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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 @: [1 w/ I- C5 D1 U俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法
+ C3 O% R$ I) f; v许贵芝 编译
- k' b- W4 k3 m$ e( H(南京航空附件厂 210002) ' e% ~- n* S; M/ ~6 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。 1 A# o6 Z* P$ k& X
主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺 ! g2 n; ^+ P4 p! O5 [
1 剩磁产生原因及对焊接质量影响
2 x) e: T G q2 p3 i; o8 X& h8 L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。
: H0 {" L- r( g# B# l2 俄罗斯管道焊接的消磁方法 / g0 M% X _, X2 K
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。
+ S7 O) i: u; K- v) H0 |$ e9 G2.1 消磁工艺过程
* `- T( k* w7 _( k! n+ P# t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。
3 q1 R% [! [/ Z/ A. T2.2 消磁方法 7 U+ S+ |$ B( l) 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。
/ [) H: X7 B' |表1 剩磁等级与焊接条件 , h$ w0 }1 K o0 T; s
剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件 " e) p" p" j, e6 i c( h' Q, m
弱 <20 不消磁
' W- _0 _ x2 s. G) }7 \, \5 C中等 2O~ 100 消磁
0 M. `5 @( A! d& l! q+ n" m2 q高 > 100 消磁 + Y; F U+ s1 l- Y, Y! T
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
) [6 ]* k0 x% F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。 , `2 N _; J a( v
焊 管 2002年9月
" n: i& C0 v: [$ ^/ J图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)
: W0 ?( M/ c9 z9 a( e2 z和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图
& B5 a4 C- h+ V9 A8 u* B) f$ `1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线 ' c9 b- ?" P" c+ P$ y* C
4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁 , J" X4 e( C, n; Q$ s
消磁时,磁场应该大于剩磁磁场:
F9 j8 P( g# a: b4 C- z* l# ~H 一(1.2~ 1.5)H !
$ @9 `; l2 W _. E式中H 消磁磁场强度;
" F5 E8 W3 T. [; |H。剩磁磁场强度。
$ I; Y6 B Q0 b0 c消磁磁场强度按公式确定: . u+ a' ?: y/ n6 R' g& b) t9 w
H — I ·N 7I
; D3 G }' J, _4 O3 ]4 a) @# r式中,一线圈通电电流。A;
& r+ [7 P* t0 I( `% \N 消磁线圈匝数;
. w( \4 X& p Y9 E4 A- gL一绕组长度,m。
8 c+ j( r$ H+ a' P2 d为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力 ' B( ^" d6 Q7 Y& v
计。磁力计是一种轻便型仪表,用于评估磁系统空 : n8 E- K; Q& {
气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。
( P# W. I- z! [" R1 h/ |7 D j仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪
) Q) ^% l# U6 @& |6 Q( q表的电源为9V 的电瓶内装式电池组,磁力计技 % l* ^4 W1 n) w: O
术特性见表2。 $ A8 e4 ?+ ~; l) E0 S/ K
(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为: : M9 E* }6 [& p9 p- P
① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方 2 A5 K6 r; e0 Z" m! U5 M; K
表2 磁力计技术特性
( H/ Q! }: I9 E a/ V. D被测量磁感应强度范围(×10 T) 1~ 1 999 " @# t- O+ i% |. D
灵敏度下限(×10 T) 1
$ n; u* i5 E% G3 p) ?9 F调整工作规范时间(s) 30 9 a3 r% {/ ~* W& H% `# b7 Y' n
电源充电后连续工作时间(h) 8
$ `8 e. T3 F8 ?外形尺寸 电子装置 1 70×60×35
+ M" ~' V a ~8 I(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30 9 S) E8 n6 t* t$ R" f) E! e$ ?! \* d
质量 电子装置 0.35
: A/ Q) h$ I! ?9 W' V(kg) 测量变流器 0.35
: z0 b. T# R7 z! x向;② 在钢管上配置截面35~50 mm 的柔性焊 0 ]8 U. b, P9 L" r3 y. C
接导线组成的线圈,将其接到一个或者两个顺序 / w P& u; x( l) [ L/ ~' B
连接的焊接变流器,使其形成的磁场作用方向与
; t7 T) R: k6 t( s0 w( b# _: m钢管剩磁场作用方向相反,见图2;③ 在消磁开
- m2 T/ c7 [, \8 A图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图
* Z, D5 j0 v3 d4 v* p1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源 , k& B! _8 w) t7 ~3 w9 S9 ?' ]
始时,电流为8O~1OO A。④ 在消磁的过程中,必 % G+ w9 l" g# `
须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用
0 }5 ^0 G; [/ v3 E的结果(在电源接通时进行测量)。必要时,控制电
% C: X0 Q' y" ^- z" T流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导 ! s& X- B2 Q: K4 ?7 X/ Z5 r( ^8 G
线的方法)。⑤ 消磁结束以后,为了平滑地降低磁
) l7 N9 q; K6 p: n! _通时,应该在lmin内逐渐减小电流,直到零值,
$ c6 X, r D" @( r$ X5 _ S# s然后切断电源。 9 C: s- G# @5 t; @9 b
用直流电消磁,可以按几种方案完成。 4 e' U/ A( u$ N, M" O8 c
单根钢管消磁,先在钢管一端沿外圆绕8~
1 x. ?& S' i+ x$ c6 i12匝的线圈,以最大的磁场值来消磁;然后以同
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! T3 y" t! I/ k9 H+ a4 ]; J+ q6 w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 6 n+ Q8 H4 O% y, Y. b' K
样方法为钢管另一端消磁。
1 J* U) F p r& V. _: [8 z$ y当单根钢管消磁到钢管对接处时,将两根钢 ( @; R/ y1 A- G5 }7 X2 q% r! M% M
管拉开距离不小于300 mm,在距每一根管子端 " q! t0 S' [$ E3 A( d1 z) P) `
面80~100 mm 处绕上18~20匝的线圈,并按图 & L) n1 |: l! a; \% _6 B. w: \
3(a)方法完成消磁。
" Y0 b: j+ V3 K- t7 i图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图 2 `. L. @4 c L
l一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源
z0 z e) a& m/ D. k0 L ^' ^4 带焊条的电焊钳5一金属板片
+ s% C7 b- F+ S/ u* |6 @6 _: j在个别场合下,推荐使用将电焊钳和金属板
% Z2 N6 ]# {8 w' V3 T片接入电气系统中消磁的方案,见图3(b)。将装
/ H1 r" @3 N& k1 s N/ F入电焊钳中的焊条,在300 A 电流下与金属板短 ( w- X/ E- c. {9 |
路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之
) W" C6 m) }4 F1 M* Q后,用磁力计检查磁性,并在必要时重复消磁过 $ S* b" ~! M s
程。 ' N$ M' l* w) ~8 B8 z. `
当对装配好的对接处消磁时,在被对接钢管
9 }, r$ k5 t6 t" u. z端绕上截面35~50 mm 的焊接导线,形成两根
7 x! B! L6 U4 R/ V钢管的共用线圈,见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿 8 N5 y* G7 c& R" `) D
顺时针或者逆时针),总匝数为16~22匝。此时,
[) j! c8 z8 y/ [2 p9 H) s; L7 q匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁 * L% _& j4 {6 R: H: ^
工艺往往是最佳的。 ; C% m7 \$ ~5 Y5 O [) W* K
当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后,完成 + C& z# n; g# v& R4 |
焊缝根部的焊接。此时,推荐在小电流10~ 20 A
- d% l" @9 b( D4 M7 k下进行补充消磁。
$ o( q- m5 Q3 g. R+ e+ d- S* X; i* B(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用 ' O& ^- c; b6 o. T0 i) n
于单根钢管装配前单根钢管的末端,以及壁厚达 : y. e3 S; \( w: Q+ H2 t
25 mm 的已装配钢管对接端。此时,除按上述方 $ r9 g! G: F1 B" t* G0 g; e* J
图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图
# v. q; }3 e ?* N7 X1 @( Y(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁 ' @( ^2 y2 ]& X7 o: e
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
! @" P- m+ g1 x0 v6 D滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器 + x3 s! {' Q3 `7 N4 X- A* N
法消磁以外,还有如下的补充:按图4(b)的消磁
- a* L; i4 B, t/ I) G# f系统图装配,采用1根焊接导线组成的线圈,在回 " L: I" e7 W8 _+ ?( y3 ~1 k+ y6 R
路中接入长0.5~ 1.0 m、直径1.5~3.0 mm 的
9 X1 | e4 p) Q3 v钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板 ) d% E. d" n& i6 |& x0 e
(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的 # b7 s! R1 y* F4 n
大小,从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后,
0 l1 G" V1 g' m( t1 m g钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决
D1 D: K. K9 _* U6 r于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后,用磁
3 O' x* H) ^+ o U1 D u2 v力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时,必须重复
" e' N- w5 h9 B1 z; [. ^消磁(有时需要4~5次)。 7 b2 b ]5 Q7 P
消磁系统的拆除,可在焊完根部焊缝后进行,
3 _1 s4 Z9 H% C, P% @- |推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁,同样可 / C- _8 ^7 G! {* |/ X; O
以采用电气调节器,以便平滑地改变电流的大小。 + {" F! X! Z. o9 H" v/ ]4 y
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已
) P' K3 F/ ]6 n对接好的钢管上长1O0~200 mm 的个别区段,特 3 r4 h+ V, d9 e1 ?* I
别是在正负号改变的磁场附近。此时,个别区段消 5 Q2 i- f( p' O9 m
磁后,应该完成根部焊缝的焊接,然后进行下一段 # a! D+ J# w+ h8 n: n+ Y
的消磁。为了消磁,选用了具有专门结构的电磁
- D; E4 F$ C! [/ y! |5 }铁。电磁铁安装在钢管对接处,见图1(a),使电磁
( p. Q& {2 F2 }& D% o3 H" b: r铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘,而磁铁 6 l) V; G) C6 v. [0 {$ b
S极与管磁性N 极相接。在消磁过程中,必须借 ; E3 a1 B9 g, D0 t
助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小 - I6 w) ~7 A9 S" m) \
(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大
+ {( J2 _7 P. _- W# W, t; f2 v维普资讯 http://www.cqvip.com , U# T8 N! u7 u5 g
· 60· 焊 管 2002年9月 }/ R. V3 g/ t& K- e% g
小来调节,磁场方向通过改变电流方向来调节,亦 2 S' g9 J5 _ u t! i* A4 f7 G
即转换电源正负极来调节。 ! N9 g# j0 F I$ K
用永久磁铁消磁,选用了IoH丑KT5合金制
4 H. M! D Q( L' c造的C形或者圆柱形永磁铁,见图1(a)和(b)。当
: T2 O) E. v6 L磁铁正确安装时,磁极应该和被磁化的对接钢管 5 U: Y" E5 Y9 w l( P
的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检
; e. b# d' @0 W- E0 r6 G# E查。为了增强消磁的效果,磁铁可以彼此连接(二 3 V1 @! ?+ g0 P5 A/ ]
三个以上,其作用相同)。在对接区段消磁以后,必 4 H, }. U+ \% H
须完成此处根部焊缝的焊接。此后,磁铁应该移至
8 p! k* K3 z# y( S$ i4 ]6 w下一个消磁区段。为了增加消磁磁场,磁铁要接近
: e# A1 n& q s消磁处,反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁
8 q9 U& A! i% \* ~时,可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。 ! g' d7 ?* a! K: I3 ]' R; |
为了改变消磁磁通量的方向,必须在水平面
8 T' _+ E+ [: p0 X* ~& K上将C形磁铁回转180。,而装在对接处边缘的圆
+ A0 [; k2 X, @1 @( G" n1 u柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转
# |' _. \4 W. X, t% v+ D3 Z, g8 n, d180。。在每一道消磁工序后,必须用磁力计检查剩 8 C/ \6 R& g& s" M
磁的大小。 * G: V' Z! U& k, F
3 结 论 * v" g4 q5 G7 x* H, `' O
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。 0 M4 [1 }3 Z9 s! K+ G
参考文献 4 S: c5 O# I& V. ]+ }
1 B I1 FPIIHEIIKO等.Op6HTa~I%HO!;I CBapKe c ABTOOFIpecco—
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& k* E1 }7 b6 F, E `~ 415 f, F$ E# G" Y( u
' d# ^+ ]! z* l; }& O[ 本帖最后由 奇奇 于 2008-7-9 21:03 编辑 ] |
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