鋼管20# 無縫鋼管帶磁性的原因,怎樣（yàng）消（xiāo）磁?如果帶磁性焊（hàn）接（jiē）偏弧怎麽辦? 摘 要 分析了鋼管中剩磁產生（shēng）的原（yuán）因及其對焊接質量的（de）影響（xiǎng）。介（jiè）紹了俄羅斯管道焊接 前的消磁工藝（yì）過程和消磁方法。生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（yì） 1 剩磁產生（shēng）原因及對焊接質量影響 在建設和修理煤氣管道進行焊接作業時，有 時會出現磁偏吹影響焊接過（guò）程的現（xiàn）象。磁偏吹的（de） 形成是管金（jīn）屬中存在剩磁的結果。通常，將剩磁分 為感應磁性和工（gōng）藝磁性（xìng）兩種。感應磁性常產生在 工廠製管的環節（jiē）中，如：金屬熔煉（liàn）、采（cǎi）用電磁起重 機進行裝卸、鋼管在強磁場中停置、用磁化法（fǎ）完成 無損檢查、鋼（gāng）管接近強力（lì）供電（diàn）線放置等等。工藝磁 性（xìng）常產生在進行裝配焊接作（zuò）業及采用磁性夾持 器、夾具（jù）與用（yòng）直流電焊接管道時，如（rú）：長時間接（jiē）觸 與直流電源相連（lián）的電導線，導線裸露段或者電焊 鉗與（yǔ）管子的短路等（děng）。 焊接帶磁性鋼管時，經常會看到電弧引（yǐn）燃的 困難、電弧燃燒（shāo）穩定性的破壞、在磁場中電弧的偏 離、液（yè）體金屬和渣熔融體（tǐ）從焊接熔池中的濺出。 為了穩定焊接過程，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（gāng）管要達到完全消磁是困難的。所以（yǐ），當剩磁 不足於影（yǐng）響焊接質量時，便允許進行焊接。 2 俄羅斯管道焊接的消磁方（fāng）法 在野外（wài）條件或半成（chéng）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（guǎn）道消磁工藝文件（jiàn）。文（wén）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 針對焊接前的消（xiāo）磁，製定了單根鋼管和鋼管 對接處的消磁工藝，包括以（yǐ）下內容：① 確定鋼管剩 磁場的大小和方（fāng）向；② 選擇消磁（cí）的方法、係（xì）統圖（tú）和 技術手段；⑧ 用選（xuǎn）定的消磁方法對鋼管或者焊接 的對接處消磁；④ 檢查經過（guò）消磁後的剩磁量，看其 是（shì）否滿足（zú）要求。 2．2 消磁（cí）方法（fǎ） 在已製定的工藝文件中，規定了以下的消磁 方法：用直流電或者（zhě）交流電，以及借助於電磁鐵或 者永磁鐵所建立的磁場方法。 分析剩磁參（cān）數（shù）(見表1)，結合施工現（xiàn）場具體 條件(例如（rú）給（gěi）定的裝備等)，選擇消磁方法和係統（tǒng）。 表（biǎo）1 剩磁（cí）等級與（yǔ）焊接條件 剩（shèng）磁等級 剩磁感應強度(×10 T) 焊接條件 弱 <20 不消（xiāo）磁 中等 2O～ 100 消磁 高 > 100 消磁 用截麵35～50 mm 的焊（hàn）接導（dǎo）線組成的電磁 線圈來完成直（zhí）流電（diàn）和交流電的消磁。導線繞在鋼 管或者兩根對接的鋼管上，根據（jù）鋼管剩磁大小繞 成匝數不同的線圈。用直流電消磁時，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（duō）工位的。用交流電消磁時，采用電流為500 ～ 1 000 A 的焊（hàn）接（jiē）變壓器。所有被采用（yòng）的電源（yuán）應 有遙控和電流調節裝置，允許（xǔ）采（cǎi）用（yòng）鎮定變阻（zǔ）器。當 采用焊接變壓器消磁時，推薦使用輕便的電流測 量卡表LI一4505、LI一（yī）4501等來（lái）測（cè）量消磁電流。借 助專用的電磁鐵（tiě）消磁，要采用焊接整流器或者變 壓器作為電源來進行，見圖1(a)。用永磁鐵消磁 時，則不需要電源，見圖1(b)和(c)。 鋼管的（de）消（xiāo）磁分（fèn）三個等（děng）級，見表1。 維普資訊 http://www.cqvip.com 焊 管 2002年9月 圖1 用（yòng）電磁鐵(a)、C形永磁鐵(b) 和圓柱形永磁（cí）鐵(c)對對接管端消磁係統圖 1一被消磁（cí）鋼管 2 電磁鐵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（cí）時，磁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。剩磁磁場強度。 消磁（cí）磁場強度按公式確定： H — I ·N 7I 式中，一（yī）線圈通電電流。A； N 消磁線圈匝數； L一繞組長度，m。 為了測量磁性（xìng）。推薦使用lIMI1 97 X 磁力 計。磁力計是一種輕便型儀表，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（dù）。 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（diàn）瓶內裝式電池組，磁力計技 術特性見表2。 (1)用直流電消（xiāo）磁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（lì）計技術特性 被測量磁感應強度範（fàn）圍(×10 T) 1～ 1 999 靈敏度下限(×10 T) 1 調整（zhěng）工作規範時間(s) 30 電（diàn）源充電後連續工作時間(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 質量 電子裝置 0．35 (kg) 測量變流器 0．35 向；② 在鋼管（guǎn）上配置截麵（miàn）35～50 mm 的柔性焊（hàn） 接導線組成的線圈，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（fèn）)用直流電的消（xiāo）磁係統圖 1 被消磁鋼管 2 焊接導線 3 直（zhí）流電焊接電源 始時，電流為8O～1OO A。④ 在消磁的過程中，必 須周期性地（dì）用磁力計在鋼管（guǎn）上（shàng）檢查消磁磁場作用 的結果(在電源接通（tōng）時進行測量)。必要時，控製電 流或者改變它的方向(用在焊接變流器上換接導 線（xiàn）的方法)。⑤ 消磁結束（shù）以後，為（wéi）了平（píng）滑地降低磁 通時，應該在lmin內逐漸減小電流，直到零值， 然（rán）後切斷電源。 用直流電消磁（cí），可以按幾種方（fāng）案完成。 單根鋼管消磁，先（xiān）在鋼管一端沿（yán）外圓繞8～ 12匝的線圈，以最大的磁場（chǎng）值來消磁；然後以同 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（fāng）法為鋼管另一端消磁。 當單根鋼管消磁到鋼管對接處時，將兩根鋼（gāng） 管拉開距離（lí）不（bú）小於300 mm，在距每一根管（guǎn）子端 麵80～100 mm 處繞上18～20匝的線圈，並（bìng）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（de）係統圖 l一被消磁鋼管2一焊接導線3 直流焊接電源 4 帶焊（hàn）條（tiáo）的電焊鉗5一（yī）金屬板片 在個別場合下，推薦使（shǐ）用將電焊鉗和（hé）金屬板 片接入電氣係統中消磁（cí）的方案，見圖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。然後斷（duàn）開。在每一次短路一（yī）一斷開循環之 後，用磁力計檢查磁性，並在必要時重（chóng）複消磁過 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 的焊接導（dǎo）線，形成兩根 鋼（gāng）管的共用線圈，見圖4(a)。線圈可以重疊繞(沿 順時針（zhēn）或者逆時針)，總匝數為16～22匝。此時， 匝（zā）數多的應該在剩磁大一些的鋼管上。這種消磁 工藝（yì）往往是最佳的（de）。 當測量（liàng）剩磁等級（jí）小於2O×10 T 以後，完成（chéng） 焊縫根部的焊接。此時，推（tuī）薦在小電流10～ 20 A 下進行補充消磁。 (2)用（yòng）交流電消磁 用交流電消磁可以應用 於單根鋼管裝配（pèi）前單根鋼管的末端，以及（jí）壁厚達 25 mm 的已裝配鋼管對接端。此時（shí），除按上（shàng）述方 圖4 用公用焊接導線對對接管端消（xiāo）磁係統圖（tú） (a)用直流電消磁 (b)用交流電消磁 l一被消磁（cí）鋼管 2一公用焊接導線 3一直流焊（hàn）接電源 4一（yī）平（píng） 滑降低電流的裝置(鋼絲) 5一絕緣材料墊板（bǎn） 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（xì）統圖裝（zhuāng）配，采（cǎi）用1根焊（hàn）接導（dǎo）線組成（chéng）的線（xiàn）圈，在回 路中接入長0．5～ 1．0 m、直徑1．5～3．0 mm 的 鋼絲。這根鋼絲安置在絕緣（yuán）且不可（kě）燃材料的墊板（bǎn） (如石棉磚)上。鋼絲可以平滑地（dì）改變（biàn）通電電流（liú）的 大小，從而改變消磁（cí）磁場的大小。當電源接通後， 鋼絲被（bèi）加熱並在一定時間內燒斷。燒斷時間取決 於鋼絲直徑、長度和電流值。在（zài）鋼絲燒斷後，用磁 力計檢查剩磁大小。當消磁（cí）效果不足時，必（bì）須重複 消磁（cí）(有時需要4～5次)。 消磁係統的拆除（chú），可在焊（hàn）完根部焊縫後進行， 推薦消磁後立（lì）即拆除。對於交流電的消磁，同樣可 以采用電氣調節器，以便（biàn）平滑地改變電流的大小。 (3)用電磁鐵和永久磁鐵消磁 主要用在已 對接好（hǎo）的鋼管上長（zhǎng）1O0～200 mm 的個（gè）別區段，特 別是在正負（fù）號（hào）改變的磁場（chǎng）附近。此時，個別區段消 磁後，應該完成根部焊（hàn）縫的焊接，然後（hòu）進行下一段 的（de）消（xiāo）磁（cí）。為了消磁，選用了具（jù）有專門結構的電（diàn）磁 鐵。電磁鐵安裝在鋼管對接處（chù），見圖1(a)，使電磁 鐵的N極安置在有磁性S極的鋼管邊緣（yuán），而（ér）磁鐵 S極與（yǔ）管磁性N 極相接。在消磁過程中，必須借 助（zhù）於磁力計定期地測量鋼管剩磁的方向與大小 (接通電源時)。消磁磁場的大小通過改變電（diàn）流大 維普資訊 http://www.cqvip.com · 60· 焊 管（guǎn） 2002年9月 小來（lái）調節，磁場方向通過改變電（diàn）流方向來調節，亦 即轉換電（diàn）源正（zhèng）負極來調節。 用永久磁鐵消磁，選（xuǎn）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（tiě）正確安裝時，磁極應該和被磁化的對接鋼管 的磁極相反。磁鐵（tiě）安裝正確（què）與否可用（yòng）磁（cí）力計來檢 查。為了增強消磁的效果（guǒ），磁鐵可（kě）以彼此連接(二 三個以上，其作用相同（tóng）)。在對（duì）接區段（duàn）消磁以後（hòu），必 須完成此（cǐ）處根部焊縫的焊接。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（fǎn）之（zhī）可以去除磁鐵。沿鋼管表麵移動磁鐵 時，可以減小焊接對接處剩磁直到最小值。 為了改變消磁磁通量的方向，必須在水平麵 上（shàng）將C形磁鐵回轉180。，而裝在對接處邊緣的圓 柱形磁鐵要交換位置或者在垂直平麵中回轉 180。。在每一道消磁工序（xù）後，必須（xū）用磁力計檢查剩 磁的大小（xiǎo）。 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