N/ _/ q1 h+ K. {
大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，
, j1 @$ _9 v" w; X! _钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决
7 W* V. t0 X5 R! }7 ~于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁9 R* J8 {8 T/ z0 b
力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复
3 l9 i6 k$ u- S2 q$ {, g6 s( R1 R" h消磁(有时需要4～5次)。# y# z/ Q2 Z; V, \/ A
消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，
) B5 Q9 Z- V3 y推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可
" c; @$ W. {: ]2 Y! C* \' \" b以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。
" o2 `( @: a2 P8 f- `* J6 @+ \(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已, W" @) r# e: M* A& ?3 [4 B
对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特
" ~3 b2 o2 j1 B别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消: T5 X r& y# R- ~/ I* s
磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段
8 g' p' e& _6 Z$ W X的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁; F4 H4 }$ o* y6 U( a
铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁
) k, t' Y% P% l/ A铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁
4 D E! A \; jS极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借( F2 F# j+ g$ \
助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小7 X9 ^% ]6 S8 }2 m
(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大
/ R. p5 Q0 U& i5 E( \维普资讯 http://www.cqvip.com2 s$ K8 |( \; p% E
· 60· 焊 管 2002年9月% h( M5 c% X4 k" r$ L5 L
小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦
# h+ ~' }6 ^# p! b8 G$ f+ l( i9 F; Q即转换电源正负极来调节。 R- e( U$ A6 p5 D
用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制
6 R8 O. k* \4 ~) V6 U造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当# K2 z, A. P7 T9 v4 s; H( @5 f
磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管
' ?. g4 S" n8 d5 m4 K3 [的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检
9 q3 O4 m; C7 j" ^查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二
1 E; q1 v$ n; }- @$ G三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必
/ C& J2 v+ z2 S# H须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至
5 F R& R' n3 D) @1 |! s) g下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近: m( f4 d$ [+ S% B2 L$ w; u: A
消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁
5 d* N Q5 y" N$ j7 Z* v; J, B- h时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。
' [( {; p5 I8 l8 a; v; e6 S为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面
4 R) v9 b0 |2 ?上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆
$ a( v. ] X( S' p! j柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转# P, v2 W! u' x% ~& A$ U7 d
180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩
! b' h# O% F; @5 Y7 r# R0 q磁的大小。0 B7 k. p: t4 c" V7 \ ~) P
3 结 论
# F- }. G: u; D7 F; e @俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中! `% `4 q. j8 `5 I4 ~
的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工
9 }; Y& D3 I( s9 L4 C5 b业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。
7 [% [8 z0 V- n' y$ X/ E- d5 N参考文献5 P L' b" o! |9 q- {7 w
1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—, y8 o2 V) h" {/ u
BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38
/ `8 w. N8 I% \& M～ 41( A, S9 n7 X8 B% S! R2 i5 t- j
作者许贵芝，男，1939年生，1962年毕业于
$ A+ N0 T. ]9 B% A* m; @/ }+ O" M北京航空学院。中国航空工业总公司南京航空附% J$ N! I L/ ~6 E2 x
件厂高级工程师，南京市焊接协会委员，华能南京
1 h, B2 }5 [; F分公司业余俄语翻译。在国内外发表论文、译文数
4 G+ v) }9 B4 v" h十篇。联系地址：南京市西华东村12—402。8 {0 W. w& }) z$ X# _
(收稿日期：2002—03—21)0 y9 h: u+ N9 f# z6 {6 V
中国钢铁工业协会科技环保部拟征集出版
+ F3 s. ^1 O$ }/ g《中国钢管企事业单位名录》(第二版)
4 x6 H6 A" j5 } K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$ }& n$ ~) b/ p4 c; C* Y6 [4 K
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& l+ I: [7 T% B9 x
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
! U3 p* _3 T0 J9 ^6 b, p# ^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( r6 v3 u: z* o$ d8 I7 H
录》的呼声很高。/ z- Y/ k* t% v/ T. o
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
0 [7 L9 {# c. c. ]" V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9 k- V6 |* |9 C2 _* I' j# C' ^% U5 X7 h
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
7 B& l# U) Y, G2 Q9 l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
4 P7 Z. z+ R1 {5 ?7 ]% S+ z1 ~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
2 V$ N2 G( L4 a1 V; ~- p F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 e, T" v" ^) f
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 ~$ M; G l2 g4 j3 c$ h
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
7 ^, `$ Q5 D+ I6 c. f6 b( Q C酌情交付相关刊登刊面费。3 e* M* g X; ]3 J. K$ L% ~( b
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
% |, W& m0 Y. v4 Z9 {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
, L5 W, O W/ R3 j. S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
; U0 Z2 V0 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。
0 q) a F$ d; v(中国钢铁工业协会科技环保部) |
|
