鋼管20# 無縫鋼管帶磁性的原因,怎樣消磁?如果帶磁性焊接偏弧怎麽（me）辦（bàn）? 摘 要 分析了鋼（gāng）管中剩磁產生的原因及其對焊接質量的影響。介紹了（le）俄羅斯管道焊接（jiē） 前（qián）的消磁工藝過程和消（xiāo）磁（cí）方法。生（shēng）產經驗證（zhèng）明該方法實用、有效。 主題詞（cí） 管道 鋼管 焊接 剩磁 消磁 工藝 1 剩磁產生原因及對焊接質量影響 在建設（shè）和修理煤氣管道進行（háng）焊接作業時，有 時會出現磁偏吹（chuī）影響（xiǎng）焊接過程的現象。磁偏吹（chuī）的 形成是管（guǎn）金屬中存在剩（shèng）磁（cí）的結果。通（tōng）常，將剩磁（cí）分 為感應磁性和工藝磁性兩種。感應（yīng）磁性（xìng）常（cháng）產生在 工廠製管的環節中，如：金屬熔煉、采用電磁起重（chóng） 機進行裝卸（xiè）、鋼（gāng）管在強磁場中（zhōng）停置、用磁化法（fǎ）完成 無損檢查（chá）、鋼管接近強（qiáng）力供電線放置（zhì）等等（děng）。工藝磁 性常產生在進行裝配焊接作業及采用磁性夾持（chí） 器、夾具與用直流電焊接管道時，如：長時間接觸 與直流電源相連的電導線，導線裸露段或者電焊 鉗與管子的短路等（děng）。 焊接帶磁（cí）性（xìng）鋼管時，經常會看到電弧引燃的 困難、電（diàn）弧燃燒穩（wěn）定性（xìng）的破壞、在磁場中電弧的偏 離、液體金屬和渣（zhā）熔融體從焊接熔池中的（de）濺出。 為了穩定焊接過程，改（gǎi）善焊接接頭質（zhì）量，被磁 化了的（de）鋼管在焊接前要進行消磁。應該指出，被（bèi）焊 接的鋼管要（yào）達到完全消磁是困難的。所以，當（dāng）剩（shèng）磁（cí） 不足於影響焊接質量（liàng）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（háng）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（xiāo）磁工藝文件。文件中包含了當（dāng）代 進行類似作業的國內（nèi）外的先（xiān）進經驗。 2．1 消磁工藝過程 針對焊接前的消磁，製定了單根鋼（gāng）管和鋼管 對接處的消磁工藝，包括以下內容（róng）：① 確定鋼管剩（shèng） 磁場的大小和方向；② 選擇消（xiāo）磁的方法、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 的對接處消磁；④ 檢查經過消磁後的剩磁量，看其（qí） 是否（fǒu）滿足要求。 2．2 消磁方法（fǎ） 在已製定的工藝文件中，規定了以下（xià）的消（xiāo）磁 方法：用直流電或者交流電，以及借助於電磁鐵或 者永磁鐵（tiě）所建立的磁場方法（fǎ）。 分析剩磁參數（shù）(見表1)，結合施工現場具體 條件(例如給定的裝備等)，選擇消磁方法（fǎ）和（hé）係（xì）統。 表1 剩磁等級（jí）與焊接條（tiáo）件（jiàn） 剩（shèng）磁（cí）等級 剩磁感應強度(×10 T) 焊接（jiē）條件 弱 <20 不消磁 中等 2O～ 100 消磁 高（gāo） > 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（liú）電和交流電的消磁。導線繞在鋼 管或者兩（liǎng）根對接的鋼管上，根（gēn）據鋼管剩磁大小繞 成匝數不同（tóng）的線圈。用直（zhí）流電消磁時（shí），必須采用（yòng）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，采用電流為500 ～ 1 000 A 的焊接變壓器。所有被采（cǎi）用的電源應 有遙（yáo）控和電流（liú）調節裝置，允許采（cǎi）用鎮定變阻器。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一4501等來測量消（xiāo）磁電流。借 助專用的電（diàn）磁鐵消磁，要采用焊接（jiē）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（shí），則不需要電源，見（jiàn）圖1(b)和(c)。 鋼管的消磁（cí）分三個等級，見表1。 維普（pǔ）資訊（xùn） http://www.cqvip.com 焊 管 2002年9月 圖1 用電磁鐵(a)、C形永（yǒng）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3一焊接導線 4 直流焊接電源 5一C形永磁鐵 6 圓柱形永磁鐵 消（xiāo）磁（cí）時（shí），磁場應該大於剩（shèng）磁磁場（chǎng）： H 一(1．2～ 1．5)H ! 式中H 消磁磁場強（qiáng）度； H。剩磁磁場強（qiáng）度。 消磁磁場強度按公式確定： H — I ·N 7I 式中，一線圈（quān）通電電流。A； N 消磁線圈（quān）匝（zā）數； L一繞組長度，m。 為了測量磁性。推薦使用lIMI1 97 X 磁力 計。磁力計是一種（zhǒng）輕便型儀（yí）表，用於評估磁係統空（kōng） 氣間（jiān）隙中脈動磁場以及漏（lòu）磁磁場的磁感應強度。 儀（yí）表（biǎo）由測量變流器、電（diàn）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 術特性見表2。 (1)用直流電（diàn）消磁用直流電消磁的過程（chéng）為： ① 借助於磁力計確定鋼（gāng）管剩磁磁場的大小和方 表2 磁力計技術特性 被測（cè）量磁感應強度範圍(×10 T) 1～ 1 999 靈敏度下限（xiàn）(×10 T) 1 調整工（gōng）作（zuò）規範時間(s) 30 電源充電後連續（xù）工（gōng）作時間(h) 8 外（wài）形尺（chǐ）寸 電子（zǐ）裝置 1 70×60×35 (mm×mm×mm) 充電（diàn）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 在鋼管上配置截麵35～50 mm 的柔性焊 接導線組成的線圈，將其接到（dào）一個或者兩個順序（xù） 連接的焊接變（biàn）流器，使其形成的磁場作用方向（xiàng）與 鋼管剩磁（cí）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 直流電焊接電源 始時，電流為8O～1OO A。④ 在消磁的過程中，必（bì） 須周期性地用（yòng）磁力計在鋼（gāng）管上檢查消磁磁場（chǎng）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(用在焊接變流器上換接導 線的方法)。⑤ 消磁結束以後，為了平滑地降低磁 通（tōng）時，應（yīng）該在lmin內逐漸減小電流，直到零（líng）值， 然後切斷電源。 用直流電消磁（cí），可以按幾種方案完（wán）成。 單根鋼管消磁，先在鋼管一端（duān）沿外（wài）圓繞8～ 12匝的（de）線圈，以最大的磁場值來消磁；然後以同 維（wéi）普資訊 http://www.cqvip.com 第25卷第5期 許（xǔ）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（dān）根鋼管消（xiāo）磁到鋼管對接處時（shí），將兩根（gēn）鋼 管（guǎn）拉開（kāi）距離（lí）不小於300 mm，在距每一根管（guǎn）子端 麵（miàn）80～100 mm 處繞上18～20匝（zā）的線圈，並按圖 3(a)方法完成消磁（cí）。 圖3 鋼管對接裝配前（qián）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 直流焊接電（diàn）源 4 帶焊條的電焊鉗（qián）5一（yī）金屬板片 在個別場合下，推薦使（shǐ）用將（jiāng）電焊鉗和金屬板 片接入電氣係統中消磁的方案，見圖3(b)。將（jiāng）裝 入電焊鉗（qián）中的（de）焊條，在300 A 電流下與金屬板短 路10 s。然後斷開（kāi）。在每一次短（duǎn）路（lù）一一（yī）斷開循環之 後，用磁力計檢查磁性，並在必要時重複消磁過 程。 當對裝配好的對接處（chù）消磁時，在被（bèi）對接鋼管 端繞上截麵35～50 mm 的焊接導線，形成兩（liǎng）根 鋼管的共用線圈，見圖4(a)。線圈可以重疊繞(沿 順（shùn）時針或者（zhě）逆時針)，總（zǒng）匝數為16～22匝。此時， 匝數多的應該在剩磁大一（yī）些的鋼管上。這（zhè）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（wán）成 焊縫根部的焊接。此時，推薦在小電流10～ 20 A 下進行補充消磁。 (2)用交（jiāo）流電消磁 用交（jiāo）流電消磁可以應用 於單根鋼管裝配前單根鋼管的末端，以及壁厚達 25 mm 的已裝（zhuāng）配鋼（gāng）管對接端（duān）。此時，除按上述方 圖4 用公用焊（hàn）接（jiē）導（dǎo）線對對接（jiē）管（guǎn）端消磁（cí）係統圖 (a)用直流（liú）電消磁 (b)用（yòng）交流電消磁 l一被消磁鋼管 2一公用焊接導線 3一直（zhí）流焊接電源 4一平 滑降低電流的裝置（zhì）(鋼絲) 5一絕緣材料（liào）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（zhuāng）配，采（cǎi）用1根焊接導線組成的線圈，在回（huí） 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）且不可燃材料的墊板 (如石棉磚)上。鋼絲可以平滑地改（gǎi）變（biàn）通電電流的 大小，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 於鋼絲直徑、長度和電流值。在鋼絲燒斷後，用磁 力計檢查剩磁大小。當消磁效果不足時，必須重複 消磁(有時需要4～5次)。 消磁係統的拆除，可（kě）在焊完根部（bù）焊縫（féng）後進行（háng）， 推薦消磁後立即拆除。對（duì）於交流電的消（xiāo）磁，同樣可 以采（cǎi）用電（diàn）氣調節器，以便平（píng）滑地改變電流的大小。 (3)用電（diàn）磁鐵和永久磁鐵消磁 主要用在已 對接好的鋼管上長1O0～200 mm 的個別區段，特 別是（shì）在正負號改變的磁場附近。此時，個別區段消 磁後，應該完成根部（bù）焊縫的焊接，然後進行下一段 的消磁。為了消磁（cí），選用了具有專門結構的電磁 鐵。電磁鐵安裝在鋼管對接處，見（jiàn）圖1(a)，使電磁 鐵的N極安置在有磁性（xìng）S極的鋼管邊緣，而磁鐵 S極與管磁性N 極相（xiàng）接。在（zài）消磁過程（chéng）中，必須借 助於磁力（lì）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（biàn）電（diàn）流大（dà） 維普資訊（xùn） http://www.cqvip.com · 60· 焊 管 2002年9月 小來調節（jiē），磁場方向通過（guò）改變電流方向來調節，亦 即轉換電源正負極來調節。 用永久磁鐵消磁，選（xuǎn）用了IoH醜KT5合金製 造的C形或者（zhě）圓（yuán）柱形永磁鐵，見圖1(a)和(b)。當 磁鐵（tiě）正確安裝時（shí），磁極應（yīng）該（gāi）和被磁化的對接鋼管 的磁極（jí）相反。磁鐵安裝正確與否可（kě）用磁力計來檢 查。為（wéi）了增強消磁的效果，磁鐵可以（yǐ）彼此連接(二 三個以上，其作用相同)。在（zài）對接區段消磁以後，必 須完成此處根部焊縫的焊接。此後，磁鐵應（yīng）該移至 下一個消磁區段。為了增加消磁磁（cí）場，磁鐵要接近 消磁（cí）處，反之可以（yǐ）去除磁鐵。沿鋼管表（biǎo）麵移動磁鐵 時，可以減小焊接對接處剩（shèng）磁直到最小值。 為了改變消（xiāo）磁磁通量的（de）方向（xiàng），必須在水平麵 上將C形磁鐵回轉180。，而裝在（zài）對接處邊緣的圓 柱（zhù）形磁鐵要交換（huàn）位（wèi）置或者在垂直平麵中回轉 180。。在每（měi）一道消磁工序後，必須（xū）用磁力（lì）計檢查剩 磁（cí）的大小。 3 結 論 俄羅（luó）斯消磁經驗表明（míng），采用現有工藝文件中 的消磁方法（fǎ）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