鋼管20# 無縫鋼管帶磁（cí）性的原因,怎樣消磁（cí）?如果帶磁性焊接偏弧怎麽辦? 摘 要（yào） 分析了鋼管中剩磁產生的原因及其對焊接（jiē）質量的影響。介紹了（le）俄（é）羅斯管道焊接（jiē） 前的消磁（cí）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（xiāo）磁 工藝（yì） 1 剩磁產生原因及對焊接（jiē）質量影響 在建設和修理煤氣管道進行焊接作業（yè）時，有 時會出（chū）現磁偏（piān）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（fèn） 為感應（yīng）磁性和工藝磁性兩種。感應（yīng）磁性常產生在 工廠（chǎng）製管（guǎn）的環節中，如：金屬熔煉、采用電磁起重（chóng） 機進行裝卸、鋼管在強磁場（chǎng）中停置、用磁化法完成 無損檢查、鋼（gāng）管（guǎn）接近強力（lì）供電線放置等等。工藝磁 性常產生在進行裝配焊接作業及采用磁性夾持 器、夾具（jù）與用（yòng）直流電焊接管道時，如（rú）：長時間接觸 與直流電源相連的電（diàn）導線，導線裸（luǒ）露段或（huò）者電焊 鉗與管子的短（duǎn）路等。 焊接帶磁性鋼管時，經常會看到電弧引燃的 困難、電弧燃燒穩定性（xìng）的破壞、在磁場中電弧的偏 離（lí）、液體金屬和渣熔融體從焊（hàn）接熔（róng）池中的濺出。 為了穩定焊接過程，改善焊接接頭質量（liàng），被磁 化了的鋼管在焊（hàn）接前要（yào）進（jìn）行（háng）消磁。應（yīng）該指出，被焊 接的鋼管（guǎn）要達（dá）到完全消磁是困難的。所以，當剩磁 不足於影響焊接質量時，便允許進行（háng）焊接。 2 俄羅斯管道焊接的消磁方法 在野外條件或半成品基地裏進（jìn）行管道（dào）焊接和 修理（lǐ）時，特別需要進行消磁。俄羅（luó）斯有關部門製定 了相應（yīng）的（de）管道消（xiāo）磁（cí）工藝文件。文件中包（bāo）含了當代 進行類似作業的（de）國內外的先進經驗。 2．1 消磁工藝過程（chéng） 針對焊接前的消磁（cí），製（zhì）定了單根鋼管和鋼管 對接處的消（xiāo）磁工藝，包括（kuò）以下內容：① 確定鋼（gāng）管剩 磁場的大小和方向；② 選擇消磁的方法、係統圖和 技術手段；⑧ 用（yòng）選定的消磁（cí）方法對鋼（gāng）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 是否滿足要求。 2．2 消磁方法 在已製（zhì）定的工藝文件中（zhōng），規（guī）定了以下的（de）消磁 方法：用直流電或者交流電，以及借助於電磁鐵或 者永磁鐵（tiě）所建立的磁（cí）場方法。 分析剩磁參數(見表1)，結合施工現場（chǎng）具體 條件(例如給定的裝備等)，選擇消磁方法（fǎ）和係統（tǒng）。 表1 剩磁等級與焊接條件 剩磁等（děng）級（jí） 剩磁感應（yīng）強度(×10 T) 焊接條件 弱 <20 不消磁 中（zhōng）等（děng） 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（quān）來完成直流電和交（jiāo）流電的消磁。導線繞在鋼（gāng） 管或者（zhě）兩根對（duì）接的鋼管上，根據鋼管剩磁大小繞 成匝數不同的線（xiàn）圈。用直流（liú）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（gōng）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（suǒ）有被采用的電源應 有遙控和電流調節裝置（zhì），允許采用鎮（zhèn）定變阻器。當 采用焊接變壓器消磁時，推薦使用輕便的電（diàn）流測 量卡表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（yào）采用焊接整流器或者變 壓器作為電源來進行，見圖1(a)。用永（yǒng）磁（cí）鐵消磁 時，則不需要電源，見圖1(b)和(c)。 鋼管的消（xiāo）磁分（fèn）三個等（děng）級，見表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3一焊接導線 4 直流焊接電源 5一C形（xíng）永磁鐵 6 圓柱形永磁鐵 消磁時，磁場應該大於（yú）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。 消磁磁場強度按公式確定： H — I ·N 7I 式中，一（yī）線（xiàn）圈通電（diàn）電流。A； N 消磁線圈匝數（shù）； L一繞組長（zhǎng）度，m。 為了測量磁性。推薦使用lIMI1 97 X 磁力 計。磁力計是一種輕便型儀表，用（yòng）於評估磁係統空 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（liú）器、電子裝（zhuāng）置和充電裝置組成。儀 表的電源為9V 的電瓶內裝式電池組，磁（cí）力（lì）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（jì）確定鋼管剩磁磁場的大小和方 表2 磁力計技術（shù）特性 被測量磁感（gǎn）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（chōng）電後連續工作時間(h) 8 外形尺寸 電子（zǐ）裝置 1 70×60×35 (mm×mm×mm) 充電裝置部分（fèn） 70×70×30 質量 電子裝置 0．35 (kg) 測量變流（liú）器 0．35 向；② 在鋼管上配（pèi）置截麵35～50 mm 的柔性焊 接（jiē）導線組（zǔ）成的線圈，將其接到一（yī）個或者（zhě）兩個順序 連接的（de）焊接變流器（qì），使其形成的磁場作用方向與 鋼管（guǎn）剩磁場作用方向相反（fǎn），見圖2；③ 在消磁開 圖2 單根鋼管（guǎn）(中間部分)用直（zhí）流電的消磁係統圖 1 被消磁鋼管 2 焊接導線 3 直流（liú）電焊接電（diàn）源 始時，電流（liú）為8O～1OO A。④ 在（zài）消（xiāo）磁的過程中，必 須周期性地用磁力計在鋼管上檢查消磁磁場作（zuò）用 的結果(在電源接通（tōng）時進行測（cè）量)。必要時，控製電（diàn） 流或者改變它的（de）方（fāng）向（xiàng）(用在焊接變流器上換接導 線的（de）方法)。⑤ 消磁結束以後，為了平滑地降低磁 通時，應該在lmin內逐漸減小電流，直（zhí）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，以最大的磁場值來消磁（cí）；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（qián）的現代消磁方法（fǎ） 樣方法為鋼管另一端消磁。 當單根鋼（gāng）管消磁到鋼管對接處時，將兩根鋼 管拉開距離不小於（yú）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（fǎ）完成消磁。 圖3 鋼管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（dǎo）線3 直流焊接電源 4 帶焊（hàn）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（diàn）焊鉗和金屬板 片接（jiē）入電氣係統中消磁的方案，見圖3(b)。將裝 入電焊鉗中（zhōng）的焊條（tiáo），在300 A 電流下與（yǔ）金（jīn）屬板短 路（lù）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（jì）檢查磁性，並在必要時重複（fù）消磁過 程。 當對裝配好的對接處消（xiāo）磁時，在被對接鋼管 端繞上截麵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（kě）以重疊繞(沿 順時針或者逆時針)，總匝數為16～22匝。此時， 匝數（shù）多的應該（gāi）在剩磁大一些（xiē）的鋼管上。這種（zhǒng）消磁 工藝往往是最佳的。 當測量剩磁等級小於2O×10 T 以後，完成（chéng） 焊縫根部的焊接。此時，推薦在小（xiǎo）電流10～ 20 A 下進行補充消磁。 (2)用交流（liú）電消磁（cí） 用交流電消磁可以應用 於單根鋼管裝配前單根（gēn）鋼（gāng）管的末端（duān），以及壁厚達 25 mm 的已裝配（pèi）鋼管對接端。此時，除按上述方 圖4 用（yòng）公用焊（hàn）接導線對對接管端消磁係統圖 (a)用直流電消（xiāo）磁 (b)用交流電消磁 l一被消磁鋼（gāng）管 2一公用焊接導線 3一直流（liú）焊接電源 4一平 滑降低電流（liú）的裝置(鋼絲) 5一絕（jué）緣材料墊板 6-焊接變（biàn）壓器 法消磁以外，還有如下的補充：按圖4(b)的消磁 係統圖裝配，采用1根焊接導線組成的線圈，在回 路中接入（rù）長（zhǎng）0．5～ 1．0 m、直（zhí）徑1．5～3．0 mm 的 鋼絲。這根鋼絲（sī）安置在絕緣且不可燃材料的墊板 (如石棉磚)上。鋼絲可（kě）以平滑（huá）地改變通電電（diàn）流的 大小，從而改變消磁磁場（chǎng）的（de）大小。當電源接通後， 鋼絲被加熱並在一（yī）定時間內燒斷。燒斷時間（jiān）取（qǔ）決 於鋼絲直徑、長度和電流值。在鋼絲燒斷後，用磁 力計檢查剩磁（cí）大小。當消（xiāo）磁效果不足時（shí），必須重複 消磁(有（yǒu）時需要4～5次)。 消磁係統的拆除，可在（zài）焊完根部焊縫後進行， 推（tuī）薦消磁後立即拆除。對於交流電的（de）消磁，同樣可（kě） 以采用電氣調節器，以便（biàn）平滑地改變電流的大小。 (3)用電磁鐵和永久磁鐵消磁（cí） 主要用在已 對接好（hǎo）的鋼管上長1O0～200 mm 的個別區段，特 別是在正（zhèng）負號改變的磁場（chǎng）附近。此時，個別區段消 磁後，應（yīng）該完成根部焊縫的焊接，然後進行下一段 的消磁。為了消磁，選用了具有專門結構的電磁 鐵。電磁鐵（tiě）安裝在鋼管對（duì）接處，見圖1(a)，使電磁 鐵的N極安置在有磁性S極的（de）鋼管邊緣，而磁鐵 S極與（yǔ）管磁性N 極相接。在消磁過程中，必須借 助於磁（cí）力計定期地測（cè）量鋼管（guǎn）剩磁的方向與大小 (接通電（diàn）源時)。消（xiāo）磁磁場（chǎng）的大小通過改變電流大 維（wéi）普資訊 http://www.cqvip.com · 60· 焊（hàn） 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 即轉（zhuǎn）換電源正負極來調節。 用（yòng）永久磁鐵消磁，選用了IoH醜KT5合金製 造的C形或者圓柱形永磁（cí）鐵，見（jiàn）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。磁鐵安裝正確與否可用磁（cí）力計來檢（jiǎn） 查。為了增強（qiáng）消磁（cí）的（de）效（xiào）果，磁鐵可（kě）以彼此連（lián）接(二 三（sān）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（cí）鐵應該移至 下一個消磁區段。為了增（zēng）加消（xiāo）磁磁場，磁鐵要接近 消磁處，反（fǎn）之可以去除磁鐵。沿（yán）鋼管表麵移動磁鐵（tiě） 時，可以減小焊接對接處剩磁（cí）直到最小值。 為了（le）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（yuán） 柱形磁鐵要交換位置（zhì）或者在垂直平麵中回轉 180。。在每一道消磁工序後，必須用磁力計檢查剩 磁的大（dà）小。 3 結 論 俄羅斯消磁經驗（yàn）表明，采用現有工藝文件中 的消磁方法是十分（fèn）有（yǒu）效的。這種方法可以用在工 業部（bù）門各種管道的安裝（zhuāng）、焊接和修理作業時