俄羅斯管道焊接前的現代消磁方法

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俄羅斯管道焊接前的現代消磁方法

俄羅斯管道焊接前的現代消磁方法
許貴芝 編譯
(南京航空附件廠(chǎng) 210002)
摘 要 分析了鋼管中剩磁產(chǎn)生的原因及其對焊接質(zhì)量的影響。介紹了俄羅斯管道焊接
前的消磁工藝過(guò)程和消磁方法。生產(chǎn)經(jīng)驗證明該方法實(shí)用、有效。
主題詞 管道 鋼管 焊接 剩磁 消磁 工藝
1 剩磁產(chǎn)生原因及對焊接質(zhì)量影響
在建設和修理煤氣管道進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，有
時(shí)會(huì )出現磁偏吹影響焊接過(guò)程的現象。磁偏吹的
形成是管金屬中存在剩磁的結果。通常，將剩磁分
為感應磁性和工藝磁性?xún)煞N。感應磁性常產(chǎn)生在
工廠(chǎng)制管的環(huán)節中，如：金屬熔煉、采用電磁起重
機進(jìn)行裝卸、鋼管在強磁場(chǎng)中停置、用磁化法完成
無(wú)損檢查、鋼管接近強力供電線(xiàn)放置等等。工藝磁
性常產(chǎn)生在進(jìn)行裝配焊接作業(yè)及采用磁性?shī)A持
器、夾具與用直流電焊接管道時(shí)，如：長(cháng)時(shí)間接觸
與直流電源相連的電導線(xiàn)，導線(xiàn)裸露段或者電焊
鉗與管子的短路等。
焊接帶磁性鋼管時(shí)，經(jīng)常會(huì )看到電弧引燃的
困難、電弧燃燒穩定性的破壞、在磁場(chǎng)中電弧的偏
離、液體金屬和渣熔融體從焊接熔池中的濺出。
為了穩定焊接過(guò)程，改善焊接接頭質(zhì)量，被磁
化了的鋼管在焊接前要進(jìn)行消磁。應該指出，被焊
接的鋼管要達到完全消磁是困難的。所以，當剩磁
不足于影響焊接質(zhì)量時(shí)，便允許進(jìn)行焊接。
2 俄羅斯管道焊接的消磁方法
在野外條件或半成品基地里進(jìn)行管道焊接和
修理時(shí)，特別需要進(jìn)行消磁。俄羅斯有關(guān)部門(mén)制定
了相應的管道消磁工藝文件。文件中包含了當代
進(jìn)行類(lèi)似作業(yè)的國內外的先進(jìn)經(jīng)驗。
2．1 消磁工藝過(guò)程
針對焊接前的消磁，制定了單根鋼管和鋼管
對接處的消磁工藝，包括以下內容：① 確定鋼管剩
磁場(chǎng)的大小和方向；② 選擇消磁的方法、系統圖和
技術(shù)手段；⑧ 用選定的消磁方法對鋼管或者焊接
的對接處消磁；④ 檢查經(jīng)過(guò)消磁后的剩磁量，看其
是否滿(mǎn)足要求。
2．2 消磁方法
在已制定的工藝文件中，規定了以下的消磁
方法：用直流電或者交流電，以及借助于電磁鐵或
者永磁鐵所建立的磁場(chǎng)方法。
分析剩磁參數(見(jiàn)表1)，結合施工現場(chǎng)具體
條件(例如給定的裝備等)，選擇消磁方法和系統。
表1 剩磁等級與焊接條件
剩磁等級 剩磁感應強度(×10 T) 焊接條件
弱 <20 不消磁
中等 2O～ 100 消磁
高 > 100 消磁
用截面35～50 mm 的焊接導線(xiàn)組成的電磁
線(xiàn)圈來(lái)完成直流電和交流電的消磁。導線(xiàn)繞在鋼
管或者兩根對接的鋼管上，根據鋼管剩磁大小繞
成匝數不同的線(xiàn)圈。用直流電消磁時(shí)，必須采用電
流為5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或變流器，其中
包括多工位的。用交流電消磁時(shí)，采用電流為500
～ 1 000 A 的焊接變壓器。所有被采用的電源應
有遙控和電流調節裝置，允許采用鎮定變阻器。當
采用焊接變壓器消磁時(shí)，推薦使用輕便的電流測
量卡表LI一4505、LI一4501等來(lái)測量消磁電流。借
助專(zhuān)用的電磁鐵消磁，要采用焊接整流器或者變
壓器作為電源來(lái)進(jìn)行，見(jiàn)圖1(a)。用永磁鐵消磁
時(shí)，則不需要電源，見(jiàn)圖1(b)和(c)。
鋼管的消磁分三個(gè)等級，見(jiàn)表1。
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焊 管 2002年9月
圖1 用電磁鐵(a)、C形永磁鐵(b)
和圓柱形永磁鐵(c)對對接管端消磁系統圖
1一被消磁鋼管 2 電磁鐵3一焊接導線(xiàn)
4 直流焊接電源 5一C形永磁鐵 6 圓柱形永磁鐵
消磁時(shí)，磁場(chǎng)應該大于剩磁磁場(chǎng)：
H 一(1．2～ 1．5)H !
式中H 消磁磁場(chǎng)強度；
H。剩磁磁場(chǎng)強度。
消磁磁場(chǎng)強度按公式確定：
H — I ·N 7I
式中，一線(xiàn)圈通電電流。A；
N 消磁線(xiàn)圈匝數；
L一繞組長(cháng)度，m。
為了測量磁性。推薦使用lIMI1 97 X 磁力
計。磁力計是一種輕便型儀表，用于評估磁系統空
氣間隙中脈動(dòng)磁場(chǎng)以及漏磁磁場(chǎng)的磁感應強度。
儀表由測量變流器、電子裝置和充電裝置組成。儀
表的電源為9V 的電瓶?jì)妊b式電池組，磁力計技
術(shù)特性見(jiàn)表2。
(1)用直流電消磁用直流電消磁的過(guò)程為：
① 借助于磁力計確定鋼管剩磁磁場(chǎng)的大小和方
表2 磁力計技術(shù)特性
被測量磁感應強度范圍(×10 T) 1～ 1 999
靈敏度下限(×10 T) 1
調整工作規范時(shí)間(s) 30
電源充電后連續工作時(shí)間(h) 8
外形尺寸 電子裝置 1 70×60×35
(mm×mm×mm) 充電裝置部分 70×70×30
質(zhì)量 電子裝置 0．35
(kg) 測量變流器 0．35
向；② 在鋼管上配置截面35～50 mm 的柔性焊
接導線(xiàn)組成的線(xiàn)圈，將其接到一個(gè)或者兩個(gè)順序
連接的焊接變流器，使其形成的磁場(chǎng)作用方向與
鋼管剩磁場(chǎng)作用方向相反，見(jiàn)圖2；③ 在消磁開(kāi)
圖2 單根鋼管(中間部分)用直流電的消磁系統圖
1 被消磁鋼管 2 焊接導線(xiàn) 3 直流電焊接電源
始時(shí)，電流為8O～1OO A。④ 在消磁的過(guò)程中，必
須周期性地用磁力計在鋼管上檢查消磁磁場(chǎng)作用
的結果(在電源接通時(shí)進(jìn)行測量)。必要時(shí)，控制電
流或者改變它的方向(用在焊接變流器上換接導
線(xiàn)的方法)。⑤ 消磁結束以后，為了平滑地降低磁
通時(shí)，應該在lmin內逐漸減小電流，直到零值，
然后切斷電源。
用直流電消磁，可以按幾種方案完成。
單根鋼管消磁，先在鋼管一端沿外圓繞8～
12匝的線(xiàn)圈，以最大的磁場(chǎng)值來(lái)消磁；然后以同
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第25卷第5期 許貴芝編譯：俄羅斯管道焊接前的現代消磁方法
樣方法為鋼管另一端消磁。
當單根鋼管消磁到鋼管對接處時(shí)，將兩根鋼
管拉開(kāi)距離不小于300 mm，在距每一根管子端
面80～100 mm 處繞上18～20匝的線(xiàn)圈，并按圖
3(a)方法完成消磁。
圖3 鋼管對接裝配前用直流電消磁的系統圖
l一被消磁鋼管2一焊接導線(xiàn)3 直流焊接電源
4 帶焊條的電焊鉗5一金屬板片
在個(gè)別場(chǎng)合下，推薦使用將電焊鉗和金屬板
片接入電氣系統中消磁的方案，見(jiàn)圖3(b)。將裝
入電焊鉗中的焊條，在300 A 電流下與金屬板短
路10 s。然后斷開(kāi)。在每一次短路一一斷開(kāi)循環(huán)之
后，用磁力計檢查磁性，并在必要時(shí)重復消磁過(guò)
程。
當對裝配好的對接處消磁時(shí)，在被對接鋼管
端繞上截面35～50 mm 的焊接導線(xiàn)，形成兩根
鋼管的共用線(xiàn)圈，見(jiàn)圖4(a)。線(xiàn)圈可以重疊繞(沿
順時(shí)針或者逆時(shí)針)，總匝數為16～22匝。此時(shí)，
匝數多的應該在剩磁大一些的鋼管上。這種消磁
工藝往往是最佳的。
當測量剩磁等級小于2O×10 T 以后，完成
焊縫根部的焊接。此時(shí)，推薦在小電流10～ 20 A
下進(jìn)行補充消磁。
(2)用交流電消磁 用交流電消磁可以應用
于單根鋼管裝配前單根鋼管的末端，以及壁厚達
25 mm 的已裝配鋼管對接端。此時(shí)，除按上述方
圖4 用公用焊接導線(xiàn)對對接管端消磁系統圖
(a)用直流電消磁 (b)用交流電消磁
l一被消磁鋼管 2一公用焊接導線(xiàn) 3一直流焊接電源 4一平
滑降低電流的裝置(鋼絲) 5一絕緣材料墊板 6-焊接變壓器
法消磁以外，還有如下的補充：按圖4(b)的消磁
系統圖裝配，采用1根焊接導線(xiàn)組成的線(xiàn)圈，在回
路中接入長(cháng)0．5～ 1．0 m、直徑1．5～3．0 mm 的
鋼絲。這根鋼絲安置在絕緣且不可燃材料的墊板
(如石棉磚)上。鋼絲可以平滑地改變通電電流的
大小，從而改變消磁磁場(chǎng)的大小。當電源接通后，
鋼絲被加熱并在一定時(shí)間內燒斷。燒斷時(shí)間取決
于鋼絲直徑、長(cháng)度和電流值。在鋼絲燒斷后，用磁
力計檢查剩磁大小。當消磁效果不足時(shí)，必須重復
消磁(有時(shí)需要4～5次)。

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