鋼管20# 無縫鋼管帶磁性的原因,怎（zěn）樣消磁?如果（guǒ）帶磁性焊接偏弧怎麽辦? 摘 要 分析了鋼管中剩磁產生（shēng）的原因及（jí）其對焊（hàn）接質量的影響。介紹了俄（é）羅斯管（guǎn）道焊接 前的消磁工藝過程和消磁方法。生產經驗（yàn）證（zhèng）明該方法實用、有效。 主題詞 管道 鋼管（guǎn） 焊接 剩磁 消磁（cí） 工藝 1 剩磁產生原因及對焊接質量影響（xiǎng） 在建設和修理煤（méi）氣管（guǎn）道進行焊接（jiē）作業時，有 時會出現磁偏吹影響焊接過程的現象。磁偏吹的 形成是管金屬中存在剩磁的結果。通常，將剩磁分 為感應（yīng）磁性和工藝磁性兩種。感應磁性常產生在 工廠（chǎng）製管的環節中（zhōng），如（rú）：金屬熔煉、采用電磁起重 機進行裝卸、鋼管在（zài）強磁場中停置、用磁化法完成（chéng） 無損檢查、鋼管接近（jìn）強力供電線放置等等。工藝（yì）磁 性常（cháng）產（chǎn）生在（zài）進行裝配焊接作業及采（cǎi）用磁性夾持 器、夾（jiá）具與用直流電（diàn）焊接管道時，如：長時間接觸 與直流電源相（xiàng）連的電導線（xiàn），導線裸露段（duàn）或者（zhě）電焊（hàn） 鉗與管（guǎn）子的短路（lù）等。 焊接帶磁性鋼管時，經（jīng）常會看（kàn）到（dào）電弧引燃的 困難、電弧燃（rán）燒穩定性的破壞（huài）、在磁場（chǎng）中電弧的偏 離、液體金屬和渣熔融體（tǐ）從焊接熔池中的濺出。 為了穩定焊接過程，改（gǎi）善焊接接頭質量（liàng），被磁 化了的鋼管在焊接前要進行消磁。應該指出，被焊 接的鋼管要達到完全消磁是困難的。所以，當剩磁 不足於（yú）影響焊接質量時，便允許進行焊接。 2 俄羅斯管道焊接的消（xiāo）磁（cí）方法（fǎ） 在野外（wài）條件或半成品基地裏進（jìn）行管道焊（hàn）接和 修理時，特別需要進行消磁。俄羅斯有關部門製（zhì）定 了（le）相應的管道消磁工藝文件。文件中包含（hán）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 針對焊接前的消磁，製（zhì）定了（le）單根鋼（gāng）管和（hé）鋼管 對接處（chù）的消磁工藝，包括以下內容：① 確定鋼管剩 磁場的大小和方向；② 選擇消磁的方法、係統（tǒng）圖和 技術手段；⑧ 用選（xuǎn）定的消磁方法對鋼管或（huò）者焊接 的對接處消磁（cí）；④ 檢查（chá）經過消磁後的剩（shèng）磁量，看其 是否滿足要求。 2．2 消磁（cí）方法 在已（yǐ）製定的（de）工藝文件中，規定了以下（xià）的消磁 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（suǒ）建立（lì）的（de）磁場方法。 分析剩磁參數(見表1)，結合施工現場具體 條件（jiàn）(例如給定的裝備等)，選擇消磁方法和係統。 表1 剩（shèng）磁等級與（yǔ）焊接條件 剩磁等級 剩（shèng）磁感應強度(×10 T) 焊接條件（jiàn） 弱 <20 不消磁 中等 2O～ 100 消（xiāo）磁（cí） 高（gāo） > 100 消磁 用截麵35～50 mm 的焊接（jiē）導線組成的電磁 線圈來完成直流電和交流電的消磁。導線（xiàn）繞在（zài）鋼 管或者兩根對接的鋼管（guǎn）上（shàng），根據鋼管剩（shèng）磁大小繞 成匝數（shù）不同的線圈。用直流電消磁時，必（bì）須（xū）采用電 流為5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或變流（liú）器（qì），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。所有被采用的電源應 有遙控和電流調節裝（zhuāng）置，允許采用鎮定變阻器。當 采用焊接變壓（yā）器消磁時（shí），推薦使用輕便的電流測 量卡表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（yào）采用焊接整流器或者變 壓器作為電（diàn）源來進行，見圖1(a)。用永磁鐵消磁 時，則（zé）不需要電源，見圖1(b)和(c)。 鋼管的消磁分三個等級，見表1。 維普資訊（xùn） http://www.cqvip.com 焊 管 2002年（nián）9月 圖1 用電磁鐵(a)、C形永磁鐵(b) 和（hé）圓柱形（xíng）永（yǒng）磁（cí）鐵(c)對對接管端消磁係統（tǒng）圖 1一（yī）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（yǒng）磁鐵 6 圓柱形永磁鐵 消磁時，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。 消磁磁（cí）場強度按公式確定： H — I ·N 7I 式中，一線圈通電電流。A； N 消（xiāo）磁線圈匝數； L一繞組長度，m。 為了測量（liàng）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（tǒng）空 氣間隙（xì）中脈動磁場以及漏（lòu）磁磁（cí）場的磁感應強（qiáng）度。 儀（yí）表由測量變流器、電子裝置和充電裝置組成（chéng）。儀 表的電源（yuán）為9V 的電瓶內裝式電池組，磁力計技 術特性見表2。 (1)用直流電消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（cí）場的大小和方 表2 磁力計技術特（tè）性（xìng） 被測量磁感應強（qiáng）度範圍(×10 T) 1～ 1 999 靈敏（mǐn）度下限(×10 T) 1 調整工（gōng）作規範時間（jiān）(s) 30 電源充電後（hòu）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（cè）量變（biàn）流器 0．35 向；② 在鋼管上配置截麵35～50 mm 的柔性焊（hàn） 接導線組成的（de）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（chéng）的（de）磁場作用方向與 鋼管剩磁場作用方向相反，見（jiàn）圖2；③ 在消磁開 圖2 單根鋼管(中間部分（fèn）)用直（zhí）流電的消磁係（xì）統圖 1 被消磁鋼管 2 焊接導線 3 直流電焊（hàn）接電源 始時，電（diàn）流為8O～1OO A。④ 在消磁的過程中，必（bì） 須周期性（xìng）地用磁力計在鋼管上檢查消磁（cí）磁場作用 的結果(在電源接通時進（jìn）行測量)。必要時，控製電 流或者改（gǎi）變它的方向(用在焊接變流器（qì）上換接導（dǎo） 線的方法)。⑤ 消磁結束以（yǐ）後，為了平滑地降低磁 通時，應該在lmin內逐漸減（jiǎn）小電（diàn）流，直到零值， 然後切斷電源。 用直（zhí）流電（diàn）消磁，可以（yǐ）按幾種方案（àn）完成（chéng）。 單根鋼管消磁，先在鋼管（guǎn）一端沿（yán）外圓繞（rào）8～ 12匝的線圈，以最（zuì）大的磁場值來消磁；然後以同 維普資訊（xùn） http://www.cqvip.com 第25卷第5期 許貴（guì）芝編譯：俄羅斯（sī）管道（dào）焊接前的現代（dài）消磁（cí）方法 樣方法為鋼管另一端（duān）消磁。 當單根（gēn）鋼管消磁到鋼管（guǎn）對接處（chù）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（de）線（xiàn）圈，並按（àn）圖 3(a)方法完成消磁。 圖3 鋼（gāng）管對接裝配前（qián）用直流電消磁的係統圖 l一被消磁鋼管2一焊接導線3 直（zhí）流焊（hàn）接電源 4 帶（dài）焊條的電焊鉗5一金屬板片 在個別場合下，推薦使用將電焊鉗和金屬板 片接入電氣係統中消磁的方案，見圖3(b)。將裝（zhuāng） 入電焊鉗中（zhōng）的焊條，在300 A 電（diàn）流下與金屬板短 路10 s。然後斷開。在每一次短路一一（yī）斷開循環之 後，用磁力計檢查磁（cí）性（xìng），並在必要時重複消磁過 程。 當對裝配好的（de）對接處消磁時，在被對接鋼（gāng）管 端繞上截麵（miàn）35～50 mm 的焊接導線，形成兩根 鋼管的共用線圈，見圖4(a)。線圈可以（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（yīng）該在剩磁大（dà）一些的鋼管上。這種消（xiāo）磁 工藝往往是最佳的。 當（dāng）測量剩磁等級小於2O×10 T 以後，完成 焊（hàn）縫根部的（de）焊接。此時，推薦在小（xiǎo）電流10～ 20 A 下進行補充消磁。 (2)用交流電消磁 用交流電消磁可以應用 於單根鋼管裝配前單根鋼管的（de）末端，以及壁厚達 25 mm 的（de）已裝配（pèi）鋼管對接端。此時，除按上述方 圖（tú）4 用（yòng）公用（yòng）焊接導線對對接管端消磁（cí）係（xì）統圖 (a)用（yòng）直流電消磁 (b)用交（jiāo）流電消磁 l一被消磁鋼管 2一公用焊接導線 3一直流焊接電源 4一平 滑（huá）降低電流的裝置(鋼絲（sī）) 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（àn）圖4(b)的消磁 係統圖裝（zhuāng）配，采用1根（gēn）焊接導線組成的線圈，在回 路中接入（rù）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（rán）材料的墊板 (如石棉磚)上。鋼絲可以平（píng）滑地改變通（tōng）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（bìng）在一定時間內燒斷。燒斷時間取決 於鋼絲直徑、長度和電流（liú）值。在鋼（gāng）絲燒斷後，用磁 力（lì）計檢（jiǎn）查剩磁大小。當消（xiāo）磁效果（guǒ）不足時，必須重複 消磁(有時需要4～5次)。 消磁係統的拆除，可在焊（hàn）完根部焊縫後進行， 推薦消磁後立即拆除。對於交（jiāo）流電的（de）消磁，同樣可 以采用電氣調節器，以便平滑（huá）地改變（biàn）電流的大小。 (3)用電磁鐵和（hé）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（bié）區段，特（tè） 別是在正負號（hào）改變（biàn）的磁場附近。此時，個別區段消 磁後，應該完成根部焊縫的焊接，然後進行（háng）下一段 的消磁。為（wéi）了（le）消磁，選用了具有專門結構的電磁 鐵。電磁（cí）鐵安裝在鋼管對接處，見圖1(a)，使電磁（cí） 鐵的N極安置在有磁（cí）性S極的鋼管邊緣，而磁鐵（tiě） S極與管磁（cí）性N 極相（xiàng）接。在消磁過程中，必須借 助於磁力計定期地（dì）測量鋼管剩磁的方向（xiàng）與大小 (接通電（diàn）源時)。消磁（cí）磁場的大小通（tōng）過改變電流大 維普資訊 http://www.cqvip.com · 60· 焊 管 2002年9月 小來調節，磁場方向通過改（gǎi）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，選用了IoH醜KT5合金製 造的C形或者圓柱（zhù）形永磁鐵，見圖1(a)和(b)。當（dāng） 磁（cí）鐵正確安裝時，磁極應該和被磁化的對接鋼管 的磁極相（xiàng）反。磁鐵安裝正確與否可用磁力計來檢 查。為了增強（qiáng）消磁的效果，磁鐵可以彼此連接(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（bù）焊縫的焊接。此後，磁鐵應（yīng）該移至 下一個消磁區（qū）段。為了增加消磁磁（cí）場，磁鐵要接近（jìn） 消（xiāo）磁處，反之可以去除磁鐵。沿鋼（gāng）管表麵移動磁鐵 時，可以減小焊接對（duì）接處剩磁直到最小值。 為了改變消磁磁通量的方向（xiàng），必須在水平麵 上將C形磁鐵（tiě）回轉180。，而裝在對（duì）接處邊緣的圓 柱形（xíng）磁鐵要交換位置或者在垂直平（píng）麵中回（huí）轉 180。。在每（měi）一道消磁工（gōng）序後，必須用磁（cí）力計檢查剩 磁的大小。 3 結 論 俄羅斯消磁經驗表（biǎo）明，采用現（xiàn）有工藝文件中 的（de）消磁方法是十分有效的。這種方法可以用在工 業（yè）部門各種管道的（de）安裝、焊接和修理作業時