鋼管20# 無縫鋼管帶磁性的原因,怎樣（yàng）消（xiāo）磁（cí）?如（rú）果帶磁性焊接偏弧怎麽辦（bàn）? 摘 要（yào） 分析了鋼管中剩磁產生的（de）原因及其對焊接質量的影響。介（jiè）紹了俄羅斯管道焊接 前的（de）消磁工（gōng）藝過程和消磁（cí）方法。生產經驗證明該方法（fǎ）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（jiē）過程的現象。磁偏吹的 形成是管金屬中存在（zài）剩磁的結果。通常，將剩磁分 為感應磁性和（hé）工藝磁（cí）性兩種。感應磁性常產（chǎn）生在 工廠製管的環（huán）節中，如：金屬熔煉、采（cǎi）用（yòng）電磁起重 機進行裝卸、鋼管在強磁場中停置、用（yòng）磁化法完成 無損檢查、鋼管接近強力供電（diàn）線放置等等。工藝磁 性常產生（shēng）在進（jìn）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（rú）：長時間接觸 與直（zhí）流電源相連的電（diàn）導線，導線裸露段或者電焊（hàn） 鉗與管子的短路等。 焊接帶磁性鋼管時，經常（cháng）會看到電弧引燃的 困難、電弧燃燒穩定性的破壞、在磁場（chǎng）中電（diàn）弧的偏（piān） 離、液體金（jīn）屬和渣熔（róng）融體（tǐ）從（cóng）焊（hàn）接熔池中的濺出。 為了穩（wěn）定焊接過程，改善焊（hàn）接接頭質量，被磁 化了的鋼管在焊接前要進行（háng）消磁。應（yīng）該指出，被焊（hàn） 接（jiē）的鋼管要達到完全消磁是困難的。所以，當剩磁 不足於影響（xiǎng）焊接質量時，便允許進行（háng）焊接。 2 俄羅斯管道（dào）焊接的消磁（cí）方法 在野（yě）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（cí）。俄羅斯（sī）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（nèi）外的先進經驗。 2．1 消磁工藝過程 針對焊接前的消磁，製定了單根鋼管和鋼管 對接處的消磁工藝，包（bāo）括以下內容（róng）：① 確定鋼管剩 磁場的大（dà）小和方（fāng）向；② 選擇消磁的方法、係（xì）統圖和 技術手段；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）查經過消磁後的剩磁量，看其 是否滿足要求。 2．2 消磁方（fāng）法 在已製定的工藝文件中，規定了以下的消（xiāo）磁 方法：用直流電或者交流電，以及借（jiè）助於電磁鐵或 者永磁鐵所建立的磁場方法（fǎ）。 分（fèn）析剩（shèng）磁參數(見表1)，結合施工現場具體 條件(例如給定的裝備等)，選（xuǎn）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 不消磁 中等 2O～ 100 消磁 高 > 100 消磁 用截麵35～50 mm 的焊接導線組（zǔ）成的電磁 線圈來完成直流電和交流電的消磁。導（dǎo）線繞在鋼 管或者兩根對接的鋼管（guǎn）上，根據（jù）鋼管剩磁大小繞 成（chéng）匝數不同（tóng）的線圈。用直流（liú）電消磁時，必須（xū）采用電 流為5o0～ 1 000 A 的焊接整流器（qì）或變（biàn）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。所有被采用的電（diàn）源應 有遙控和電流調節裝置，允許采用鎮定變（biàn）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（děng）來測量消磁（cí）電（diàn）流。借 助專用的電磁鐵消磁，要采用焊（hàn）接整流器或者變 壓器作為電源來（lái）進行，見圖1(a)。用永磁鐵消磁 時（shí），則不需要（yào）電（diàn）源，見圖1(b)和(c)。 鋼管的消磁分三（sān）個等級，見表1。 維普資訊 http://www.cqvip.com 焊（hàn） 管 2002年9月 圖1 用電磁（cí）鐵(a)、C形永磁鐵(b) 和圓柱形永磁鐵(c)對對接管端消磁係統圖 1一（yī）被消磁鋼管 2 電磁鐵（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（tiě） 消磁時，磁（cí）場應該大於（yú）剩磁磁場： H 一(1．2～ 1．5)H ! 式中（zhōng）H 消磁磁場強度； H。剩磁磁場強度。 消磁磁場強度按公式確定： H — I ·N 7I 式中，一線圈通電電流。A； N 消磁線（xiàn）圈匝數； L一繞組長度，m。 為了（le）測量磁性。推薦使用lIMI1 97 X 磁力 計。磁力計是一種（zhǒng）輕便型儀表，用於評估磁（cí）係統空 氣間隙中脈動磁場以及漏磁磁（cí）場的磁感應強度。 儀表由測量變流器、電子裝置和充電（diàn）裝置組成。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)用直流電消磁用直（zhí）流電消磁的過程為： ① 借助於磁力計確定（dìng）鋼管剩磁磁場的大小和方 表2 磁力計技術特性 被測量磁感應強度範（fàn）圍(×10 T) 1～ 1 999 靈敏度下限(×10 T) 1 調整工作規範時間(s) 30 電源充電後連續工作（zuò）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（zhuāng）置 0．35 (kg) 測量變流器 0．35 向；② 在（zài）鋼管（guǎn）上配置截麵35～50 mm 的柔性（xìng）焊（hàn） 接導線（xiàn）組成的線圈，將其接到一（yī）個或者兩個順序 連（lián）接的焊接變流器，使（shǐ）其形成的磁場作用方（fāng）向與（yǔ） 鋼管剩磁場作用方向（xiàng）相（xiàng）反，見圖2；③ 在消磁開 圖（tú）2 單根鋼管(中間部分)用直流電的消磁係統圖 1 被消磁鋼（gāng）管 2 焊接導線 3 直流電焊接電（diàn）源 始時（shí），電流為8O～1OO A。④ 在消磁的過程中（zhōng），必 須（xū）周期性地用磁力計在（zài）鋼管上檢查消磁磁場作（zuò）用 的（de）結果(在電源接通時進行測量)。必要（yào）時，控製（zhì）電 流或（huò）者改變它的方向(用在焊接（jiē）變流器上換接導 線的方法)。⑤ 消磁結束以（yǐ）後，為了平（píng）滑（huá）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。 用直流電消磁，可（kě）以（yǐ）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匝的線圈，以最大（dà）的磁場（chǎng）值來消磁（cí）；然後以同 維普（pǔ）資訊（xùn） http://www.cqvip.com 第25卷第5期 許貴芝編譯：俄（é）羅斯管道焊接前的（de）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，將（jiāng）兩根鋼 管（guǎn）拉開距離（lí）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（xiàn）圈，並按圖 3(a)方法完成消（xiāo）磁。 圖3 鋼管對接裝配（pèi）前用直流電消磁的係統圖 l一被消（xiāo）磁鋼管2一焊接導線3 直流焊接電源 4 帶焊條的電焊鉗5一金屬板（bǎn）片 在個別場合下（xià），推薦使用將電焊鉗和金屬板 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（zài）每一次短路一一斷開循環之 後，用磁力計（jì）檢查磁性，並在必要時重（chóng）複消磁過 程（chéng）。 當對裝配好的對接處消（xiāo）磁時（shí），在被對接鋼管 端繞上（shàng）截麵（miàn）35～50 mm 的（de）焊接導線，形成兩（liǎng）根 鋼管的共用線圈，見圖4(a)。線圈（quān）可以（yǐ）重疊繞(沿 順時針或者逆時針)，總匝數為16～22匝。此時， 匝數多的應該在（zài）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（shèng）磁等級小於2O×10 T 以後，完成（chéng） 焊縫（féng）根部的焊接。此時，推薦在小電（diàn）流10～ 20 A 下進行補充消磁。 (2)用交流（liú）電消磁 用交流電消磁可以應用（yòng） 於單根鋼管裝配前單根鋼管的末端，以（yǐ）及壁厚達 25 mm 的已裝配鋼管（guǎn）對接端。此時，除按上（shàng）述方 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（yī）公用焊接導線 3一（yī）直流焊接電源 4一平 滑降低電流的裝（zhuāng）置(鋼絲) 5一（yī）絕緣材料（liào）墊板 6-焊接變壓器 法消磁以外，還有如下（xià）的補充：按圖4(b)的消磁 係（xì）統圖裝配，采用1根焊接導線組成的線圈，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且不可燃材料的墊（diàn）板 (如石（shí）棉（mián）磚)上（shàng）。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（rè）並在一定（dìng）時間內燒斷。燒斷時（shí）間取決 於鋼絲直徑、長度和電流值。在鋼絲燒斷（duàn）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（cì）)。 消磁係統的拆除，可在焊完（wán）根部焊縫後進行（háng）， 推薦消磁後立即拆除。對於交流電的消（xiāo）磁，同樣可 以采用電氣調節（jiē）器，以便平滑（huá）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 對接好的鋼管上（shàng）長1O0～200 mm 的（de）個別（bié）區段，特 別是在正負（fù）號改變的磁（cí）場（chǎng）附（fù）近。此時（shí），個別區段消 磁後，應該（gāi）完成（chéng）根（gēn）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（mén）結構的電磁 鐵。電磁鐵安裝（zhuāng）在鋼管（guǎn）對接處，見圖1(a)，使電磁 鐵的（de）N極安置在有磁性S極的鋼管邊（biān）緣，而磁鐵 S極與管（guǎn）磁性N 極相接。在消磁過程（chéng）中，必須借 助於磁力計定期地測量鋼（gāng）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）電流大 維普資訊 http://www.cqvip.com · 60· 焊 管 2002年9月 小來調節（jiē），磁場方向（xiàng）通過改變電流方向來調節，亦 即轉換電源正（zhèng）負極來調節。 用永久磁（cí）鐵消磁（cí），選用了IoH醜KT5合金製 造的C形或者圓柱形永磁鐵，見圖1(a)和(b)。當 磁鐵正確安裝時，磁極應該和被磁化的對接鋼管 的磁極相反。磁（cí）鐵安裝正確與否（fǒu）可用磁力計來檢 查。為了增強消磁的效果，磁鐵（tiě）可以彼此連接(二 三個以上，其作用相同)。在對接區段消磁以後，必 須完成此處根部焊縫的焊接。此後，磁鐵應該移至 下一（yī）個消磁區段。為了增加（jiā）消磁磁（cí）場，磁鐵要接近 消磁處，反之可（kě）以去除磁（cí）鐵。沿鋼管表麵移動磁鐵（tiě） 時，可（kě）以減小焊接對接（jiē）處剩磁直到最小值（zhí）。 為了改變消磁磁通量的方向，必須在水平麵 上將C形磁鐵回轉180。，而裝在（zài）對（duì）接處邊緣的圓 柱形磁鐵要交（jiāo）換位置或者在垂（chuí）直平麵（miàn）中回轉 180。。在每一道消磁工序後，必須用磁力計檢查剩（shèng） 磁的大小。 3 結 論 俄羅斯消磁（cí）經（jīng）驗（yàn）表明，采用現（xiàn）有工藝文件中 的消磁方法是十分有（yǒu）效的（de）。這種方法可以用在工（gōng） 業部門各種管道（dào）的安裝（zhuāng）、焊接和修（xiū）理作業時