鋼（gāng）管20# 無縫鋼管帶（dài）磁（cí）性的原因,怎樣消磁?如果帶磁性焊接偏弧怎麽辦? 摘 要 分析了鋼管中剩磁產生的原因及其對（duì）焊接質（zhì）量的影響。介紹了俄羅斯管道焊接 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。 主題詞 管道 鋼管 焊接 剩磁 消磁 工（gōng）藝 1 剩磁產生（shēng）原因及對焊接質量影響 在建設（shè）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程的現象。磁偏吹的 形成是管金屬（shǔ）中存在剩磁的（de）結果。通常，將剩磁（cí）分 為感（gǎn）應磁性和工藝磁性兩種。感應磁性常（cháng）產生在 工廠（chǎng）製管的環節中，如：金屬（shǔ）熔煉、采（cǎi）用電磁（cí）起重（chóng） 機進行裝卸、鋼管在強磁場中停（tíng）置、用磁（cí）化法完成 無損檢查、鋼管接（jiē）近強力供電線放置等等。工（gōng）藝磁 性常產生在進行裝配焊接作業（yè）及采用磁性夾持 器、夾具與用（yòng）直流電焊接管道時，如：長時間（jiān）接觸（chù） 與（yǔ）直流電（diàn）源相連的電導線，導線裸露段或者電（diàn）焊（hàn） 鉗與管子的短路等。 焊接（jiē）帶磁性鋼管時，經常會看到電弧引燃的 困難、電弧燃燒穩定性的破壞、在磁場中電弧的偏 離、液體金屬和渣熔融體從焊（hàn）接熔池中的濺出。 為了穩定（dìng）焊接過程（chéng），改善焊接接（jiē）頭質量，被磁 化了（le）的鋼管在焊接前要進行消磁。應該指出，被焊 接的鋼（gāng）管要達到完全消磁是困難（nán）的。所以，當剩磁 不足於影響焊接質量時，便允許進行焊接。 2 俄（é）羅斯管道焊接（jiē）的消磁方法 在野外條件或半成品基地裏進行管道焊接和（hé） 修理時（shí），特別需要進行消（xiāo）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（jìn）經驗。 2．1 消磁工藝過程 針對焊接前的消磁，製定（dìng）了（le）單根鋼管和鋼管 對接處的消磁工藝，包括以下內容：① 確（què）定鋼管剩 磁場（chǎng）的大小和方向；② 選擇消磁的方法、係統圖和 技（jì）術手段；⑧ 用選定的消磁方法對鋼管或者焊接（jiē） 的（de）對接處消磁；④ 檢查經過（guò）消（xiāo）磁後的剩磁量，看（kàn）其 是否滿足要求。 2．2 消磁方（fāng）法 在已製定的工藝（yì）文件中（zhōng），規定了以下（xià）的消磁 方法：用直流電或者交流電，以（yǐ）及借助於電磁鐵或 者永磁鐵所建立的磁場方法。 分析剩磁參數(見表1)，結合施工（gōng）現場具體 條件(例如給（gěi）定的裝備等)，選擇消磁方（fāng）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（zhōng）等 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（diàn）和交（jiāo）流電的消磁。導（dǎo）線繞在鋼 管或者兩根對接的鋼管上，根據鋼管剩磁大（dà）小繞 成匝數不同的線（xiàn）圈。用直流電消磁時，必須采用電 流（liú）為5o0～ 1 000 A 的焊接（jiē）整流器或變流器，其中（zhōng） 包括多工位的。用（yòng）交流（liú）電消磁時，采用（yòng）電（diàn）流為500 ～ 1 000 A 的焊接變壓器（qì）。所有被采用（yòng）的電源應 有遙控和電流調節裝置，允許采用（yòng）鎮定變阻器。當 采用焊接變壓器（qì）消磁時，推薦使用輕便（biàn）的電流測 量卡表LI一（yī）4505、LI一4501等來（lái）測量消磁（cí）電（diàn）流。借 助專（zhuān）用的電磁鐵消磁，要采用焊接整流器或者變 壓器作為電源來（lái）進行，見圖1(a)。用永磁鐵消（xiāo）磁 時（shí），則不需要電源，見圖1(b)和(c)。 鋼管的消磁分三個等級，見表1。 維（wéi）普（pǔ）資訊 http://www.cqvip.com 焊 管 2002年（nián）9月 圖1 用電磁鐵(a)、C形永磁鐵(b) 和圓柱形永磁鐵(c)對對接管端消磁係（xì）統圖 1一被（bèi）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（zhù）形永磁鐵（tiě） 消磁時，磁場應該大於剩磁磁（cí）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。 消磁磁場強度按公式確定： H — I ·N 7I 式中，一線圈通電電（diàn）流（liú）。A； N 消磁線圈匝數； L一繞組長度，m。 為了測量磁（cí）性。推薦使用lIMI1 97 X 磁力 計。磁力計是（shì）一種（zhǒng）輕便型儀表，用於評估磁係統（tǒng）空 氣間隙中脈動磁場以（yǐ）及漏磁磁場（chǎng）的磁感應強（qiáng）度。 儀表由（yóu）測量變流器、電子裝置和（hé）充電裝置組成（chéng）。儀（yí） 表（biǎo）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)用直流電消磁用（yòng）直流電消磁的過（guò）程為： ① 借助於磁力計確定鋼管剩磁磁場的大小和方（fāng） 表2 磁力計技（jì）術特性 被（bèi）測量磁感應強度（dù）範圍(×10 T) 1～ 1 999 靈敏度下限(×10 T) 1 調整工（gōng）作規範時間(s) 30 電源充電後連續工作時間(h) 8 外形尺（chǐ）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（qì） 0．35 向；② 在鋼管（guǎn）上配置截麵35～50 mm 的柔性焊 接（jiē）導線（xiàn）組成的線圈，將（jiāng）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（cí）場作（zuò）用（yòng）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（gēn）鋼管(中間部分)用直流電的消（xiāo）磁係（xì）統圖 1 被消磁鋼管（guǎn） 2 焊接導線 3 直流電焊接電源 始時（shí），電流為8O～1OO A。④ 在（zài）消磁的過程中，必 須周期性地用磁力計（jì）在鋼管上檢查消（xiāo）磁磁場作用 的結果(在電源接通時進行測（cè）量)。必要時，控製電 流或者改變它的方（fāng）向(用在焊接變流（liú）器上換接導 線的方法)。⑤ 消磁結束以後，為了平滑（huá）地降低磁 通時，應該在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，以最大的磁場值來消磁；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 樣方法為（wéi）鋼管另一端（duān）消磁。 當單根鋼管消磁到鋼管對接處時，將兩根鋼 管拉開距離（lí）不小於300 mm，在距每一根管子端（duān） 麵80～100 mm 處繞上18～20匝（zā）的線圈，並按（àn）圖 3(a)方法完成（chéng）消磁。 圖3 鋼（gāng）管（guǎn）對接裝配前用直流電消磁的係統圖 l一被消磁鋼管2一焊（hàn）接導線（xiàn）3 直流焊接電源 4 帶焊條的電焊鉗5一金（jīn）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（xì）統中消磁的方案，見圖3(b)。將裝 入電焊（hàn）鉗中的焊條，在300 A 電流下與金屬板短 路10 s。然後斷開。在每一次短（duǎn）路一一斷開循（xún）環之 後（hòu），用磁力計（jì）檢查磁性，並在必要時重（chóng）複消（xiāo）磁過 程。 當對裝配好的對接處消磁時，在被（bèi）對接鋼管 端繞上截麵35～50 mm 的焊（hàn）接導線，形成兩根 鋼管的共用線圈，見圖4(a)。線圈可以重疊繞(沿 順時針或者逆時針)，總匝數為16～22匝。此時， 匝數多的應該在剩磁大一些（xiē）的鋼（gāng）管上。這（zhè）種（zhǒng）消（xiāo）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 焊縫根部（bù）的焊接。此時，推薦在小電流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末端，以及壁厚達 25 mm 的已裝配（pèi）鋼管對接端。此時，除按（àn）上述方 圖4 用公用焊接導線對對接管端消磁（cí）係統（tǒng）圖 (a)用直流電消磁 (b)用交流電消磁 l一被消磁鋼管 2一公用焊接（jiē）導線 3一直流焊接電源 4一平 滑降低電流的（de）裝置（zhì）(鋼絲) 5一絕緣材料墊（diàn）板 6-焊接變壓器 法消（xiāo）磁以（yǐ）外，還有如下的補充：按圖4(b)的消（xiāo）磁 係統圖裝配，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（de） 鋼絲。這根（gēn）鋼絲（sī）安（ān）置在絕（jué）緣且不可燃材料的墊板 (如石棉磚)上。鋼絲可以平滑地改（gǎi）變通電電流（liú）的 大（dà）小，從而改變消磁（cí）磁場的（de）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（hòu），用（yòng）磁（cí） 力（lì）計檢（jiǎn）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（cí）係統的（de）拆（chāi）除（chú），可在焊完根（gēn）部焊縫後進行， 推薦消磁後立即（jí）拆除。對於（yú）交流電的消磁，同樣可 以采用電氣（qì）調節器，以便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 對接好的鋼（gāng）管上長1O0～200 mm 的個別區（qū）段，特 別是在正負號改變的磁場附近（jìn）。此時，個別區段消（xiāo） 磁後，應該完成根（gēn）部焊縫的焊接，然後進行下一段 的（de）消磁。為了消磁，選用了具有專門結構的電磁 鐵。電（diàn）磁鐵安裝在鋼管對接處，見圖1(a)，使電（diàn）磁 鐵的N極安置在有磁性S極的鋼管邊緣，而磁鐵 S極與管磁性N 極相接。在消磁（cí）過（guò）程中，必須（xū）借（jiè） 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，磁場方向通過改變電流方（fāng）向來調節，亦 即轉換（huàn）電源（yuán）正負極來調節。 用（yòng）永久磁鐵消磁，選用了IoH醜KT5合金製 造的C形或（huò）者圓柱形永（yǒng）磁鐵，見圖1(a)和(b)。當 磁鐵（tiě）正確安裝時，磁極應該（gāi）和被磁化的對接鋼管 的磁極相反。磁鐵安裝正（zhèng）確與否（fǒu）可用磁力計來檢 查。為了增強消磁的效果，磁（cí）鐵可以彼此連（lián）接(二 三（sān）個以上，其（qí）作用相同（tóng）)。在（zài）對接區段消磁（cí）以後，必 須完成此（cǐ）處（chù）根部焊縫（féng）的焊接。此後，磁鐵應該移至 下一個消磁區段。為了增加消（xiāo）磁磁場，磁（cí）鐵要接近 消磁處，反之可以去（qù）除磁鐵（tiě）。沿鋼管表麵移動磁鐵 時，可以減小焊接（jiē）對接處剩磁直到最小值（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（zhuāng）在對（duì）接處邊緣的圓 柱（zhù）形磁鐵要交（jiāo）換位置或（huò）者在垂直平麵中回轉 180。。在（zài）每一道消磁工序後（hòu），必須用（yòng）磁力計檢查剩 磁的大小（xiǎo）。 3 結 論 俄羅斯消磁經驗表明，采用現有工藝文件中 的消磁方法是十分有效的。這種方（fāng）法可以用在工 業部門各種管道（dào）的安裝、焊接和修理作業時