鋼管20# 無縫鋼（gāng）管帶磁性的原因,怎樣消磁?如果帶磁性（xìng）焊接偏弧（hú）怎（zěn）麽辦? 摘 要 分析了鋼管中剩磁產（chǎn）生的（de）原因及其對焊接質量的影響（xiǎng）。介紹了俄羅（luó）斯管（guǎn）道（dào）焊（hàn）接 前的消（xiāo）磁工（gōng）藝過程（chéng）和消磁方（fāng）法。生（shēng）產經驗證明該方法實用、有效。 主題詞 管道 鋼管 焊接 剩磁 消磁 工藝 1 剩磁產生原因及對（duì）焊接質量影響 在（zài）建設（shè）和修理煤氣管道進行焊接（jiē）作業時，有 時會出現磁偏（piān）吹影（yǐng）響（xiǎng）焊接過程的現象。磁（cí）偏吹的 形成是管金屬中存在剩磁（cí）的結果。通常，將剩（shèng）磁分 為感應磁性和工藝磁性兩種。感（gǎn）應磁性常產生在 工廠製管的（de）環節中，如：金屬熔煉、采用電磁起重 機進行裝（zhuāng）卸、鋼管（guǎn）在強磁場中停置、用（yòng）磁化法完成 無損檢查、鋼管接近強力供電線放置等等。工藝磁（cí） 性常產（chǎn）生在進行裝配焊接作業及采用磁性夾持 器、夾（jiá）具與用直（zhí）流電焊接管道時，如：長時間（jiān）接觸 與直流電源相（xiàng）連的電導線，導線裸（luǒ）露段或（huò）者電焊 鉗與管子的短（duǎn）路等。 焊接帶磁性鋼管（guǎn）時，經常會看到電弧引燃的 困難、電弧燃燒（shāo）穩（wěn）定性的破壞、在磁場中電弧的偏 離、液體金屬和渣熔融體從焊接熔池中的濺出。 為了穩定（dìng）焊接過程，改善焊接（jiē）接頭質（zhì）量，被磁 化了的鋼管在焊接（jiē）前要（yào）進行消磁。應（yīng）該指（zhǐ）出，被焊 接的鋼管要達（dá）到完全消磁是困難（nán）的（de）。所以，當剩磁 不足於影響焊接質（zhì）量時，便允許進行焊接。 2 俄羅斯管道焊接的消磁方法 在野外條件或半成品基地裏進行管道焊接（jiē）和 修理時，特別需（xū）要進行消磁。俄羅斯有關部（bù）門製定 了相應的管（guǎn）道消磁工藝文（wén）件。文（wén）件中（zhōng）包含（hán）了當代 進行類似作業的國內（nèi）外的先進（jìn）經驗。 2．1 消磁工藝過程 針對焊接前的消磁，製定了單根鋼管和（hé）鋼管 對接處（chù）的（de）消磁工藝，包括以（yǐ）下內（nèi）容：① 確定鋼（gāng）管剩 磁場（chǎng）的大小和方向；② 選（xuǎn）擇（zé）消磁的（de）方（fāng）法、係統圖和 技術手段；⑧ 用選定的消磁方法對鋼管或（huò）者焊接 的對接（jiē）處消磁；④ 檢查經過消磁後的剩（shèng）磁量，看其 是否滿（mǎn）足要求。 2．2 消磁方法 在已製定的工藝文件中，規定（dìng）了以下的消磁 方法：用直流電或者交流電，以及借助於電磁鐵或（huò） 者永磁鐵所建立的磁場方（fāng）法（fǎ）。 分析剩磁參數(見表1)，結合施工現場（chǎng）具體 條（tiáo）件(例如給定的裝備等)，選擇消磁方法（fǎ）和係統。 表（biǎo）1 剩磁等級與焊接條件 剩磁等級（jí） 剩磁（cí）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（jié）麵35～50 mm 的焊接導線組成的電（diàn）磁（cí） 線圈來完成直流電和交流電的消磁。導線繞在（zài）鋼 管或（huò）者兩根對接的鋼管上，根據鋼管（guǎn）剩磁大小繞 成匝數不同的線圈。用直（zhí）流電消（xiāo）磁時，必須采用電 流為5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或（huò）變（biàn）流器，其中 包括多工位的。用交流電消磁（cí）時，采用電流為500 ～ 1 000 A 的（de）焊接變壓器。所有被采用（yòng）的電源應 有（yǒu）遙控和電流調節裝置，允許采用鎮定變阻（zǔ）器。當 采用焊接變壓器（qì）消磁時，推（tuī）薦使用輕便的電流測 量卡（kǎ）表LI一4505、LI一4501等來測量消磁電流。借 助專用的電磁鐵消磁，要采用焊接整流器或者變 壓器作（zuò）為電源來進行，見圖1(a)。用永磁鐵消磁 時，則不需要（yào）電源，見（jiàn）圖1(b)和(c)。 鋼管的消磁分三個（gè）等級（jí），見（jiàn）表1。 維普資訊 http://www.cqvip.com 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（cí）係統圖 1一被消磁（cí）鋼管 2 電磁（cí）鐵（tiě）3一焊接導線 4 直流焊接電源 5一C形永磁鐵 6 圓柱形永磁鐵 消磁時，磁（cí）場應該大於剩磁磁場： H 一(1．2～ 1．5)H ! 式中H 消磁磁場強度； H。剩磁磁場強（qiáng）度。 消磁磁場強度按公式（shì）確定： H — I ·N 7I 式中，一線圈通電電流。A； N 消磁線圈匝數； L一繞組（zǔ）長（zhǎng）度，m。 為了測量磁性。推（tuī）薦使用lIMI1 97 X 磁力 計。磁力計是一種輕便型儀表，用於評（píng）估磁係（xì）統空 氣間隙中脈動磁場以及漏磁磁場的磁感應強度。 儀表由（yóu）測量變流器、電子裝置和充電裝置組成。儀 表的電源為9V 的電瓶內裝式電池組，磁力計技 術（shù）特性（xìng）見表（biǎo）2。 (1)用直流電消磁用直流電消（xiāo）磁（cí）的過程為： ① 借助（zhù）於磁力（lì）計確（què）定鋼管剩磁磁場（chǎng）的大小（xiǎo）和方 表2 磁力計技術（shù）特性 被測量磁感應強（qiáng）度範圍(×10 T) 1～ 1 999 靈敏度下限(×10 T) 1 調整工作規範時間(s) 30 電源（yuán）充電後連續（xù）工作時間(h) 8 外形尺寸 電（diàn）子裝置 1 70×60×35 (mm×mm×mm) 充電裝置部分 70×70×30 質量 電子裝置 0．35 (kg) 測量變（biàn）流器 0．35 向；② 在鋼管上配（pèi）置截麵35～50 mm 的柔性（xìng）焊 接（jiē）導線組成的線（xiàn）圈，將（jiāng）其接到一個或者兩個順序 連接的焊接變流器，使其形成的磁場作用方向與 鋼管剩（shèng）磁場作用方向相反，見圖2；③ 在消（xiāo）磁開 圖2 單根鋼管（guǎn）(中間部分)用（yòng）直流電的消磁係統圖 1 被消磁鋼管 2 焊接導線（xiàn） 3 直流電焊接電源 始時，電流為（wéi）8O～1OO A。④ 在消磁的過程中，必 須周期性地用磁（cí）力計在鋼管上檢查消磁磁（cí）場作用（yòng） 的結果(在電源接（jiē）通時進行（háng）測量)。必要時，控製電 流或（huò）者改變它的（de）方向(用在焊接變流器上換接導 線的方法)。⑤ 消磁結（jié）束以後，為了平滑地降低磁 通時，應該在lmin內逐漸減小電流，直到零值， 然後切斷電源。 用直流（liú）電消磁，可以按幾種方案完成（chéng）。 單根鋼管消磁，先在鋼管一端沿外圓繞8～ 12匝的線圈，以最大的磁場值（zhí）來（lái）消磁；然後以（yǐ）同 維普資訊 http://www.cqvip.com 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（duān）消磁。 當單根鋼管消磁到鋼（gāng）管對接處時，將兩根（gēn）鋼 管拉（lā）開距離不小於300 mm，在距每一根管子（zǐ）端 麵80～100 mm 處繞上（shàng）18～20匝的線圈，並按圖 3(a)方法完成消磁。 圖3 鋼（gāng）管對接裝配前用直流電消磁的係統圖 l一被消磁鋼管2一焊接導（dǎo）線（xiàn）3 直流（liú）焊接電源 4 帶焊（hàn）條的電焊鉗5一（yī）金屬板片 在個別場合下，推薦使用將電焊鉗和金屬板 片接入電（diàn）氣係統中消磁的方案，見（jiàn）圖3(b)。將裝 入電焊鉗中的焊（hàn）條，在300 A 電（diàn）流下與金屬板短 路10 s。然後斷開（kāi）。在每一次短路一一斷開循環之（zhī） 後，用磁力計檢查磁性，並在必要時重複消磁過 程（chéng）。 當對（duì）裝配好的（de）對接處（chù）消（xiāo）磁時（shí），在被對接（jiē）鋼管（guǎn） 端繞上截麵35～50 mm 的焊接導線，形成兩根（gēn） 鋼管的共用線圈，見圖4(a)。線圈可以重（chóng）疊（dié）繞(沿 順時針（zhēn）或者逆時針)，總匝數為16～22匝（zā）。此時， 匝數（shù）多的應該在剩磁大一些的（de）鋼管上。這種消（xiāo）磁 工藝往往是最佳的。 當測量剩磁等級小於2O×10 T 以後，完成 焊縫根部的焊接。此（cǐ）時，推薦在小電流10～ 20 A 下進行補充消磁。 (2)用交流電消磁 用交流電（diàn）消磁可以應用 於單（dān）根鋼管（guǎn）裝配（pèi）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（cǐ）時，除按上述（shù）方 圖4 用公用焊接導線對對接管端（duān）消磁係統圖 (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（jiē）導線 3一直流焊接電源 4一平 滑降低電流的裝置(鋼絲) 5一絕（jué）緣材料墊板 6-焊接變壓器 法消磁以（yǐ）外，還有如下的補充：按圖4(b)的消磁 係統圖裝配，采用1根焊接導線組成的（de）線圈，在（zài）回 路中接入長0．5～ 1．0 m、直徑1．5～3．0 mm 的 鋼絲。這根鋼絲安置在（zài）絕緣（yuán）且不可燃材料的墊板（bǎn） (如石（shí）棉磚)上。鋼絲可以平滑地（dì）改變通電電流的 大小，從而改變消磁磁場的（de）大小。當電源接通後， 鋼絲（sī）被加熱並在一定時間內燒斷。燒斷時間取決 於鋼（gāng）絲直徑、長度和電流值。在鋼絲（sī）燒斷後（hòu），用磁 力計檢查剩磁大小（xiǎo）。當消磁效果不足（zú）時，必須重複 消磁(有時需要4～5次)。 消磁係統的拆除，可在焊完根部焊縫後進行， 推薦消磁後立即拆除。對於交流電的消磁，同樣可 以采用電氣（qì）調節器，以便平（píng）滑地改（gǎi）變電流的大小。 (3)用電磁鐵和永久磁鐵消磁（cí） 主要（yào）用在已 對接好的（de）鋼管上長1O0～200 mm 的個別區段，特 別是（shì）在正負號改變的磁（cí）場附近。此時，個別（bié）區段消 磁後，應該完成根部焊縫的焊接，然後進行下一段 的消磁。為了消磁，選用了具有專門結構（gòu）的電磁 鐵。電磁（cí）鐵安裝在鋼管對接（jiē）處，見圖1(a)，使電磁 鐵的N極安（ān）置（zhì）在有（yǒu）磁性S極的鋼管邊緣（yuán），而磁鐵 S極與管磁性N 極相接。在消磁過程中，必（bì）須（xū）借 助於磁力計定期地測量（liàng）鋼管剩磁的方向與大小（xiǎo） (接通電源時)。消磁磁場的大小通過改（gǎi）變電流大 維普資訊 http://www.cqvip.com · 60· 焊（hàn） 管 2002年9月 小來調節，磁場方向通過改變電流方向來調節，亦 即（jí）轉換（huàn）電源正負極來調（diào）節。 用永（yǒng）久（jiǔ）磁鐵消磁，選用了IoH醜KT5合金製 造的C形或者圓柱形永磁（cí）鐵，見圖1(a)和(b)。當 磁鐵正確安裝時，磁極（jí）應該和被磁化的對接鋼（gāng）管 的磁極相反。磁鐵安裝正確與否可用磁力計來檢 查。為了增強消磁的效果，磁鐵可以彼此連接(二 三（sān）個以上，其作用相同（tóng）)。在對接區段消磁以後（hòu），必 須完成此處（chù）根部焊縫的焊接。此後，磁鐵應該移至 下一個消磁區段。為了增加消磁磁場，磁鐵要接近 消磁處，反之可以去除磁鐵（tiě）。沿鋼管表麵（miàn）移動磁鐵 時，可以減小焊接對接處剩磁直到最小值。 為了改變消（xiāo）磁磁通量的方向，必須在水平麵 上將C形磁鐵回轉（zhuǎn）180。，而裝在對接處邊緣（yuán）的圓 柱形磁鐵要交換位置或者在（zài）垂直平麵中回轉 180。。在每一道消磁工序（xù）後，必須用磁力計檢查剩 磁的大小。 3 結 論（lùn） 俄羅斯消磁經驗表明（míng），采用現有工藝文件中 的消（xiāo）磁（cí）方法是十分（fèn）有效（xiào）的。這種方法（fǎ）可以用在工 業部門各種管道的安裝、焊接（jiē）和修理作業時（shí）