鋼管（guǎn）20# 無縫鋼管（guǎn）帶（dài）磁性的原因,怎樣消磁?如果帶磁性焊接偏（piān）弧怎麽（me）辦（bàn）? 摘 要 分析了鋼管中剩磁產生的原因及其對焊接質量的影響。介紹（shào）了俄羅斯管道焊接 前的消（xiāo）磁（cí）工藝過程和消磁方法。生產經（jīng）驗證明該方法實用、有（yǒu）效。 主題詞 管道 鋼管 焊接 剩磁 消（xiāo）磁 工藝 1 剩磁產生原因及對焊接質量影響 在（zài）建設和修理煤氣管（guǎn）道進行焊接作業時，有 時會出（chū）現磁偏吹影響焊接過（guò）程的現象。磁偏吹的（de） 形成（chéng）是管金屬中存在剩磁的（de）結（jié）果。通常，將剩磁分 為感應磁性和工藝（yì）磁性兩種（zhǒng）。感應磁性常產生在 工廠製管的環節（jiē）中，如：金（jīn）屬熔煉、采用（yòng）電磁起重（chóng） 機進（jìn）行裝卸、鋼管在（zài）強磁（cí）場中停置、用磁化法完成 無損檢查（chá）、鋼（gāng）管接近強力供電（diàn）線放置等等（děng）。工藝磁 性常產生在（zài）進行裝配焊接作業及采用磁性夾持 器、夾具與用直流電焊接管道時（shí），如（rú）：長時間（jiān）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（duǎn）路等。 焊接帶磁性（xìng）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（piān） 離、液（yè）體金屬和渣熔融體從焊接熔池中的濺出。 為了穩定焊接過（guò）程（chéng），改善焊（hàn）接接頭質量，被磁 化了的鋼管在焊接前要進行消磁。應該指出，被（bèi）焊 接的鋼管要達到完（wán）全消（xiāo）磁是困（kùn）難（nán）的。所（suǒ）以，當剩磁 不（bú）足於影（yǐng）響焊接質量時，便允許進行焊（hàn）接。 2 俄羅斯管道焊接的消磁方法 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。俄羅斯有關部門製定 了相應的管（guǎn）道消磁工藝（yì）文件。文件中包含了當代 進行類（lèi）似作業的（de）國內（nèi）外的先進經驗。 2．1 消磁工藝過程 針對焊接前的（de）消磁，製定了單根鋼管和鋼管 對接處的消磁工藝，包括以下內容：① 確定鋼（gāng）管剩（shèng） 磁場的大小和（hé）方向；② 選擇（zé）消磁的方法、係統圖和 技術手（shǒu）段；⑧ 用選（xuǎn）定的消磁方法對鋼管或者焊（hàn）接 的對接處消磁；④ 檢查經過消磁後的剩磁量，看其 是否滿足要求。 2．2 消磁方法 在已製定的工（gōng）藝文（wén）件（jiàn）中，規定了以下的消（xiāo）磁 方法：用直流（liú）電或者交流（liú）電，以及借助於電磁鐵或 者永磁鐵所建立的磁場方法（fǎ）。 分析剩磁參數(見表1)，結合施工現場具體 條件(例如（rú）給定的裝備等)，選擇消磁（cí）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（bú）消磁 中等 2O～ 100 消（xiāo）磁 高 > 100 消磁 用截麵35～50 mm 的焊接導線組成（chéng）的電磁 線圈（quān）來完成直流電和交流（liú）電的消磁。導線（xiàn）繞在（zài）鋼 管或者兩根對接的鋼管上，根據鋼管剩磁大小繞 成匝數不同的線圈。用直流電消磁時，必須（xū）采（cǎi）用電 流（liú）為5o0～ 1 000 A 的焊接整流器（qì）或變流（liú）器，其中 包括（kuò）多工位的（de）。用交流電消磁時，采用電流為500 ～ 1 000 A 的焊接變（biàn）壓器。所有被（bèi）采用的電源應 有遙控和電流調節裝置，允許采用鎮定變阻器。當 采用焊接變壓（yā）器消磁（cí）時，推薦使用輕便的電（diàn）流測 量卡表（biǎo）LI一4505、LI一4501等來測量消磁電（diàn）流。借 助專用的電磁鐵消磁，要采用焊接整流器或（huò）者（zhě）變 壓器作（zuò）為電源來進行，見圖1(a)。用永磁鐵消磁 時，則（zé）不需要（yào）電源，見圖1(b)和(c)。 鋼管的消磁分三個等級，見（jiàn）表1。 維普（pǔ）資訊 http://www.cqvip.com 焊 管 2002年9月（yuè） 圖1 用電磁鐵（tiě）(a)、C形永磁鐵(b) 和圓柱形（xíng）永磁鐵(c)對對接管端消磁係統圖 1一被消（xiāo）磁鋼管（guǎn） 2 電（diàn）磁鐵3一焊（hàn）接（jiē）導線 4 直流焊（hàn）接電源 5一C形永磁鐵 6 圓柱形永磁鐵 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（cí）場強度。 消磁磁場強度按（àn）公式確定： H — I ·N 7I 式中，一線圈通（tōng）電電流。A； N 消磁線圈匝數； L一繞組長度，m。 為了測量磁性。推薦使用lIMI1 97 X 磁（cí）力 計。磁力（lì）計是一（yī）種輕便型儀表，用（yòng）於評估磁係統空 氣間隙（xì）中脈動磁場以及（jí）漏磁磁場的磁感應強度。 儀表由測量（liàng）變（biàn）流器、電子裝置和充電裝置組成。儀 表的電源為9V 的（de）電瓶內裝式（shì）電池（chí）組（zǔ），磁力計技 術特性見表2。 (1)用直流電消磁用直流電（diàn）消磁的過程為： ① 借助於磁力計確（què）定鋼管剩磁磁場的大小和方（fāng） 表2 磁力計技術特性 被測量磁感（gǎn）應強度範圍(×10 T) 1～ 1 999 靈敏度（dù）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 外形尺寸 電子裝置 1 70×60×35 (mm×mm×mm) 充電裝置部分 70×70×30 質（zhì）量 電子（zǐ）裝置（zhì） 0．35 (kg) 測量變流器 0．35 向；② 在鋼管上配置截（jié）麵35～50 mm 的柔性焊 接導線組成（chéng）的線圈，將其接到一（yī）個或者兩個順序 連接的焊接變流器，使其（qí）形成的磁場作用方向（xiàng）與 鋼管剩磁場作用（yòng）方向相反，見圖2；③ 在消磁開（kāi） 圖2 單根鋼管(中間部分)用（yòng）直流電的消磁係統圖 1 被消磁（cí）鋼管 2 焊接導線（xiàn） 3 直流電焊接電源 始時，電流為8O～1OO A。④ 在消磁的過程中（zhōng），必 須周期性（xìng）地（dì）用磁力計在鋼管上檢（jiǎn）查消磁磁場作用 的（de）結果(在電源接通時進行測量)。必要時，控製（zhì）電 流或者改變它的方向(用（yòng）在（zài）焊接變流器上換接導 線的方（fāng）法)。⑤ 消磁結束以後，為了（le）平滑地降低（dī）磁 通時，應該在lmin內逐漸減（jiǎn）小電流，直到零值， 然後切斷電源。 用直（zhí）流電消磁，可以（yǐ）按幾種方案完成（chéng）。 單根鋼管消磁，先在鋼管（guǎn）一端沿外圓（yuán）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（sī）管道焊接前的現代消磁方法 樣方法為鋼管另（lìng）一端消磁。 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匝的線圈，並按圖 3(a)方法完成消磁。 圖（tú）3 鋼管對（duì）接裝配前用直流電消磁的係統圖 l一被（bèi）消磁鋼管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 入（rù）電焊鉗中（zhōng）的焊條，在300 A 電流下與金屬板短 路10 s。然後（hòu）斷開。在每（měi）一次短（duǎn）路一（yī）一斷開循環之 後，用磁力計檢查（chá）磁性，並在（zài）必（bì）要時重複消磁過 程。 當對（duì）裝配好的對接處消磁時，在被對（duì）接鋼（gāng）管 端繞上截麵35～50 mm 的焊接（jiē）導線，形（xíng）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（zhě）逆時針)，總匝數為16～22匝。此時， 匝數（shù）多的應該在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（wán）成 焊縫根（gēn）部的焊接。此時，推薦在小電（diàn）流10～ 20 A 下進行補充消磁。 (2)用交流電消磁 用（yòng）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 的已裝配鋼管（guǎn）對接端。此時，除按上述方 圖4 用公用焊接導線對對接管端消磁係統圖 (a)用（yòng）直流電消磁 (b)用交流電消（xiāo）磁 l一被消磁鋼管 2一（yī）公用焊接（jiē）導（dǎo）線（xiàn） 3一直流（liú）焊接電源 4一平 滑（huá）降低電流的裝置(鋼（gāng）絲) 5一絕緣材料墊板 6-焊接變壓器 法消磁以外，還（hái）有如下的補充：按圖4(b)的消磁 係統圖裝（zhuāng）配，采用（yòng）1根焊接導線組成的線圈，在回 路中（zhōng）接入長0．5～ 1．0 m、直徑1．5～3．0 mm 的 鋼絲。這根鋼（gāng）絲安置在絕緣且不可燃材料的墊板 (如石棉磚)上。鋼絲可以平滑地改變通電電流的 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（duàn）時間取決 於鋼絲直徑、長度和電（diàn）流值。在鋼絲燒（shāo）斷後，用磁 力計檢查剩磁大（dà）小（xiǎo）。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，可在（zài）焊完根部焊縫（féng）後進行， 推薦消磁後（hòu）立即拆除。對於交流電的（de）消磁，同樣可 以采用（yòng）電氣調節器（qì），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 對接好的鋼管上長1O0～200 mm 的個別區段，特 別是在正負號改變的磁場附近。此時，個別區段消 磁後，應該完成根部焊縫（féng）的焊接，然後進（jìn）行下一段 的消磁。為了消（xiāo）磁，選用了具有專門結構的電磁 鐵。電磁鐵安裝在鋼管對（duì）接處，見圖1(a)，使電磁 鐵的N極安（ān）置在有（yǒu）磁性S極的鋼管邊緣（yuán），而磁鐵 S極與管磁性N 極相接。在消磁過程中，必須（xū）借 助於磁力計定期（qī）地測量鋼管剩磁的方向與大小 (接通電源時)。消磁磁場的大（dà）小通過改變電流大（dà） 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向來調節，亦 即（jí）轉換電源正負極來調節。 用永久（jiǔ）磁鐵消磁，選（xuǎn）用了IoH醜KT5合金製 造的C形或者圓柱形永磁鐵（tiě），見圖1(a)和(b)。當 磁鐵正確安裝時，磁極應該和被磁化（huà）的對接鋼（gāng）管 的磁極相反。磁鐵安裝正確與否可用磁力計來檢 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（de）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（chù），反之可以去除磁鐵。沿鋼管表（biǎo）麵移（yí）動磁鐵 時，可（kě）以減（jiǎn）小焊（hàn）接對接（jiē）處（chù）剩磁直（zhí）到最小值。 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。，而裝在對接處邊緣的圓 柱形磁鐵要交換位置或者在垂直（zhí）平麵中回轉 180。。在（zài）每一道消磁工（gōng）序後，必須（xū）用磁（cí）力計檢查（chá）剩（shèng） 磁的大小。 3 結 論 俄羅斯消磁經驗表明，采用現有工藝文（wén）件中 的消（xiāo）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