鋼管20# 無縫鋼管帶磁性（xìng）的原因,怎樣消磁?如果帶磁性焊接偏弧（hú）怎麽辦? 摘 要（yào） 分析了鋼管中剩磁產生（shēng）的原因及其對焊接質量的影響。介紹（shào）了俄羅（luó）斯管道焊接 前的（de）消磁工藝過程和（hé）消磁方法。生產經驗證明該方法實（shí）用、有效。 主題（tí）詞 管道 鋼管 焊接 剩磁 消磁 工藝（yì） 1 剩（shèng）磁（cí）產生原因及對焊接質量影（yǐng）響 在建設和修理煤氣管道進行焊接作業（yè）時，有 時會出現磁偏吹影響焊接過程的現象。磁偏吹（chuī）的 形成是管金屬中存（cún）在剩磁（cí）的結果。通常，將剩磁分 為感應磁性和工藝磁性兩種。感應磁性常產生（shēng）在 工廠製管的環節中，如：金屬熔煉、采用電磁起重 機進（jìn）行裝卸、鋼管在（zài）強磁場中停置、用磁化法完成 無（wú）損檢查、鋼管接近強力供電線放置（zhì）等等。工藝（yì）磁 性常產生在進行裝配（pèi）焊接作（zuò）業及采用磁（cí）性夾持 器、夾具與用直流電焊接管道時，如（rú）：長時（shí）間（jiān）接（jiē）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（xìng）鋼管時，經常會看到電（diàn）弧引燃的 困難、電弧燃燒穩（wěn）定性的破壞、在磁場中電弧的偏 離（lí）、液（yè）體金屬和渣熔融體從焊（hàn）接熔池中的濺出。 為了穩定焊接過程，改善（shàn）焊接接頭質量，被磁 化了的鋼管在焊接前要進行消磁。應該指（zhǐ）出，被焊 接的鋼管（guǎn）要達到完全（quán）消磁是困難的。所以，當剩磁 不足於影響焊（hàn）接質量時，便允許進行焊接（jiē）。 2 俄羅斯管（guǎn）道焊接的消磁方法 在野外條件或半成品基地裏進行管道焊（hàn）接和 修理時，特別需要進行消磁。俄羅斯有關部（bù）門製定 了相應（yīng）的管道消磁工藝文件。文件中包含了（le）當代 進行類似作業的國內外（wài）的先（xiān）進經（jīng）驗。 2．1 消磁工藝（yì）過程 針對焊接前的消磁，製定了單根（gēn）鋼管和鋼管 對接處的消磁（cí）工藝，包括以下內容：① 確定鋼管剩 磁場的大小和方向；② 選擇消磁的方（fāng）法、係（xì）統圖和 技術（shù）手（shǒu）段；⑧ 用（yòng）選定的消磁（cí）方法對鋼管或者焊接 的對（duì）接處（chù）消磁（cí）；④ 檢查經過消磁後的剩磁量，看其 是否（fǒu）滿足要求。 2．2 消磁方（fāng）法 在已製定的工藝（yì）文件中，規定（dìng）了以（yǐ）下的消磁 方（fāng）法（fǎ）：用直流（liú）電或者交流電，以及借（jiè）助（zhù）於電磁鐵或 者永磁鐵所建立的磁場（chǎng）方法。 分析剩磁參數(見（jiàn）表1)，結合施工現場具體 條件(例如給（gěi）定的裝備等)，選擇消磁方法和係統。 表1 剩磁等級與焊接條件 剩磁等級 剩磁感應強度(×10 T) 焊（hàn）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（hàn）接（jiē）導線組成的（de）電磁 線圈來完成直流電和（hé）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（guǎn）剩磁大小繞 成（chéng）匝數不同的（de）線圈。用直流電消磁時，必須（xū）采用（yòng）電 流為5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或變流器，其中 包括（kuò）多工位的。用交流電消磁時，采用電（diàn）流為500 ～ 1 000 A 的（de）焊接變壓器。所有被采用的電源應 有遙控和電流調節裝置，允許采用鎮定變阻器。當 采用焊接變壓器消磁時（shí），推薦（jiàn）使用輕便的電流測 量卡（kǎ）表（biǎo）LI一4505、LI一4501等來測（cè）量消磁電（diàn）流。借（jiè） 助專（zhuān）用的電磁（cí）鐵消磁，要采用焊接整流（liú）器（qì）或者變 壓（yā）器作為電源來進行，見圖（tú）1(a)。用永磁鐵消磁（cí） 時，則不需要（yào）電（diàn）源，見圖1(b)和(c)。 鋼管的消磁分三個等級，見表1。 維普資訊 http://www.cqvip.com 焊 管 2002年9月 圖（tú）1 用電（diàn）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 1一被消磁鋼管 2 電（diàn）磁鐵3一焊接導線 4 直流焊接電源 5一C形永（yǒng）磁鐵 6 圓柱形永磁鐵（tiě） 消磁時，磁場應該大於剩磁磁場： H 一(1．2～ 1．5)H ! 式中H 消（xiāo）磁磁場強（qiáng）度； H。剩磁磁（cí）場強度。 消磁磁場強度按（àn）公（gōng）式確定： 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（kōng） 氣間隙中脈動磁場以（yǐ）及漏磁磁場的磁感應強度。 儀表由測量變流器、電子裝置（zhì）和充電裝置組成。儀 表的電源為9V 的（de）電（diàn）瓶內裝式（shì）電池組，磁力計技（jì） 術特性見（jiàn）表2。 (1)用直流電消磁用直（zhí）流電消磁的過程為： ① 借（jiè）助於磁力計確定（dìng）鋼管剩磁磁場的大小和方（fāng） 表2 磁力計技術特性 被測量（liàng）磁（cí）感應強度範圍(×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（yuán）充電後連（lián）續工作時（shí）間(h) 8 外形尺寸（cùn） 電子裝置 1 70×60×35 (mm×mm×mm) 充（chōng）電裝置部分 70×70×30 質量 電子裝置 0．35 (kg) 測量變流器 0．35 向；② 在鋼（gāng）管上（shàng）配置截麵35～50 mm 的柔性焊 接導線組成的線（xiàn）圈，將其接到一個或（huò）者兩個順（shùn）序 連接的焊接變流器，使其形成的磁場（chǎng）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（gēn）鋼管(中間部分)用直流電（diàn）的消磁係統圖 1 被消磁鋼管 2 焊接導線（xiàn） 3 直流電焊接電源 始時，電（diàn）流為8O～1OO A。④ 在消磁的過程中，必 須周期（qī）性地（dì）用磁力計（jì）在鋼管上檢查消（xiāo）磁磁場作用 的結果(在（zài）電源接通時進行測量)。必要時，控製電 流或者（zhě）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（yǐ）後（hòu），為了平滑地降低（dī）磁 通時（shí），應該在lmin內逐漸減小電（diàn）流，直到零（líng）值， 然後切斷電源（yuán）。 用直流電消磁，可以按幾種方案完成。 單（dān）根鋼管消磁（cí），先（xiān）在鋼管一端沿外圓繞8～ 12匝的線（xiàn）圈，以最大的（de）磁場值來消磁（cí）；然後以同 維（wéi）普資訊 http://www.cqvip.com 第25卷第5期 許貴芝編譯：俄羅斯管道焊（hàn）接前的現代（dài）消磁方（fāng）法 樣方法為鋼管（guǎn）另一端（duān）消磁。 當單根鋼管消磁到鋼管對接處時，將兩根鋼 管拉開距離不小於300 mm，在距每一根（gēn）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 鋼管對接裝配前用直流電消磁的係統（tǒng）圖 l一被消磁鋼管2一焊（hàn）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 入電（diàn）焊鉗中的焊條，在300 A 電流下與金屬板短 路10 s。然後斷開。在每一次短路一一斷開循環之 後，用磁力計檢（jiǎn）查磁性，並在必要時重複消磁過 程。 當對（duì）裝配好的對接處消磁時，在被（bèi）對（duì）接（jiē）鋼管 端繞上截麵35～50 mm 的焊接導線（xiàn），形成兩根 鋼管的共用線圈，見圖4(a)。線圈可以重疊（dié）繞(沿 順時針或者逆（nì）時針)，總匝數為16～22匝。此時， 匝數多的應該（gāi）在剩磁大一些的鋼管上。這種消磁（cí） 工藝往往是最佳的。 當測量剩（shèng）磁等級（jí）小於（yú）2O×10 T 以後，完成 焊（hàn）縫根部的焊接。此時，推薦在小電流（liú）10～ 20 A 下（xià）進（jìn）行補（bǔ）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（chú）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)用交（jiāo）流電消磁 l一被（bèi）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) 5一絕緣材料墊板 6-焊接變壓器 法（fǎ）消磁以（yǐ）外（wài），還有如（rú）下的補充：按圖4(b)的消磁 係統圖裝配，采用1根（gēn）焊接導線組成的線圈，在回 路中接（jiē）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（jué）緣且不可燃材料的墊板 (如石棉磚)上。鋼（gāng）絲可以（yǐ）平滑地改變通（tōng）電電流的 大小，從而改變消（xiāo）磁（cí）磁場的（de）大小。當電源接通後， 鋼絲被（bèi）加熱並在一定時間（jiān）內燒斷（duàn）。燒斷時間取決 於鋼絲直徑、長度和電流值。在鋼絲燒斷後（hòu），用磁 力計檢查（chá）剩磁大小。當消磁效果不足時，必須重複（fù） 消磁(有時需要（yào）4～5次)。 消（xiāo）磁（cí）係統的（de）拆除（chú），可在焊（hàn）完（wán）根部焊縫（féng）後進行， 推薦消磁後立即拆除。對於交流電（diàn）的消（xiāo）磁，同樣可 以采用電氣調（diào）節（jiē）器，以便平滑地改變電流的大小。 (3)用電磁鐵（tiě）和永久磁鐵消磁（cí） 主要（yào）用在已 對接好（hǎo）的鋼管上長1O0～200 mm 的個（gè）別區段，特 別是在（zài）正負號改變（biàn）的（de）磁場附近。此時，個別區段消 磁（cí）後（hòu），應該完成根部（bù）焊縫的焊接，然後進行下一（yī）段 的消（xiāo）磁。為了消磁，選用了具有專（zhuān）門結構的電磁 鐵。電磁鐵（tiě）安（ān）裝在鋼管對接處，見圖1(a)，使電磁 鐵（tiě）的N極安置（zhì）在有磁性S極的鋼管邊緣，而磁鐵 S極與管磁性（xìng）N 極相接。在消磁過程中，必須借 助於磁力計定期地測量鋼管剩（shèng）磁的（de）方向（xiàng）與大小 (接通電源時)。消磁磁場的大小通過改變電流大（dà） 維普資訊（xùn） http://www.cqvip.com · 60· 焊 管 2002年9月 小來調節，磁場方向通過改變電（diàn）流方（fāng）向來調節，亦 即轉換電源正負（fù）極來調節。 用永久磁鐵消磁，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 磁鐵正確安裝時，磁極（jí）應該和被磁（cí）化的對接鋼管 的磁極相反。磁鐵安裝正確與否可用磁力計來（lái）檢 查（chá）。為了增（zēng）強消磁的效果，磁（cí）鐵可以彼此連接(二 三個以上，其作用相同)。在對接區段消磁以後，必 須完（wán）成此（cǐ）處根部焊縫的焊接。此後，磁鐵應（yīng）該移至 下一個消磁區段。為（wéi）了增（zēng）加消磁磁場，磁鐵要接（jiē）近 消磁（cí）處（chù），反之可以去除磁鐵。沿鋼管表麵移動磁鐵 時，可以減小焊接對接處剩磁（cí）直到（dào）最小值。 為了（le）改變消磁磁（cí）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平麵（miàn）中回轉 180。。在（zài）每一道消磁工序後，必須用磁力計（jì）檢查剩 磁的大小。 3 結 論 俄羅斯消（xiāo）磁經驗表明，采用現有工藝文件中 的消磁方法是十分有效（xiào）的。這種方法可以用在工 業部門各種管道的安裝（zhuāng）、焊接（jiē）和修理作業時