|
|
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
+ B3 f% D7 Z! |7 b4 g俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法
4 t( I! i: S1 l& ?1 [! X9 g& {许贵芝 编译) v% W$ J. Y+ \, c! i6 m
(南京航空附件厂 210002)8 ] l- I( {' n' `" ~
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$ s( G5 z5 s: n2 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。0 v8 _0 Z9 e+ t& s* M
主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺
, R* D- }7 X! ?: R5 D' t2 M1 剩磁产生原因及对焊接质量影响
) S% ~* l. Z1 E: Z2 Y在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有) F' S6 J8 x" i2 A# U: W
时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的0 b$ A( g1 N5 k0 X4 f6 V$ m
形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分
3 `& p* u6 X. g9 f3 ?为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在+ C+ w4 e7 J* |' N! I0 r" U
工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重
3 Y. W. V J0 O7 w机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成7 _; v& a" t- J6 J4 _( Z
无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁8 ]* j" b( M2 n; N0 e: v% e
性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持4 M. I2 w {( c6 f
器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触# z4 W. M: x1 `9 o0 }! O7 Q/ U( i
与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊- z1 |/ O5 I# ^( N. V) x0 g
钳与管子的短路等。4 O4 ~' U, ^- G9 r! @6 i% \7 d
焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的' L) X1 O$ R& G; `' v
困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏4 k, b2 W/ t* n8 f
离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。; f x) R, E: U. v( s+ J5 W2 q
为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁
( r x" [, n5 B/ m, h: x化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊
% q* {7 ?$ y4 M1 r接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁! \/ E% p) U5 y; V
不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。2 c. r+ ]* v [ h5 b
2 俄罗斯管道焊接的消磁方法
T& T {1 _: E5 I在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和
( B9 N7 [) C# V3 T" o0 B* b& d: T4 h修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定
; d' L- J& i' t( E了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代, g$ M: T. s- {# H2 k* Y7 B; o( S
进行类似作业的国内外的先进经验。5 k( i1 G. j* {: ^) n A; ?
2．1 消磁工艺过程
. h0 {$ W5 r2 |2 D/ O针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管; t$ s m' Q& E" g4 F5 z
对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩
c3 O/ D8 n8 z# f, N8 `: p+ f磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和- V: x: `( w! U# S' O
技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接% |$ D% `3 o" u% S" h
的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其$ [! |1 Z% ?) Z: `4 n% r
是否满足要求。
( ? q- y* [2 J. g) T2．2 消磁方法
9 e( F- Y% ?% R3 z' c在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁% D( p: p# a0 I( B, W1 H
方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或
( u3 ]* e+ K) G" P3 f I者永磁铁所建立的磁场方法。% x; r6 g( q+ X- P
分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体1 G( [9 i6 P: d! |, a
条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。& L- f+ t, d1 z: q4 K3 B
表1 剩磁等级与焊接条件
1 `! e& P$ w9 |1 S剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件% k0 S+ X- P! ]0 [# V2 ^
弱 <20 不消磁
+ g" T# \. C; |% U3 i* Z3 {$ Z中等 2O～ 100 消磁4 {$ k5 _$ }% [2 [! R/ E- D
高 > 100 消磁4 r9 F/ ?) _" o4 H( u! z
用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁
% ~3 U( k- N9 r; k8 N0 a5 l L线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢9 G. x2 C' a7 e/ y" B
管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕/ _6 E# E" G: i/ B" g2 {2 y
成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电
1 u' M8 Y. a6 W# ~0 V流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中! p; i1 V$ _( q) D5 ~) ^
包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为500
* g; ]' @8 u( @. [～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应
2 |7 V( w9 r: `$ m6 I0 C有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当- S$ t4 k% i: J) |: i
采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测& D) T1 Q5 J; E/ C! Z
量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借
7 N8 e. o' r6 o! `1 W$ Z助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变
5 k) v- |' H! k4 f压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁2 l* \0 R% Y7 C2 @8 s
时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。$ A- X' [; B! L: E. C% J9 J
钢管的消磁分三个等级，见表1。
2 K. C5 Q- \6 D) |4 h% @2 `# Z维普资讯 http://www.cqvip.com$ R* c: D: [" L/ Q
焊 管 2002年9月
0 J2 ~: ^4 B0 R( ]图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)1 D' o; o0 ~; d3 {+ g& ]
和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图
5 ?6 C0 H' d0 n- b1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线7 C6 i: |* T& n9 I e& W
4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁5 H- f; a3 W$ O9 p1 n' ~8 G* H
消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：
# P% [9 q: ` k7 GH 一(1．2～ 1．5)H !
# _2 Q1 O: E$ n6 f式中H 消磁磁场强度；
7 S2 E7 M7 { z( L7 o/ tH。剩磁磁场强度。5 d. g- c! ~: Y" j3 N% Z
消磁磁场强度按公式确定：, R8 t$ J2 i4 [& B4 p) Z
H — I ·N 7I1 G- e. I4 g" L6 f0 H
式中，一线圈通电电流。A；# s! Y: U8 E0 b& p
N 消磁线圈匝数；: y' @7 V6 `% L, k
L一绕组长度，m。 P! S4 Z* B0 z
为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力( o: o% `/ v5 k; Q& W
计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空
) U4 |' p# X1 q气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。
3 }' ]! ~. `) g) V仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪& s$ e g) a0 | c) \& P1 }& T
表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技6 I) a8 E/ {+ y/ J
术特性见表2。
. r: ?0 u- H8 N2 c8 U% A7 V(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：" h6 l7 C2 p, P/ G
① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方
q$ d- k( J+ q* G& `表2 磁力计技术特性
; D) y% r! R* F" h9 z被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999
. b' }0 R& j6 ]4 H; z灵敏度下限(×10 T) 1% U& l. c& u# w5 f' Z# R
调整工作规范时间(s) 30; J% R1 c# b0 ~
电源充电后连续工作时间(h) 84 Y z- E$ B3 o+ W& k
外形尺寸 电子装置 1 70×60×35
}4 N/ @9 I1 J! K% R. w(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×303 F8 M8 d& |: M" v0 A7 u7 z5 v
质量 电子装置 0．352 C0 ]0 b- \! {8 E! {
(kg) 测量变流器 0．35
/ `% s6 |+ X; s- S向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊
1 W3 e: P/ l; {" m接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序
+ z1 s+ R* i6 j$ m连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与
- [! j, B# G5 K6 D3 Z钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开% J- F. b# U0 D; o1 r
图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图% j9 ?/ @. @ [6 K, D/ R0 {
1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源, m& M) z; H+ f
始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必
) p! E O b7 \! j7 k须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用
* Z; [$ L: Y; u4 L# @的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电5 q0 e$ V- L* g2 x5 k9 g+ _8 y! y9 S, q
流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导2 t( i$ L* u0 Q' p! g% u
线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁
" U# T; a7 ^$ m' i) Z通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，
9 T9 R4 } o* ]8 H2 ?1 \然后切断电源。2 v1 Z7 c' H# o! ^
用直流电消磁，可以按几种方案完成。, S" u- f$ }+ r2 R# z: [
单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～
0 b9 Y8 P7 _9 n7 g7 Z* u' Y12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同
9 Y i, k! U6 q* a+ M维普资讯 http://www.cqvip.com$ J; W" w3 a+ m9 ~. c8 _
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; b3 x8 [* w. L; u: X7 a
样方法为钢管另一端消磁。
0 w- x1 Q( E5 V% [) f: y" @) ]当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢& o) @4 b# q3 r& g8 L( L
管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端# K. W5 |/ U6 D" o
面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图
/ X* q* d }( y* e: Q9 P. s3(a)方法完成消磁。
8 J, C8 U1 T8 ?# z图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图
/ j& b v, v! M1 q( l. f" |3 b( ^l一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源
4 u( C" |( S) ]5 }/ e2 x- T4 带焊条的电焊钳5一金属板片
1 `4 }- q* |* p0 a" j在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板& H3 E+ l0 q- g( q
片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装
, }! j; E! N1 _2 x, m: |9 e" Z入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短1 a$ x' }& C, ?! M1 u* \
路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之5 O p, P9 [" L A% d$ C3 H8 d
后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过8 `' r; @2 j T
程。3 \6 x+ V9 \' X( J
当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管3 Z0 h$ S l$ `# O- v
端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根$ A* B/ W6 P) a4 z, A4 A
钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿
. G5 d. b0 C; W5 q) X) ~% Z! y顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
; d9 N" C9 M4 K& z, A匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁; \/ d. `( w W6 z. C* C- R
工艺往往是最佳的。
) Z8 ]+ W, L7 p& [3 z当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成0 Y! C# A" }) b3 o9 s" I
焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A" F1 M0 Z1 z/ d: l- a
下进行补充消磁。
; ]: U# b# d9 n( h! @' `+ @(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用3 G( W+ z# i/ @" n n
于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达
& a2 F, S, K/ R, q0 h9 _; |25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方
" T- Y, K9 q3 I5 s/ G& _* g8 {; [! }图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图
) k* q) Q. P8 S5 n: V* @5 H) f& b(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁
9 B( s/ A0 o. X% il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
/ ?* @* _2 ?! [+ w' D$ o; Y' X+ 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
J3 Z% a, [' e- l* e法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁
( E4 N6 F! y$ q, {系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回
8 n+ ^" V( L2 ?5 G! H$ u路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的
- Z6 y" c3 V9 ~& d+ u6 m钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板
" h; l X6 Y- ~8 B3 P+ a(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的! y( g7 F, J1 i
大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，
9 |, i+ S r7 B6 D钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决
: W* j- g) s; U) Z于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁
! D" P! R! H' `+ E0 f9 L2 ]3 ~! R力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复
# z1 X( Z/ o. d% P消磁(有时需要4～5次)。
. V+ f& T9 O$ Y6 T5 c$ A消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，
~$ D- @; j* s7 u3 ~# J, d8 q! D+ o推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可
' j! F# S+ ]* G, o7 f; ]8 \6 Z0 ~以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。, ~$ }; X/ {% N# E. }+ a
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已, j7 F- C' E; v" }
对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特/ D1 [# {% `/ b6 }+ \5 x( f+ R5 B
别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消$ k; Z: a. c3 L: n
磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段0 l" D. U* H- y6 T: J! p. D
的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁" r; i9 ^5 f* A% X
铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁) y6 m: {' G3 S2 s$ O; J) F/ D; a( e
铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁
' w+ X4 Q) c0 i! A3 V" v0 I: ZS极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借8 K4 {, A* V4 ~* x3 b' q0 Z, }
助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小
% [+ { O; l& G: ]+ H8 ]5 }(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大8 ^" L# t- }) E& q" R" \; x$ c
维普资讯 http://www.cqvip.com0 m; G4 }, d+ e' p' `/ p0 Y" e
· 60· 焊 管 2002年9月
, t/ @* `: L! D5 a小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦
U9 d4 P4 R6 Q) {. T9 {/ r即转换电源正负极来调节。
5 l/ i' d$ S- F& k+ {% Y- _/ ~用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制: F% R w% {7 a( o9 J
造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当8 Z1 X5 J1 B, {
磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管" [4 y$ v* C) Z6 R- x: I& D
的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检
8 _$ O" v2 u$ @8 t查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二
' R2 @# Z: U" u$ U O三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必! \6 \3 A1 V, I; G+ _" [
须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至' ^) M/ z6 R. D
下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近# `3 j4 F2 J. R- X6 ~
消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁9 ` J! _" G6 i$ C0 `2 V7 X
时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。: S0 {% X) q* X
为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面& u6 P) X$ Q- ~* z6 H. h/ `- w$ p9 C
上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆0 @/ n6 u4 ?+ B9 I/ v% n
柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转3 h2 M1 ~9 ]$ M' n; }
180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩
0 q7 E( K7 u1 N! a磁的大小。6 f) y3 C6 r. K! d$ M
3 结 论- N7 k' h" b1 R% a4 }
俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中. O$ ~$ U; P; r9 I7 H: ?
的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工
: M: |, U3 M% B; e业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。
) ~+ U) r* W- a$ i$ d% P# l: m, [3 d参考文献: [7 ^& y8 K8 r+ w* l. t8 T' ~$ h
1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—
( N% n( U! G- B1 W3 BBKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：386 Q6 B" e" x8 i, o- Y& N
～ 41
" W) [9 i" v! _: n6 }' ]作者许贵芝，男，1939年生，1962年毕业于
4 U2 \5 l/ ~! b3 E$ Z" o5 s" e北京航空学院。中国航空工业总公司南京航空附
% a [+ X6 H" { O+ ^件厂高级工程师，南京市焊接协会委员，华能南京
2 p& I' }+ O6 z+ F9 i4 @$ w \分公司业余俄语翻译。在国内外发表论文、译文数) j' G: K8 r8 i9 c1 M
十篇。联系地址：南京市西华东村12—402。
9 f3 D- b. z5 Y, p4 k0 x(收稿日期：2002—03—21)7 I) S4 B: f: ^$ s
中国钢铁工业协会科技环保部拟征集出版
: o, V9 H' e7 s6 \/ H《中国钢管企事业单位名录》(第二版)& I- [) E" b5 p) W1 y/ j) M- j4 p
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
4 W' u8 [! Z% D5 m1 {$ g. m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
( g8 k* ?6 x1 u- S5 c9 r' @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
) x7 H2 [6 m$ i8 B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
/ D# b8 j0 h8 W5 N# x; H5 {* @9 h- Q录》的呼声很高。
! O/ j4 F) m( B7 l( w9 M5 G7 u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2 ]; a+ I4 R* Z6 m6 k
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 |) ~3 G3 c% 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
* p/ K8 H$ T3 T/ x* s3 |! G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
7 k5 y: A* F: W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" B4 H& c: R8 m; C* H
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
. w+ G# M% u4 A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
; D) o8 ^- r' W. Q6 @2 T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1 B0 x! I$ {% [! w
酌情交付相关刊登刊面费。$ }3 Z" U4 z: H. i4 \/ ]- z
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
4 z6 [) Z4 [* \. W: g( f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$ V& f# |' S( P: _
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
- k- H, l. C/ {6 O& q9 X: u9 r( o' a* c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。! Q0 B6 ?; q' z' c2 d' k; B# V
(中国钢铁工业协会科技环保部) |
|
