|
|
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
7 i9 v) @1 \4 w' u$ t: ^! g俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法9 J. A P# V' Z3 n4 R) W3 s( U
许贵芝 编译7 P% ] u& m- L
(南京航空附件厂 210002)# s& F" l+ q% o" [0 a: g7 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5 D+ _- B6 B3 x" v- p 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。
4 @) V; N( U# h) w8 F6 F主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺& N& ?% ?- L# l2 J4 u! o k
1 剩磁产生原因及对焊接质量影响
2 G; d' N. @) C! F' D) @3 |在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有
) F" m5 u9 Q1 U7 a/ @时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的
- J' k* W7 `/ s+ N3 H形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分' D# U- V9 s J
为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在
6 q' R. u6 ]0 l2 w9 c' M工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重
+ M* Z* v: K: K9 n机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成) ]8 V' M9 F7 d; [# [) p4 G7 [- m
无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁5 ]& }& E; ~6 J! @9 [) ?
性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持: b$ ~, K) u. `' E3 e( U \
器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触8 }% I1 W |$ s4 _8 E8 w
与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊
} A2 ]' ^- t5 }: U2 M$ x1 V. _钳与管子的短路等。2 z) s/ j6 x; W
焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的
3 ^4 ?; S1 m# }% [, R4 A困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏
K+ l( |& F8 b1 `- j" a* n" u0 R2 l* A4 N离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。
4 j9 p* `( P' A8 [为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁
& X8 G' K# L# C0 v# h化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊4 v* G8 }% K" K$ u3 {0 B: t8 m
接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁; e% f, @* F# K7 H
不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。
2 J0 n) A7 k% _$ v2 俄罗斯管道焊接的消磁方法1 J( N- H: d: s* T$ q; Y: U- n
在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和5 H2 `) H7 p0 [/ G9 P
修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定+ h4 U9 a$ e. \3 y K
了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代
6 S, P7 T: B) V7 q5 F进行类似作业的国内外的先进经验。
4 |2 B% n! p2 b' w' {/ ^! {2．1 消磁工艺过程: C. X5 J9 R+ D% p6 f, _- u
针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管: r) d& ]: O, w
对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩 H% w; k4 O1 z, M6 G
磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和
+ a9 d4 v6 R) |技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接
2 n# [- D* W* E4 j4 h8 g4 `! C的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其
; j+ M$ b* r* A" D2 A: D; ~) |8 j0 E是否满足要求。/ E0 y) O( r% C8 V! Q5 q
2．2 消磁方法
8 S" h* }0 s1 ?, V2 i在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁$ Y8 \6 l6 S: \( `8 J
方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或7 |( Q6 M1 D a5 t
者永磁铁所建立的磁场方法。& K; J0 K5 H' {# G, ^8 p- [
分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体" M; _/ Y- m' g* x/ H
条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。 c! T5 r P$ I) _) r/ c9 v. }
表1 剩磁等级与焊接条件
. H- w6 v" p5 ^1 s剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件
; p4 E+ F8 B, F v弱 <20 不消磁
. P% V5 P$ ^. e% w1 T+ t0 M中等 2O～ 100 消磁; ~# g4 T Z- p7 U
高 > 100 消磁
1 H0 f) M) D/ L1 d ^用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁
0 R; g' `; K* G. K7 V% R- _线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢
! C# Z, u9 Q: @$ N管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕3 h; j. B. c( c* b: |
成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电# f- A& L0 Z, n1 N* L% z
流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中
3 S, f3 `4 @+ u( n- z* c4 E: Q( d包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为500! |! u* w# o$ J0 O
～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应* [$ O9 h/ t. w- H F0 S- m
有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当
% f. X& o5 T- n! c6 c9 u- x$ X采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测
) l' U. w7 b0 j( x4 p( e' V8 J2 E量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借) h' l) v4 b1 B$ j9 k$ U
助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变
n/ ]9 E& | Z0 _压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁3 N& ?$ ?' [$ a% Y
时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。
) I7 \6 T' W" M( ] _- I7 }& A) o钢管的消磁分三个等级，见表1。' z: [! |" B1 E! t S1 h2 Y
维普资讯 http://www.cqvip.com
% Y% }3 L+ D3 Y& O7 ], k6 k焊 管 2002年9月
0 S J2 B0 G8 d图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)
! H* f4 L$ H* L; M* H; T/ E3 c和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图" P( w2 f& z0 t ?5 N w
1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线
9 w5 ^; G4 A5 n! C9 \$ C4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁 e# ^" E, Z8 ?
消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：
( f% p4 r% z" d2 J& j' \( z8 MH 一(1．2～ 1．5)H !) E/ _' u" s7 ~0 I8 }
式中H 消磁磁场强度；; u( @: Q. M# s4 ?
H。剩磁磁场强度。2 ]6 I9 r% d6 D+ ~1 C! F9 \# _
消磁磁场强度按公式确定：
1 [ r7 j! J% y, {$ C% _) KH — I ·N 7I9 ]6 \$ ~: ~& f2 E0 m
式中，一线圈通电电流。A；
. m& c* i ] m" d$ X0 ]6 V' YN 消磁线圈匝数；
! ^- p2 M, B4 W- n3 s) |$ ~L一绕组长度，m。$ {& H0 _8 t- a* ?5 {2 M7 [/ [7 ~5 Q
为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力 Q% C% [2 W1 ?% F, L* F
计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空2 I2 G7 h* d. V
气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。
5 `+ f' W8 T' y" L" r仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪
- E- L8 O4 O4 H( k! y表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技2 y- [ E9 J& g8 W
术特性见表2。
9 Z& G. L- E- C0 [8 v(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为： R' @ c& F5 E* u) p
① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方1 R# F# _" E9 l4 A
表2 磁力计技术特性" U1 ?; x# k8 |
被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 9994 n5 q; g) B: d' T
灵敏度下限(×10 T) 1
9 j/ c/ N. ]2 J& y4 R$ u调整工作规范时间(s) 30
, D! M: u2 Z, L/ ?; B6 q; a# v电源充电后连续工作时间(h) 8
. K# L1 {' q$ S, D; E! f$ x' [外形尺寸 电子装置 1 70×60×353 e7 f1 e8 U. J' d f9 z5 ?
(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30 d7 s- K. N; Z0 f* ?# y6 u
质量 电子装置 0．35
, t- @( }( [" Z(kg) 测量变流器 0．35
, Y6 c( S8 N( S8 b1 Y; { D向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊+ V5 Y. G8 M: q( s8 }
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序- c) ]- O0 k& A8 [( r) f& {6 @
连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与2 W; y. V9 g& Z, @
钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开
O( \1 ~$ s& E图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图
/ {4 p, Q2 A+ c9 ^1 F' u1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源8 P4 k9 ]9 \* G' F1 {
始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必
5 s$ g4 i1 s$ g9 f须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用
4 | Y; ^5 o" m# m& V8 f的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电
' ~$ q* Z, M) J- m流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导0 @% d/ D! s9 W ~" e9 p" W
线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁" P) o" k7 i6 ^4 b; @8 ]
通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，! m9 x; I& H' H6 z4 X7 s
然后切断电源。
3 q) f1 E- |- B$ M$ ]用直流电消磁，可以按几种方案完成。
& W F w3 M9 r8 a1 I; b单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～2 w/ C% n% \+ {9 f, t3 H
12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同$ |, R8 ~5 D8 i# n, f& i S% W* C, i
维普资讯 http://www.cqvip.com2 J" ]8 I. ?$ P6 Q* H
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' Y$ Z* n8 Y7 g% T2 ?6 b
样方法为钢管另一端消磁。
* k$ V& S' }9 }& k2 }; @ N当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢; [$ ~; g2 F0 ]/ X e0 s
管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端! z5 O6 `( t! @
面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图
9 h- h x# j2 d3(a)方法完成消磁。
5 h+ h4 x6 z) x- P& X, A7 g图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图
& x0 x$ H, U5 U. k' Zl一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源
( X* M, D6 q( j' n4 _9 Y4 带焊条的电焊钳5一金属板片
+ H3 q( g4 D% s1 ]0 ]" s在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板
, }0 D1 ?( t& R& r. S5 N7 \1 Z7 R片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装
6 U, f# B4 E* f0 H5 t- b% Q入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短2 \# i! d& M- O5 B w$ h K* K" }2 [
路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之
: D2 `2 Z* u+ p后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过
: n6 h( C$ G" K' K" [6 R程。3 ~9 {- M. p+ @4 T& B% Q
当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管+ S2 ?0 a1 t9 }. o( e2 {! L
端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根0 ?8 ~% v3 V2 w1 K
钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿
: O9 A0 B3 F' h% t% g6 {& \$ n$ t顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，
# X# u' t; s- _. V7 n& ^/ B匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁
, n+ r9 ^+ g' L$ E工艺往往是最佳的。7 c9 e/ x& p. ?( O2 A
当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成' m3 ?$ q* Y- g
焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A
2 O+ B& q- g2 v0 h下进行补充消磁。
1 \ r5 Z, r, s V6 Z9 n(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用
. c" f1 C) J" Y6 k1 ]6 s, M于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达2 `# N$ d# f8 g- C& Z7 v
25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方5 D4 ?# P2 L5 j" w
图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图* [* [# \% |6 H; ^3 T! u4 K. u
(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁
- i9 X7 V2 A- T* f9 ul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- R y/ H9 k& y7 ?# K# G9 N
滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器) ?- J) A% C9 H
法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁0 J2 R+ H" O2 y* z
系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回
+ m2 l; q7 y" L路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的
' R: e4 @9 r5 e4 J5 G钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板
( w9 G* _, W z' e0 C& {(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的3 C+ M" i8 b7 O; @& V) m4 I
大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，
: b* {& F v: C7 J, g钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决
$ v3 N6 @/ p7 F5 V& K于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁+ K) l7 ]* ], u+ l* J
力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复% k- \; c) Q5 b: \1 c
消磁(有时需要4～5次)。" g' Z# |7 \" } u6 y
消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，6 s! Q! K" u1 P- o0 T. a
推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可' Q' C5 C7 G5 M3 b% Q0 s; R- b
以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。
' s9 T! I0 j; t(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已
8 U4 u2 `4 A& D3 G1 r$ q O, t( o对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特* h2 r7 l+ g/ V5 F" o, w
别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消
* M7 z3 Z; \. U! P+ p磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段" U! N7 Y. k( b' t0 y8 ~: ]
的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁0 r, D# W0 r% \. k/ i
铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁/ |9 `# E: _1 h) g: g
铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁. U3 Z2 M" ~8 P/ o: A6 S$ D
S极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借
" G/ n8 Y; G9 Z0 h0 |; T助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小
' B9 C9 B3 @3 D: N, d3 P" \(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大* o/ _9 @1 ^: F6 e0 u+ S
维普资讯 http://www.cqvip.com
9 ^- W) F8 S: i· 60· 焊 管 2002年9月
6 g7 X" }/ }" b9 g I小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦# g6 b' Q6 U# N6 y6 D4 J% a4 a8 ^
即转换电源正负极来调节。- v) P, ], @5 k$ f
用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制# M6 A0 t6 V) N7 V, v7 B: ^
造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当
F# Z7 M2 Y% e2 V# F- h& P% F8 z磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管* U8 C* @5 b9 W( C5 a
的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检% `" p& q1 d0 ?. o- s
查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二$ h$ P3 `% Z, k3 I' X! f5 \" R
三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必
: Q7 w6 I j. l须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至
# ` l- G- H3 @& @& _5 S: g) o下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近) w# m0 J- S$ W o) |/ w7 W c
消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁9 b0 Z A; A d4 u' p( g" h
时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。, U: ^. @6 h+ H, j6 G! O7 {
为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面: K4 J7 X% w, ^- Q
上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆% x3 `) o6 o. [4 Y Y; V+ k
柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转( G9 r9 a- g4 U. W8 M9 |1 V7 @
180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩
- n7 k9 [/ X7 {4 u& b磁的大小。! a) B& P) b. |% ]" f- w6 X8 W
3 结 论+ N% p. p! \$ h* t0 s. D* Q$ U# o
俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中
" \$ n0 X: @, ? j7 _6 q的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工1 i" U) t3 H( m0 q
业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时。
6 k- T' [/ m p6 a* t* N! z( v参考文献3 @9 ?7 Q m4 g! A6 }
1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—& y$ z8 d6 n5 N7 F8 {
BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38
) W4 N9 X* s0 Z. A5 U) p$ j～ 41
3 q* @9 v$ E5 I( f7 f( C作者许贵芝，男，1939年生，1962年毕业于3 n: F; ?' c: @( J; M, ~ j6 P
北京航空学院。中国航空工业总公司南京航空附
2 ?* b- K* F& p6 I1 n6 u件厂高级工程师，南京市焊接协会委员，华能南京8 l5 ]2 i8 q9 r/ h4 k
分公司业余俄语翻译。在国内外发表论文、译文数
1 m6 Q, m9 @9 p' \& u十篇。联系地址：南京市西华东村12—402。
& n8 \3 ~# W, C. B1 t! ]; V(收稿日期：2002—03—21)
, h" M. m f: T! Q( {中国钢铁工业协会科技环保部拟征集出版# w& [: E. }8 t7 ]
《中国钢管企事业单位名录》(第二版)
( P9 i1 `, M+ _$ x# f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
5 U( m' d9 c: |, H( U$ f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( u" Q: k, @7 I, b1 `
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! |3 ~4 z! H0 x( k2 N; q
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
( N/ Z: @7 |6 x5 x* o录》的呼声很高。& F9 g# f- u; O+ U: D
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
# q, |; a6 i; }. i0 }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 b4 ~5 `3 `; h# H& A1 s6 q. V5 J
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
& K9 {! O( ?; H+ G9 T7 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
# h, b. \' `& l! {* R- x" {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
9 _% m( o% o+ T. W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1 K3 C' Y2 U& N8 t' y$ G8 Y
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. W5 I* R4 d. Q. r
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/ H w. ~( v$ J3 A& J2 [
酌情交付相关刊登刊面费。
" a: a" D) h/ O4 p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
9 i7 z; B5 w4 N3 W1 c! Z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
& Z2 I; n; P3 r5 V1 c6 \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) i4 O/ m+ {. z; y) d3 J& E
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。) I+ o7 Q" o9 o
(中国钢铁工业协会科技环保部) |
|
