鋼管20# 無縫鋼管帶磁性的原因,怎樣消磁?如果帶磁性焊（hàn）接偏弧怎麽辦（bàn）? 摘 要 分析了鋼管中剩磁產生的原因及（jí）其對焊接質量的影響。介紹了俄羅斯管道焊接 前的消（xiāo）磁工藝過程和消磁方法。生產經（jīng）驗證明（míng）該方法實用、有效（xiào）。 主題詞 管道 鋼管 焊（hàn）接 剩磁 消磁 工（gōng）藝 1 剩（shèng）磁產（chǎn）生原因（yīn）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（huì）出現磁（cí）偏吹影（yǐng）響焊接過程（chéng）的（de）現象（xiàng）。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（yì）磁性兩種（zhǒng）。感應磁性常產生在 工（gōng）廠製管的環節中，如：金屬（shǔ）熔煉、采用（yòng）電磁起（qǐ）重 機進行裝（zhuāng）卸、鋼管在強磁場中停置、用磁（cí）化法完成 無損檢查、鋼管接近強力供電線放置等等。工藝磁 性常（cháng）產生在進行裝配焊接作業及采用磁性夾持 器、夾具與用（yòng）直流電（diàn）焊接管（guǎn）道時，如：長時（shí）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。 焊接帶磁性鋼管時，經常會看到電（diàn）弧引燃（rán）的 困難、電弧燃燒穩定性的破壞、在磁場中（zhōng）電弧的偏（piān） 離、液體金屬和渣熔融（róng）體從焊接熔池中的濺出。 為了穩定焊接過程，改善焊接（jiē）接頭質量，被磁 化了的鋼管在焊接前要進行消（xiāo）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 不足於影響焊接質量時，便允許（xǔ）進行焊（hàn）接（jiē）。 2 俄羅斯（sī）管道焊接的消磁方（fāng）法 在野外條件（jiàn）或半（bàn）成品基地裏（lǐ）進行管（guǎn）道（dào）焊接和 修（xiū）理時（shí），特別需要進行消磁。俄羅斯有關部門製（zhì）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經驗（yàn）。 2．1 消磁工藝過程 針對焊接前（qián）的消磁，製定了單根鋼管和鋼管 對接（jiē）處的消磁工藝（yì），包括以下內容：① 確（què）定鋼管剩 磁場的（de）大小和方向；② 選擇消磁的方法（fǎ）、係統圖和 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 檢查經過消磁後的剩磁量，看其 是（shì）否滿足要求（qiú）。 2．2 消磁方法 在已（yǐ）製定的工藝文件中，規定了以下的消磁 方法：用（yòng）直流電或（huò）者交（jiāo）流電，以及借（jiè）助於（yú）電磁鐵或 者永磁鐵所（suǒ）建立的磁場方法。 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 剩磁等級與焊接（jiē）條件 剩磁等級 剩磁感應強（qiáng）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 的焊接導線組成的電磁（cí） 線（xiàn）圈來完成直流電和交流電的消磁。導線繞在鋼 管或者兩根對接的鋼（gāng）管上，根據鋼（gāng）管剩磁（cí）大小繞 成匝數不同的線圈。用直流電消磁時，必須采用電 流為5o0～ 1 000 A 的焊接整（zhěng）流器或變流器，其中 包括多工位的。用交流電（diàn）消磁時，采用電流為500 ～ 1 000 A 的焊接變（biàn）壓器（qì）。所有被采用的（de）電（diàn）源（yuán）應 有遙控和電流調節裝置，允（yǔn）許（xǔ）采用鎮定變阻器。當 采用（yòng）焊接變壓器消磁時，推（tuī）薦使用（yòng）輕便的電流測 量卡表LI一4505、LI一4501等來（lái）測量消磁電流。借 助專用的電磁鐵消磁，要采用焊接整流器或者變 壓器作為電源（yuán）來進行，見圖1(a)。用永磁鐵消磁 時，則不需要電源，見圖1(b)和(c)。 鋼管的消磁（cí）分三個等級，見（jiàn）表1。 維普資訊 http://www.cqvip.com 焊 管 2002年9月 圖1 用電磁鐵(a)、C形永磁鐵(b) 和圓（yuán）柱形永磁鐵(c)對對接管端消磁係統圖 1一被消磁鋼管（guǎn） 2 電磁鐵3一焊接（jiē）導線 4 直流焊接電（diàn）源 5一C形永（yǒng）磁（cí）鐵 6 圓柱（zhù）形永磁鐵 消磁時，磁場（chǎng）應該大於剩磁磁場： H 一(1．2～ 1．5)H ! 式中H 消磁磁場強度（dù）； H。剩磁磁場強度。 消磁磁場強度（dù）按公式確定（dìng）： H — I ·N 7I 式中，一線圈通電電流。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（yòng）lIMI1 97 X 磁（cí）力 計。磁力（lì）計是一種輕便型儀表，用於評（píng）估磁（cí）係統空 氣間隙中脈動磁場以及漏磁磁場的磁感應（yīng）強度。 儀表由測量變流器、電子裝置（zhì）和充電（diàn）裝置組成。儀 表的電源為9V 的電瓶內（nèi）裝式電（diàn）池組（zǔ），磁力計（jì）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（zhù）於（yú）磁力計確定鋼管剩磁磁場的（de）大小和方 表2 磁力（lì）計技術特性 被測量磁感應強度範圍(×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（gōng）作時間(h) 8 外形尺寸 電子裝置 1 70×60×35 (mm×mm×mm) 充電裝（zhuāng）置（zhì）部分 70×70×30 質量 電（diàn）子裝置 0．35 (kg) 測量變流器 0．35 向；② 在鋼（gāng）管（guǎn）上配（pèi）置截麵35～50 mm 的柔性焊 接導線組成的線圈，將其（qí）接到一（yī）個或者兩個順序 連接的焊接變流器，使其形成的磁（cí）場作用方向與 鋼管剩磁場作（zuò）用（yòng）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 須周期性地用磁力計在鋼管上檢查（chá）消（xiāo）磁磁場（chǎng）作用 的結果(在（zài）電源接通（tōng）時進行測量)。必（bì）要時，控（kòng）製電 流或者改變它的方向(用（yòng）在焊接變流器上換接導 線的方法)。⑤ 消磁結束以後（hòu），為了平滑地降低磁 通時，應該在lmin內逐漸（jiàn）減小電流，直到零值， 然後（hòu）切斷電源。 用直流電消（xiāo）磁，可以（yǐ）按幾種方（fāng）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（cí）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 樣方法為鋼管另一端消磁。 當單根鋼管消磁到鋼管對接處時，將兩根鋼 管拉（lā）開距離不小於300 mm，在距每一根管子端 麵80～100 mm 處繞（rào）上18～20匝的線圈，並按圖 3(a)方法完成消磁。 圖3 鋼管對接（jiē）裝（zhuāng）配前用直流電消磁（cí）的係統圖 l一被消磁鋼管2一焊接導線3 直流焊接（jiē）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（hàn）鉗和金屬板 片接入電氣係統中消（xiāo）磁的方案，見圖3(b)。將（jiāng）裝 入電焊鉗中的焊條，在300 A 電（diàn）流下與金屬板短 路（lù）10 s。然後斷開。在每一次短路一（yī）一斷開循環（huán）之 後，用磁力計檢查磁（cí）性，並在必要時重複消磁（cí）過 程。 當對裝配好的對接（jiē）處消磁時，在被對接鋼管 端繞上截麵35～50 mm 的焊接導（dǎo）線，形成兩根 鋼管的（de）共用線圈，見圖4(a)。線圈可以重疊繞(沿 順時針或者逆時針（zhēn）)，總匝數為（wéi）16～22匝。此時， 匝數多的應該在剩磁大一些的鋼管上。這種消磁 工（gōng）藝往往是最佳的。 當測（cè）量剩磁等級小（xiǎo）於2O×10 T 以後，完成 焊縫根部的焊接。此時（shí），推（tuī）薦在小電流10～ 20 A 下進行補充（chōng）消磁。 (2)用交流電消磁 用交流電消磁可以應用 於單（dān）根鋼管裝配前單根鋼管的末端，以及壁厚達 25 mm 的已裝配鋼管對接端。此時（shí），除按上述方（fāng） 圖4 用公用焊接導線對對接管端消磁係統圖 (a)用直流電消磁 (b)用（yòng）交（jiāo）流電消（xiāo）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 滑降低電流的裝置(鋼絲) 5一（yī）絕緣材料墊板（bǎn） 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（tú）裝配，采（cǎi）用1根焊接導（dǎo）線（xiàn）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（kě）燃材料的墊板 (如（rú）石棉磚)上。鋼絲可（kě）以平滑地改變通電電流的 大小，從而改變消磁磁場的（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（dù）和電流值（zhí）。在鋼絲燒斷後（hòu），用磁 力計檢查剩磁大小。當消磁效果不足時，必（bì）須重複 消磁(有時需要4～5次（cì）)。 消（xiāo）磁係（xì）統（tǒng）的拆除，可在焊完根部焊縫後進行， 推薦消磁後立即拆（chāi）除。對於交流電的消磁，同樣（yàng）可 以采用電氣調（diào）節器（qì），以便平滑地改變電流的（de）大小。 (3)用電磁鐵和永久（jiǔ）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（duàn），特 別是在（zài）正負號改（gǎi）變（biàn）的磁場（chǎng）附近（jìn）。此時，個別區段消 磁後，應該完成根部焊縫的焊接，然後進行下一段 的消磁（cí）。為了消磁，選用了具有專門結（jié）構的（de）電磁 鐵（tiě）。電磁鐵安裝在鋼管對（duì）接處，見圖（tú）1(a)，使電磁 鐵的N極（jí）安置在有磁性S極（jí）的鋼管邊緣，而磁鐵 S極與管磁性（xìng）N 極相接。在消磁過（guò）程中，必須借 助於磁力計定期地測量鋼管剩磁的方向（xiàng）與大小（xiǎo） (接通電源時)。消（xiāo）磁磁場（chǎng）的大小通過改變電流大 維普（pǔ）資訊 http://www.cqvip.com · 60· 焊 管 2002年（nián）9月 小來調節，磁場方向通過改（gǎi）變電流（liú）方向來調節，亦 即轉換電源正負極來（lái）調節（jiē）。 用永久磁鐵消磁，選用了IoH醜（chǒu）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（ān）裝時，磁極（jí）應該和被磁化的對接鋼管 的磁極相反。磁（cí）鐵安裝正確與否可用磁力計來檢（jiǎn） 查。為了增強（qiáng）消磁的效果（guǒ），磁鐵可（kě）以彼此連接(二 三個以（yǐ）上，其作用相同)。在對接區段消磁以後，必 須完成此處（chù）根部焊縫的焊接。此後，磁鐵應該移至 下一個消（xiāo）磁區段。為（wéi）了增加消磁磁場（chǎng），磁鐵要接近 消磁（cí）處，反之（zhī）可以去除磁鐵。沿鋼管表麵移（yí）動磁鐵 時，可以減小（xiǎo）焊接（jiē）對接處剩磁直到最小值。 為了改變消磁磁通量（liàng）的（de）方向，必須在水平麵 上將C形磁鐵回轉180。，而裝在對接處（chù）邊（biān）緣的圓 柱形磁鐵要交換位置或者在（zài）垂（chuí）直平麵中回（huí）轉 180。。在每一道消磁工序（xù）後（hòu），必須用磁力計檢查剩（shèng） 磁的（de）大小。 3 結 論 俄羅（luó）斯消磁（cí）經驗表明，采（cǎi）用現（xiàn）有工藝文件中（zhōng） 的消磁方法是十分（fèn）有效的。這種方法可以用在（zài）工（gōng） 業部門各種管（guǎn）道的安裝、焊接和修理作業（yè）時