消磁焊接的方法

1、剩磁產(chǎn)生原因及對(duì)焊接質(zhì)量影響 在建設(shè)和修理煤氣管道進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)磁偏吹影響焊接過程的現(xiàn)象。磁偏吹的 形成是管金屬中存在剩磁的結(jié)果。通常，將剩磁分 為感應(yīng)磁性和工藝磁性兩種。感應(yīng)磁性常產(chǎn)生在 工廠制管的環(huán)節(jié)中，如：金屬熔煉、采用電磁起重 機(jī)進(jìn)行裝卸、鋼管在強(qiáng)磁場中停置、用磁化法完成 無損檢查、鋼管接近強(qiáng)力供電線放置等等。工藝磁 性常產(chǎn)生在進(jìn)行裝配焊接作業(yè)及采用磁性夾持 器、夾具與用直流電焊接管道時(shí)，如：長時(shí)間接觸 與直流電源相連的電導(dǎo)線，導(dǎo)線裸露段或者電焊 鉗與管子的短路等。焊接帶磁性鋼管時(shí)，經(jīng)常會(huì)看到電弧引燃的困難、電弧燃燒穩(wěn)定性的破壞、在磁場中電弧的偏 離、液體金屬和渣熔融體從焊

2、接熔池中的濺出。為了穩(wěn)定焊接過程，改善焊接接頭質(zhì)量，被磁 化了的鋼管在焊接前要進(jìn)行消磁。應(yīng)該指出，被焊 接的鋼管要達(dá)到完全消磁是困難的。所以，當(dāng)剩磁 不足于影響焊接質(zhì)量時(shí)，便允許進(jìn)行焊接。2俄羅斯管道焊接的消磁方法在野外條件或半成品基地里進(jìn)行管道焊接和 修理時(shí)，特別需要進(jìn)行消磁。俄羅斯有關(guān)部門制定 了相應(yīng)的管道消磁工藝文件。文件中包含了當(dāng)代 進(jìn)行類似作業(yè)的國內(nèi)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。2. 1消磁工藝過程針對(duì)焊接前的消磁，制定了單根鋼管和鋼管對(duì)接處的消磁工藝，包括以下內(nèi)容：確定鋼管剩 磁場的大小和方向；選擇消磁的方法、系統(tǒng)圖和 技術(shù)手段；用選定的消磁方法對(duì)鋼管或者焊接 的對(duì)接處消磁；檢查經(jīng)過消磁后的剩磁量

3、，看其 是否滿足要求。2. 2消磁方法在已制定的工藝文件中，規(guī)定了以下的消磁 方法：用直流電或者交流電，以及借助于電磁鐵或 者永磁鐵所建立的磁場方法。分析剩磁參數(shù)(見表1),結(jié)合施工現(xiàn)場具體 條件(例如給定的裝備等)，選擇消磁方法和系統(tǒng)。 表1剩磁等級(jí)與焊接條件剩磁等級(jí)剩磁感應(yīng)強(qiáng)度(X 10 T)焊接條件弱20不消磁中等2O100消磁高100消磁用截面3550 mm的焊接導(dǎo)線組成的電磁線圈來完成直流電和交流電的消磁。導(dǎo)線繞在鋼 管或者兩根對(duì)接的鋼管上，根據(jù)鋼管剩磁大小繞 成匝數(shù)不同的線圈。用直流電消磁時(shí)，必須采用電 流為5o01 000 A的焊接整流器或變流器，其中 包括多工位的。用交流電消磁

4、時(shí)，采用電流為500 1 000 A的焊接變壓器。所有被采用的電源應(yīng) 有遙控和電流調(diào)節(jié)裝置，允許采用鎮(zhèn)定變阻器。當(dāng) 采用焊接變壓器消磁時(shí)，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 助專用的電磁鐵消磁，要采用焊接整流器或者變 壓器作為電源來進(jìn)行，見圖1(a)。用永磁鐵消磁 時(shí)，則不需要電源，見圖1(b)和(c)。鋼管的消磁分三個(gè)等級(jí)，見表1。維普資訊 HYPERLINK 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(duì)對(duì)接管端消磁系統(tǒng)圖1一被消磁鋼管2電磁鐵3一焊接導(dǎo)線4直流焊接電源5 C形永磁鐵6圓柱形永磁鐵消磁時(shí)，磁

5、場應(yīng)該大于剩磁磁場：H 一(1. 21. 5)H !式中H消磁磁場強(qiáng)度；H。剩磁磁場強(qiáng)度。消磁磁場強(qiáng)度按公式確定：H I N 7I式中，一線圈通電電流。A；N消磁線圈匝數(shù)；L 繞組長度，m。為了測量磁性。推薦使用1IMI1 97 X磁力計(jì)。磁力計(jì)是一種輕便型儀表，用于評(píng)估磁系統(tǒng)空 氣間隙中脈動(dòng)磁場以及漏磁磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。儀表由測量變流器、電子裝置和充電裝置組成。儀表的電源為9V的電瓶內(nèi)裝式電池組，磁力計(jì)技術(shù)特性見表2。用直流電消磁用直流電消磁的過程為：借助于磁力計(jì)確定鋼管剩磁磁場的大小和方表2磁力計(jì)技術(shù)特性被測量磁感應(yīng)強(qiáng)度范圍(X10 T) 11 999靈敏度下限(X10 T) 1調(diào)整工作規(guī)

6、范時(shí)間(s) 30電源充電后連續(xù)工作時(shí)間(h) 8外形尺寸電子裝置1 70X60X35(mmXmmXmm)充電裝置部分70X70X30質(zhì)量電子裝置0. 35(kg)測量變流器0. 35向；在鋼管上配置截面3550 mm的柔性焊接導(dǎo)線組成的線圈，將其接到一個(gè)或者兩個(gè)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；在消磁開圖2單根鋼管（中間部分）用直流電的消磁系統(tǒng)圖1被消磁鋼管2焊接導(dǎo)線3直流電焊接電源始時(shí)，電流為8O1OO A。在消磁的過程中，必須周期性地用磁力計(jì)在鋼管上檢查消磁磁場作用的結(jié)果（在電源接通時(shí)進(jìn)行測量）。必要時(shí)，控制電流或者改變它的方向（用在焊接變流

7、器上換接導(dǎo)線的方法）。消磁結(jié)束以后，為了平滑地降低磁通時(shí)，應(yīng)該在lmin內(nèi)逐漸減小電流，直到零值，然后切斷電源。用直流電消磁，可以按幾種方案完成。單根鋼管消磁，先在鋼管一端沿外圓繞812匝的線圈，以最大的磁場值來消磁；然后以同維普資訊 HYPERLINK 第25卷第5期許貴芝編譯：俄羅斯管道焊接前的現(xiàn)代消磁方法樣方法為鋼管另一端消磁。當(dāng)單根鋼管消磁到鋼管對(duì)接處時(shí)，將兩根鋼管拉開距離不小于300 mm，在距每一根管子端面80100 mm處繞上1820匝的線圈，并按圖3（a ）方法完成消磁。圖3鋼管對(duì)接裝配前用直流電消磁的系統(tǒng)圖l一被消磁鋼管2一焊接導(dǎo)線3直流焊接電源4帶焊條的電焊鉗5一金屬板片在

8、個(gè)別場合下，推薦使用將電焊鉗和金屬板片接入電氣系統(tǒng)中消磁的方案，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。然后斷開。在每一次短路一一斷開循環(huán)之后，用磁力計(jì)檢查磁性，并在必要時(shí)重復(fù)消磁過程。當(dāng)對(duì)裝配好的對(duì)接處消磁時(shí)，在被對(duì)接鋼管 端繞上截面3550 mm的焊接導(dǎo)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(shí)針)，總匝數(shù)為1622匝。此時(shí)，匝數(shù)多的應(yīng)該在剩磁大一些的鋼管上。這種消磁工藝往往是最佳的。當(dāng)測量剩磁等級(jí)小于2OX10 T以后，完成焊縫根部的焊接。此時(shí)，推薦在小電流1020 A下進(jìn)行補(bǔ)充消磁。用交流電消磁用交流電消磁可以應(yīng)用于單

9、根鋼管裝配前單根鋼管的末端，以及壁厚達(dá)25 mm的已裝配鋼管對(duì)接端。此時(shí)，除按上述方圖4用公用焊接導(dǎo)線對(duì)對(duì)接管端消磁系統(tǒng)圖(a)用直流電消磁(b)用交流電消磁l一被消磁鋼管2一公用焊接導(dǎo)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-焊接變壓器法消磁以外，還有如下的補(bǔ)充：按圖4(b)的消磁系統(tǒng)圖裝配，采用1根焊接導(dǎo)線組成的線圈，在回路中接入長0. 51. 0 m、直徑1. 53. 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的大小，從而改變消磁磁場的大小。當(dāng)電源接通后，鋼絲被加熱并在一定時(shí)間內(nèi)燒斷。燒斷時(shí)間取決于鋼絲直徑、

10、長度和電流值。在鋼絲燒斷后，用磁力計(jì)檢查剩磁大小。當(dāng)消磁效果不足時(shí)，必須重復(fù)消磁(有時(shí)需要45次)。消磁系統(tǒng)的拆除，可在焊完根部焊縫后進(jìn)行，推薦消磁后立即拆除。對(duì)于交流電的消磁，同樣可以采用電氣調(diào)節(jié)器，以便平滑地改變電流的大小。用電磁鐵和永久磁鐵消磁主要用在已對(duì)接好的鋼管上長1O0200 mm的個(gè)別區(qū)段，特 別是在正負(fù)號(hào)改變的磁場附近。此時(shí)，個(gè)別區(qū)段消 磁后，應(yīng)該完成根部焊縫的焊接，然后進(jìn)行下一段 的消磁。為了消磁，選用了具有專門結(jié)構(gòu)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極安置在有磁性S極的鋼管邊緣，而磁鐵 S極與管磁性N極相接。在消磁過程中，必須借 助于磁力計(jì)定期地

11、測量鋼管剩磁的方向與大小 (接通電源時(shí))。消磁磁場的大小通過改變電流大 維普資訊 HYPERLINK 60 焊管2002年9月小來調(diào)節(jié)，磁場方向通過改變電流方向來調(diào)節(jié)，亦 即轉(zhuǎn)換電源正負(fù)極來調(diào)節(jié)。用永久磁鐵消磁，選用了 IoH丑KT5合金制 造的C形或者圓柱形永磁鐵，見圖1(a)和(b)。當(dāng) 磁鐵正確安裝時(shí)，磁極應(yīng)該和被磁化的對(duì)接鋼管 的磁極相反。磁鐵安裝正確與否可用磁力計(jì)來檢 查。為了增強(qiáng)消磁的效果，磁鐵可以彼此連接(二 三個(gè)以上，其作用相同)。在對(duì)接區(qū)段消磁以后，必 須完成此處根部焊縫的焊接。此后，磁鐵應(yīng)該移至 下一個(gè)消磁區(qū)段。為了增加消磁磁場，磁鐵要接近 消磁處，反之可以去除磁鐵。沿鋼管

12、表面移動(dòng)磁鐵 時(shí)，可以減小焊接對(duì)接處剩磁直到最小值。為了改變消磁磁通量的方向，必須在水平面 上將C形磁鐵回轉(zhuǎn)180。，而裝在對(duì)接處邊緣的圓 柱形磁鐵要交換位置或者在垂直平面中回轉(zhuǎn)180。在每一道消磁工序后，必須用磁力計(jì)檢查剩 磁的大小。3結(jié)論俄羅斯消磁經(jīng)驗(yàn)表明，采用現(xiàn)有工藝文件中 的消磁方法是十分有效的。這種方法可以用在工 業(yè)部門各種管道的安裝、焊接和修理作業(yè)時(shí)。參考文獻(xiàn)1 B I1 FPIIHEIIKO 等.Op6HTaI%HO! ； I CBapKe c ABTOOFIpeccoBKOH ABTOMaTaMH 0丑 A 一 35IET. CBapoq npBO, 2000(1)： 38 41作者許貴芝，男，1939年生，1962年畢業(yè)于北京航空學(xué)院。中國航空工業(yè)總公司南京航空附件廠高級(jí)工程師，南京市焊接協(xié)會(huì)委員，華能南京分公司業(yè)余俄語翻譯。在國內(nèi)外發(fā)表論文、譯文數(shù)十篇。聯(lián)系地址：南京市西華東村12402。(收稿日期：2002一0321)鋼管樁焊接接頭鋼管樁焊接接頭采