鋼管20# 無縫鋼管帶磁性的原因,怎樣消（xiāo）磁?如果帶磁性焊接偏弧怎麽辦? 摘 要 分析了（le）鋼管（guǎn）中剩磁產生的原因及其對焊接質量的影響。介紹了俄羅斯管道焊接（jiē） 前的消磁工藝過程和消磁方法。生產經驗證明該方法實用、有效。 主（zhǔ）題詞 管道 鋼管 焊（hàn）接 剩磁 消（xiāo）磁 工藝 1 剩磁產生原因及對焊接質量影響 在建（jiàn）設和修理煤氣管（guǎn）道進行焊接作業時，有 時會出現磁偏吹影響焊接過程的現象。磁偏吹的 形成是管（guǎn）金（jīn）屬中（zhōng）存在剩磁的結果（guǒ）。通常，將（jiāng）剩磁分（fèn） 為感應磁性（xìng）和工藝磁性（xìng）兩種。感應磁性常產生在 工廠製管的環節中（zhōng），如：金屬熔煉、采用電磁（cí）起重 機進行裝（zhuāng）卸、鋼管在強磁場中停（tíng）置、用磁化法完成 無損檢查、鋼管接近強力供電線放置等等。工藝磁 性（xìng）常產生在進行裝配焊接（jiē）作業（yè）及采（cǎi）用磁性夾持 器、夾具與用直流電（diàn）焊接管道（dào）時，如：長時間接觸 與直流電源相連的電導線（xiàn），導（dǎo）線裸露段或者電焊 鉗（qián）與（yǔ）管子的短路等。 焊接帶磁性鋼管時，經常（cháng）會看到電弧引燃的 困（kùn）難、電弧燃燒穩定性的破壞、在磁場中電弧（hú）的偏 離、液體金屬和渣熔融體（tǐ）從焊接熔池（chí）中的濺出。 為了穩（wěn）定焊接過程，改善焊接接頭質量，被磁 化了（le）的鋼管在焊接前（qián）要進行消磁。應該指（zhǐ）出，被焊 接的鋼管要達到完全消磁是困難的（de）。所以，當剩磁 不足於影響焊接質量時，便允許進行焊接。 2 俄羅斯（sī）管道焊接的消磁方法（fǎ） 在野外條件或半成品基地裏進行管道焊接和 修理時，特別需要進行消磁。俄羅斯有關部門製定 了相應的管道消磁工藝文件。文件中包含了當代 進行類似作業的國內外的先進經驗。 2．1 消磁工藝過程 針對（duì）焊接前的消磁，製（zhì）定了單根鋼管和（hé）鋼管 對接處的消磁工藝，包括以下內容：① 確定鋼管剩 磁場的（de）大小和方向；② 選擇消磁的方法、係（xì）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（jiǎn）查經過消磁後的剩（shèng）磁量，看（kàn）其 是否滿足要求。 2．2 消磁方法（fǎ） 在已製定的工藝文件中，規（guī）定了（le）以下的消（xiāo）磁 方法：用直流電或（huò）者交流電，以及借助於電磁（cí）鐵或 者永磁鐵（tiě）所建立的磁場方法。 分（fèn）析剩磁參數(見表1)，結合施工現場具體 條件(例如給（gěi）定（dìng）的裝備等（děng）)，選擇消磁方法和係統。 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（bú）消磁（cí） 中等（děng） 2O～ 100 消磁 高 > 100 消磁 用截麵35～50 mm 的焊接導線組成的電磁 線圈來完成直流電和交流電的消磁。導線繞在（zài）鋼 管或者兩根對接的鋼管上，根據鋼管剩磁大小繞（rào） 成（chéng）匝數不同的線圈。用直流電消磁時（shí），必須采用電 流為5o0～ 1 000 A 的焊接整流（liú）器或變流器，其中（zhōng） 包括多工位的。用交流電消磁（cí）時，采用電流為500 ～ 1 000 A 的焊接變壓器。所有被（bèi）采用的電源應 有遙控和電流調節（jiē）裝置，允許采用鎮定變（biàn）阻器。當（dāng） 采用焊接變壓器消磁（cí）時，推薦使用（yòng）輕便的電流測 量卡表LI一（yī）4505、LI一4501等來測量消磁電流。借（jiè） 助專用的電磁（cí）鐵（tiě）消磁，要采用焊接整流器或者變 壓（yā）器作（zuò）為電源來進行（háng），見圖（tú）1(a)。用永磁鐵消磁 時，則不需要（yào）電源，見圖1(b)和(c)。 鋼管的消磁分三（sān）個等級，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)對對接管端消磁係（xì）統圖 1一被消磁鋼管 2 電磁鐵3一焊接（jiē）導線 4 直流（liú）焊接電源（yuán） 5一C形永磁鐵 6 圓（yuán）柱形永磁鐵 消磁時，磁場應該（gāi）大於剩磁磁場： H 一(1．2～ 1．5)H ! 式中H 消（xiāo）磁磁場強度； H。剩磁磁場強度（dù）。 消磁磁場強（qiáng）度按公式確定： H — I ·N 7I 式中，一線（xiàn）圈通電電流。A； N 消磁線圈（quān）匝數； L一繞組長度，m。 為了測量磁（cí）性。推薦使（shǐ）用lIMI1 97 X 磁力 計。磁力計是一種（zhǒng）輕便型（xíng）儀表，用於評估磁係統空 氣間隙中脈動磁場以（yǐ）及漏磁磁場的磁感應（yīng）強度。 儀（yí）表由測量變流（liú）器、電子裝置和充電裝（zhuāng）置組成。儀 表的電源為9V 的電瓶內裝式電池組（zǔ），磁力計技 術特性見表2。 (1)用（yòng）直（zhí）流電消磁（cí）用直流電消磁的過程為： ① 借助於磁力計確定鋼管剩磁磁場的大小和方 表2 磁力計技術特性 被測量（liàng）磁感應強度範圍(×10 T) 1～ 1 999 靈敏度（dù）下限(×10 T) 1 調整工作規範時間(s) 30 電源充（chōng）電後連續工作時間(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 在鋼管上配置截麵35～50 mm 的柔性焊 接導線組（zǔ）成的線圈，將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（fāng）向與 鋼管剩磁場作用方向相反，見圖2；③ 在消磁開 圖2 單根鋼管(中間部分)用直流電的消磁係統圖 1 被消磁鋼管 2 焊接導線 3 直流（liú）電焊接電源 始時，電流為8O～1OO A。④ 在消磁的過程中，必 須周期性地用磁力（lì）計在鋼管上檢查消磁磁場作用 的結果(在電源接通時進行測量)。必要時，控製電 流或者改變它的方向(用在焊接變流器上（shàng）換接導 線的方法)。⑤ 消磁結束以後，為了平滑地降低磁（cí） 通時，應該（gāi）在lmin內（nèi）逐漸（jiàn）減小電（diàn）流，直（zhí）到零值（zhí）， 然後切斷電源。 用直流電消磁，可以按幾種方案（àn）完成。 單根鋼管消（xiāo）磁，先在鋼管一端沿外圓繞8～ 12匝的線圈，以最大的磁場值來消磁（cí）；然後以同（tóng） 維普資訊 http://www.cqvip.com 第25卷第5期 許貴芝編譯：俄羅斯（sī）管道焊接前的現代消磁方法 樣方法為鋼管另一端消（xiāo）磁。 當（dāng）單根鋼（gāng）管消磁到鋼管（guǎn）對接處時，將兩根鋼 管拉開距離不小於300 mm，在距每一根管子端 麵80～100 mm 處繞上18～20匝的線圈，並按圖 3(a)方法完成（chéng）消磁。 圖3 鋼管對接裝（zhuāng）配前用直流電（diàn）消磁的係統圖 l一被消磁鋼管2一焊接導線3 直（zhí）流焊接電源（yuán） 4 帶焊條的電焊鉗5一金屬板片 在（zài）個別場合下，推薦使用將電焊鉗和金屬板 片接入電氣係統中（zhōng）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（bǎn）短 路10 s。然後斷開。在每一次（cì）短路一一（yī）斷開（kāi）循環之 後（hòu），用（yòng）磁力（lì）計檢（jiǎn）查磁性，並（bìng）在必要時重複消磁（cí）過 程。 當對裝配好的對接處消磁時，在被對接鋼管 端繞上截麵35～50 mm 的焊接（jiē）導線，形成兩根 鋼（gāng）管的共（gòng）用線圈，見圖4(a)。線圈（quān）可以重疊繞(沿 順時針或（huò）者（zhě）逆時針)，總匝數為16～22匝。此時， 匝數多的應該在（zài）剩磁大（dà）一些的鋼（gāng）管上（shàng）。這種消磁 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（hàn）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（xiāo）磁 用交流電消磁可（kě）以應用 於單根鋼管（guǎn）裝配前單根鋼管的（de）末端，以及壁厚達 25 mm 的已裝配（pèi）鋼管對接端。此時，除按上述方（fāng） 圖4 用公用焊接導線對對接管端消磁係統圖 (a)用直流電消磁 (b)用交流（liú）電消磁 l一被消磁鋼管 2一公用（yòng）焊接導線 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 係統圖裝配，采用1根（gēn）焊接（jiē）導線組成的線圈，在回 路中接入長（zhǎng）0．5～ 1．0 m、直徑1．5～3．0 mm 的 鋼絲。這根鋼絲（sī）安置在絕緣且不可燃材（cái）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（xiǎo），從而改變消磁磁場的大小。當電源接通後， 鋼絲被加熱並在一定時間內燒斷。燒斷時間取決 於鋼絲直（zhí）徑、長度和電流值（zhí）。在鋼絲燒斷（duàn）後，用磁（cí） 力（lì）計檢查剩磁大小。當消磁效果不足時，必須重複 消磁(有時需要4～5次)。 消磁係（xì）統的拆除，可在（zài）焊完根部焊縫（féng）後進行， 推薦消磁後立即拆除。對於（yú）交流（liú）電的消磁，同樣可 以采用電（diàn）氣調節器，以便（biàn）平滑地（dì）改變電流的大小。 (3)用電磁（cí）鐵和永久磁鐵消磁 主要用在已 對接好的（de）鋼管上長1O0～200 mm 的個別區段，特 別是在正負號改變（biàn）的磁場附近。此時，個別區段消 磁後，應該完（wán）成根部（bù）焊縫（féng）的（de）焊（hàn）接（jiē），然後（hòu）進行下一段 的消磁。為了消磁，選用了具有專門結構的電磁 鐵。電磁鐵安裝在（zài）鋼管對接（jiē）處，見圖1(a)，使電磁 鐵的N極安置在有磁性S極的鋼（gāng）管邊緣，而磁鐵 S極與管磁性N 極相接。在消磁過程中，必須借 助於磁力計（jì）定期地測量鋼管剩（shèng）磁的方向與大小 (接通電源時)。消磁磁場的（de）大小通過改變電流大 維普（pǔ）資訊 http://www.cqvip.com · 60· 焊 管（guǎn） 2002年9月 小來調節（jiē），磁場（chǎng）方向（xiàng）通過改變電流方向（xiàng）來（lái）調節，亦 即轉換（huàn）電源正負極來調節。 用永久磁鐵消磁，選用了IoH醜KT5合金製 造的C形或者圓柱形（xíng）永磁鐵，見圖1(a)和(b)。當 磁鐵正確安裝時（shí），磁極應該和（hé）被磁化的（de）對接鋼管（guǎn） 的磁極相反。磁鐵安裝正確與否（fǒu）可用磁力計（jì）來檢 查。為（wéi）了增強消磁的效果，磁鐵可以彼此連接（jiē）(二 三個以上，其作用相同)。在對接區段消磁以後，必 須完成此處根部焊（hàn）縫的（de）焊接（jiē）。此後，磁鐵應該移至 下一個消磁區段（duàn）。為了增加消磁磁場，磁鐵要接近 消磁處，反（fǎn）之可（kě）以去除磁鐵。沿鋼管表麵移動磁鐵 時，可以減小焊接（jiē）對接（jiē）處剩磁直到最小值。 為了改變消磁磁通量的（de）方向（xiàng），必須在水平麵 上（shàng）將C形磁（cí）鐵回轉180。，而裝在對接處邊緣（yuán）的圓 柱形磁鐵要交換位置或者在垂直（zhí）平麵中回轉 180。。在每（měi）一道消磁工序後，必須用磁力計檢（jiǎn）查剩 磁的大小。 3 結 論 俄羅斯消磁經驗表明，采用現有工藝文（wén）件中 的消磁方法是十分有效的。這種方法可以用在工 業部門各種管道的安裝、焊接和修理作業時