鋼管20# 無縫鋼管帶磁性的原因,怎樣消磁?如果帶磁性（xìng）焊接偏弧（hú）怎麽辦? 摘 要 分析了鋼管中剩（shèng）磁產（chǎn）生的原因及其對焊接質量的影響。介紹了俄羅斯管（guǎn）道焊接 前的消磁工藝過（guò）程和消磁方法。生產經驗證明該方法實用、有效。 主題（tí）詞 管道 鋼管 焊（hàn）接 剩磁 消磁 工藝 1 剩磁產生原因及（jí）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（shí）會（huì）出現磁偏吹影響焊接過程（chéng）的（de）現象。磁偏吹的 形成是管金屬（shǔ）中存在剩磁的結果。通常，將剩磁分 為感應磁（cí）性和工藝磁性兩種。感應磁性常產生在 工廠製管（guǎn）的環節中，如：金屬熔煉、采用電磁起重（chóng） 機進行裝卸、鋼（gāng）管在強磁場中停置、用磁化法完成 無損檢查、鋼管接近強力供電線放置等（děng）等。工藝磁 性常產生在進行裝配焊（hàn）接作業及采用磁性夾持（chí） 器、夾具與用直流電焊接管（guǎn）道（dào）時，如（rú）：長時間接觸 與直流電源相連的電導線，導線（xiàn）裸露段或者電焊 鉗與管子（zǐ）的短路等。 焊接帶磁性鋼管（guǎn）時，經常會看到電弧（hú）引燃的 困難、電弧燃燒穩（wěn）定（dìng）性的（de）破壞（huài）、在磁場（chǎng）中電弧的偏 離、液體金屬和渣熔融體從焊接（jiē）熔池中的濺出。 為了穩定焊接過程，改善焊接接頭質量，被磁 化了的鋼管在焊接前（qián）要進行（háng）消磁。應該指出，被焊 接的（de）鋼管要（yào）達到完全消磁是困（kùn）難的。所以，當剩磁 不（bú）足於影響焊接（jiē）質（zhì）量時（shí），便允許進行焊接。 2 俄羅斯管道焊接的（de）消磁方法 在野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 了相應的管道消磁工藝文件（jiàn）。文件中包含了當代 進行（háng）類似作業的國內外的（de）先進經驗。 2．1 消磁（cí）工藝過程 針對焊接前的消磁，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 確定鋼管剩 磁場的大小和方（fāng）向；② 選擇消磁的方法、係統圖和 技術手段；⑧ 用選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（xiāo）磁後（hòu）的剩磁量，看其 是否滿（mǎn）足要求。 2．2 消磁方法 在已製定的工藝文件中，規定了以下的消磁 方法：用（yòng）直流（liú）電或者交流電，以及借助於電磁鐵或 者（zhě）永（yǒng）磁鐵所建立的磁場（chǎng）方法。 分析剩磁參（cān）數(見（jiàn）表1)，結合（hé）施工現場具體 條件（jiàn）(例（lì）如給定的裝備等（děng）)，選擇消（xiāo）磁方（fāng）法和係統。 表1 剩磁等級與焊接條件（jiàn） 剩磁等級 剩磁感應強度(×10 T) 焊（hàn）接（jiē）條件 弱 <20 不消磁 中等 2O～ 100 消磁 高 > 100 消磁（cí） 用截麵35～50 mm 的焊接導線組成的電磁 線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管上，根據鋼管剩（shèng）磁大小繞 成匝（zā）數不（bú）同的線圈。用直流電消磁時，必須采用電 流（liú）為（wéi）5o0～ 1 000 A 的（de）焊（hàn）接整流器或變流器，其中 包括多工位的。用交流電消磁時，采（cǎi）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置，允許（xǔ）采用鎮定變阻器。當 采用焊接變（biàn）壓器消磁時，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（yòng）的電（diàn）磁鐵消磁，要采用焊接整流器或者（zhě）變 壓（yā）器作為電源來進行，見圖1(a)。用永磁鐵消磁 時，則（zé）不需要電源，見圖1(b)和（hé）(c)。 鋼管的消磁分（fèn）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) 和圓柱形（xíng）永磁鐵(c)對對接管端消磁係統圖 1一被消磁鋼管 2 電磁鐵3一（yī）焊（hàn）接導線 4 直流焊接電源 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場： H 一(1．2～ 1．5)H ! 式中H 消磁磁場（chǎng）強度； H。剩磁磁（cí）場強度。 消磁磁場（chǎng）強度（dù）按公式（shì）確定： H — I ·N 7I 式中，一線（xiàn）圈（quān）通電電流。A； N 消磁線圈匝數； L一繞組長度（dù），m。 為了測量磁（cí）性。推薦使用lIMI1 97 X 磁力 計。磁力計是一種輕便型儀表，用於評估磁係統空 氣間隙中脈動磁場以及（jí）漏磁磁場的磁感應（yīng）強（qiáng）度。 儀表由測（cè）量（liàng）變流器、電子裝置和充電裝置組成。儀 表的電（diàn）源為（wéi）9V 的電瓶內裝式電池組（zǔ），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場的大小和方 表2 磁力計技術（shù）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（zhěng）工作規範時間(s) 30 電源充電後連（lián）續工作（zuò）時間(h) 8 外形尺寸 電子裝置（zhì） 1 70×60×35 (mm×mm×mm) 充電裝置部（bù）分 70×70×30 質量 電（diàn）子裝置 0．35 (kg) 測量變流器 0．35 向；② 在鋼管上配置截麵35～50 mm 的柔性焊 接導線組成（chéng）的線圈，將其接到一個或者兩個順序 連接的焊接變流器，使其形成的磁場作用方向與 鋼管剩磁場作用方向相反，見圖2；③ 在消磁開 圖2 單根鋼管(中間部（bù）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（diàn）焊接電源 始時，電流為8O～1OO A。④ 在消磁的過程中，必 須（xū）周（zhōu）期性地用（yòng）磁力（lì）計在鋼管（guǎn）上檢查消磁磁場作用 的結果（guǒ）(在電源接通時進行測量（liàng）)。必要時，控製電（diàn） 流或者改變（biàn）它（tā）的方向(用在焊接變流器上換接（jiē）導 線的方法)。⑤ 消磁結束以後，為了平（píng）滑地降低磁 通時，應該在lmin內逐漸減（jiǎn）小電流，直到零值， 然後切斷電源。 用直流電消（xiāo）磁，可以按幾種（zhǒng）方案（àn）完成。 單根鋼管消磁，先（xiān）在鋼管一端沿外圓繞8～ 12匝的線（xiàn）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（xǔ）貴芝編譯：俄羅斯管（guǎn）道焊接前的現代（dài）消磁方（fāng）法 樣方法為（wéi）鋼管另一端消磁。 當單根鋼管消磁到鋼管對（duì）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（chù）繞上18～20匝的線（xiàn）圈，並按圖 3(a)方法完（wán）成消磁。 圖3 鋼管對接裝配前用直流電消（xiāo）磁的係統圖 l一被消磁鋼管2一焊接導線3 直流焊接電源 4 帶（dài）焊條的電焊（hàn）鉗（qián）5一（yī）金屬板片 在（zài）個別（bié）場合下，推薦使用將電焊鉗和（hé）金屬板 片（piàn）接入電氣（qì）係統中消磁的方（fāng）案（àn），見圖3(b)。將裝 入電焊鉗中的焊條，在300 A 電流下與金屬板短 路10 s。然後斷開（kāi）。在每一次短路一一斷開循環之 後，用磁力計檢查磁性，並在必要時重複消磁過 程。 當對裝配好的對（duì）接處消磁時，在被（bèi）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)。線圈可以重疊繞(沿 順時（shí）針或者逆時針)，總匝數為16～22匝。此時（shí）， 匝（zā）數多的應該在剩（shèng）磁大一些的鋼（gāng）管上。這種消磁 工藝往往是最佳的。 當測量剩磁等級（jí）小於2O×10 T 以後，完成 焊縫根部的焊接。此時，推薦在小電流10～ 20 A 下進行補充消磁。 (2)用交（jiāo）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（mò）端，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）交流電消磁（cí） l一被消磁（cí）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（diàn）流的裝置(鋼絲) 5一絕緣材料墊板 6-焊接變壓器 法消磁以外，還有（yǒu）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（chéng）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燃材料的墊板 (如石棉磚)上。鋼絲可以平滑地改變通電電流（liú）的 大小，從而改（gǎi）變消磁磁場的（de）大小。當電（diàn）源接通後， 鋼絲被加熱（rè）並在一（yī）定時間（jiān）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，用磁 力計檢查剩磁大小。當消磁效果（guǒ）不足時（shí），必須重複 消磁(有時需（xū）要4～5次（cì）)。 消磁係統的拆除，可在焊完根部焊縫後進行， 推薦消磁後立即拆除（chú）。對於交流電的消磁，同樣可（kě） 以（yǐ）采（cǎi）用電氣調節（jiē）器，以便平滑地改變電流（liú）的大小。 (3)用電磁（cí）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（duàn），特 別是在正負號改變的（de）磁場附（fù）近。此時，個別區段消 磁後，應該完成根部焊縫的焊（hàn）接，然後進行下一段 的消磁。為了消磁（cí），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（chù），見圖1(a)，使電磁 鐵的N極安置在有磁性S極的鋼管邊（biān）緣，而磁鐵 S極與（yǔ）管磁（cí）性N 極相接。在消磁過程中，必須借 助於（yú）磁力計定期地測量鋼管剩磁的方向與（yǔ）大小 (接通電源時)。消磁磁場的大小通過改變電（diàn）流大 維普資訊 http://www.cqvip.com · 60· 焊 管 2002年9月 小（xiǎo）來調（diào）節，磁場方（fāng）向通過改（gǎi）變電流方向（xiàng）來調節，亦 即轉換電源正負極來（lái）調節。 用永久磁鐵消磁，選用了（le）IoH醜（chǒu）KT5合金製 造的C形或者圓柱形永磁（cí）鐵，見圖1(a)和(b)。當 磁鐵正確安裝時，磁極應該（gāi）和被磁（cí）化的（de）對接鋼管 的磁極相反。磁鐵（tiě）安裝正確與（yǔ）否可用磁力計來檢 查。為了增強消磁的效（xiào）果，磁鐵可以彼（bǐ）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焊接。此後，磁鐵應該移（yí）至 下一（yī）個消磁區段。為（wéi）了增加消磁磁場，磁（cí）鐵要接（jiē）近 消磁處，反之可以去除磁鐵。沿鋼管表（biǎo）麵移動磁鐵 時，可以減小焊接對（duì）接處（chù）剩磁（cí）直到最小值。 為了改變（biàn）消磁磁通量的方向，必須在水平麵 上將C形磁（cí）鐵回轉180。，而裝在對接處邊緣（yuán）的圓 柱形磁鐵要交換位置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（jiǎn）查剩 磁的大小。 3 結 論 俄羅斯消磁（cí）經驗表明，采用現有工藝文件中 的消磁方法是十分有效的。這種方法（fǎ）可以用在工 業部門各種管道的安裝、焊接和（hé）修理作業時