钢管20# 无缝钢管带磁性的原因及周边介绍

钢管20# 无缝钢管带磁性的原因,怎样消磁?如果带磁性焊接偏弧怎么办?

摘 要 分析了钢管中剩磁产生的原因及其对焊接质量的影响。介绍了俄罗斯管道焊接  
前的消磁工艺过程和消磁方法。生产经验证明该方法实用、有效。  
主题词 管道 钢管 焊接 剩磁 消磁 工艺  
1 剩磁产生原因及对焊接质量影响  
在建设和修理煤气管道进行焊接作业时，有  
时会出现磁偏吹影响焊接过程的现象。磁偏吹的  
形成是管金属中存在剩磁的结果。通常，将剩磁分  
为感应磁性和工艺磁性两种。感应磁性常产生在  
工厂制管的环节中，如：金属熔炼、采用电磁起重  
机进行装卸、钢管在强磁场中停置、用磁化法完成  
无损检查、钢管接近强力供电线放置等等。工艺磁  
性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持  
器、夹具与用直流电焊接管道时，如：长时间接触  
与直流电源相连的电导线，导线裸露段或者电焊  
钳与管子的短路等。  
焊接带磁性钢管时，经常会看到电弧引燃的  
困难、电弧燃烧稳定性的破坏、在磁场中电弧的偏  
离、液体金属和渣熔融体从焊接熔池中的溅出。  
为了稳定焊接过程，改善焊接接头质量，被磁  
化了的钢管在焊接前要进行消磁。应该指出，被焊  
接的钢管要达到完全消磁是困难的。所以，当剩磁  
不足于影响焊接质量时，便允许进行焊接。  
2 俄罗斯管道焊接的消磁方法  
在野外条件或半成品基地里进行管道焊接和  
修理时，特别需要进行消磁。俄罗斯有关部门制定  
了相应的管道消磁工艺文件。文件中包含了当代  
进行类似作业的国内外的先进经验。  
2．1 消磁工艺过程  
针对焊接前的消磁，制定了单根钢管和钢管  
对接处的消磁工艺，包括以下内容：① 确定钢管剩  
磁场的大小和方向；② 选择消磁的方法、系统图和  
技术手段；⑧ 用选定的消磁方法对钢管或者焊接  
的对接处消磁；④ 检查经过消磁后的剩磁量，看其  
是否满足要求。  
2．2 消磁方法  
在已制定的工艺文件中，规定了以下的消磁  
方法：用直流电或者交流电，以及借助于电磁铁或  
者永磁铁所建立的磁场方法。  
分析剩磁参数(见表1)，结合施工现场具体  
条件(例如给定的装备等)，选择消磁方法和系统。  
表1 剩磁等级与焊接条件  
剩磁等级 剩磁感应强度(×10 T) 焊接条件  
弱 <20 不消磁  
中等 2O～ 100 消磁  
高 > 100 消磁  
用截面35～50 mm 的焊接导线组成的电磁  
线圈来完成直流电和交流电的消磁。导线绕在钢  
管或者两根对接的钢管上，根据钢管剩磁大小绕  
成匝数不同的线圈。用直流电消磁时，必须采用电  
流为5o0～ 1 000 A 的焊接整流器或变流器，其中  
包括多工位的。用交流电消磁时，采用电流为500  
～ 1 000 A 的焊接变压器。所有被采用的电源应  
有遥控和电流调节装置，允许采用镇定变阻器。当  
采用焊接变压器消磁时，推荐使用轻便的电流测  
量卡表LI一4505、LI一4501等来测量消磁电流。借  
助专用的电磁铁消磁，要采用焊接整流器或者变  
压器作为电源来进行，见图1(a)。用永磁铁消磁  
时，则不需要电源，见图1(b)和(c)。  
钢管的消磁分三个等级，见表1。  
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焊 管 2002年9月  
图1 用电磁铁(a)、C形永磁铁(b)  
和圆柱形永磁铁(c)对对接管端消磁系统图  
1一被消磁钢管 2 电磁铁3一焊接导线  
4 直流焊接电源 5一C形永磁铁 6 圆柱形永磁铁  
消磁时，磁场应该大于剩磁磁场：  
H 一(1．2～ 1．5)H !  
式中H 消磁磁场强度；  
H。剩磁磁场强度。  
消磁磁场强度按公式确定：  
H — I ·N 7I  
式中，一线圈通电电流。A；  
N 消磁线圈匝数；  
L一绕组长度，m。  
为了测量磁性。推荐使用lIMI1 97 X 磁力  
计。磁力计是一种轻便型仪表，用于评估磁系统空  
气间隙中脉动磁场以及漏磁磁场的磁感应强度。  
仪表由测量变流器、电子装置和充电装置组成。仪  
表的电源为9V 的电瓶内装式电池组，磁力计技  
术特性见表2。  
(1)用直流电消磁用直流电消磁的过程为：  
① 借助于磁力计确定钢管剩磁磁场的大小和方  
表2 磁力计技术特性  
被测量磁感应强度范围(×10 T) 1～ 1 999  
灵敏度下限(×10 T) 1  
调整工作规范时间(s) 30  
电源充电后连续工作时间(h) 8  
外形尺寸 电子装置 1 70×60×35  
(mm×mm×mm) 充电装置部分 70×70×30  
质量 电子装置 0．35  
(kg) 测量变流器 0．35  
向；② 在钢管上配置截面35～50 mm 的柔性焊  
接导线组成的线圈，将其接到一个或者两个顺序  
连接的焊接变流器，使其形成的磁场作用方向与  
钢管剩磁场作用方向相反，见图2；③ 在消磁开  
图2 单根钢管(中间部分)用直流电的消磁系统图  
1 被消磁钢管 2 焊接导线 3 直流电焊接电源  
始时，电流为8O～1OO A。④ 在消磁的过程中，必  
须周期性地用磁力计在钢管上检查消磁磁场作用  
的结果(在电源接通时进行测量)。必要时，控制电  
流或者改变它的方向(用在焊接变流器上换接导  
线的方法)。⑤ 消磁结束以后，为了平滑地降低磁  
通时，应该在lmin内逐渐减小电流，直到零值，  
然后切断电源。  
用直流电消磁，可以按几种方案完成。  
单根钢管消磁，先在钢管一端沿外圆绕8～  
12匝的线圈，以最大的磁场值来消磁；然后以同  
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第25卷第5期 许贵芝编译：俄罗斯管道焊接前的现代消磁方法  
样方法为钢管另一端消磁。  
当单根钢管消磁到钢管对接处时，将两根钢  
管拉开距离不小于300 mm，在距每一根管子端  
面80～100 mm 处绕上18～20匝的线圈，并按图  
3(a)方法完成消磁。  
图3 钢管对接装配前用直流电消磁的系统图  
l一被消磁钢管2一焊接导线3 直流焊接电源  
4 带焊条的电焊钳5一金属板片  
在个别场合下，推荐使用将电焊钳和金属板  
片接入电气系统中消磁的方案，见图3(b)。将装  
入电焊钳中的焊条，在300 A 电流下与金属板短  
路10 s。然后断开。在每一次短路一一断开循环之  
后，用磁力计检查磁性，并在必要时重复消磁过  
程。  
当对装配好的对接处消磁时，在被对接钢管  
端绕上截面35～50 mm 的焊接导线，形成两根  
钢管的共用线圈，见图4(a)。线圈可以重叠绕(沿  
顺时针或者逆时针)，总匝数为16～22匝。此时，  
匝数多的应该在剩磁大一些的钢管上。这种消磁  
工艺往往是最佳的。  
当测量剩磁等级小于2O×10 T 以后，完成  
焊缝根部的焊接。此时，推荐在小电流10～ 20 A  
下进行补充消磁。  
(2)用交流电消磁 用交流电消磁可以应用  
于单根钢管装配前单根钢管的末端，以及壁厚达  
25 mm 的已装配钢管对接端。此时，除按上述方  
图4 用公用焊接导线对对接管端消磁系统图  
(a)用直流电消磁 (b)用交流电消磁  
l一被消磁钢管 2一公用焊接导线 3一直流焊接电源 4一平  
滑降低电流的装置(钢丝) 5一绝缘材料垫板 6-焊接变压器  
法消磁以外，还有如下的补充：按图4(b)的消磁  
系统图装配，采用1根焊接导线组成的线圈，在回  
路中接入长0．5～ 1．0 m、直径1．5～3．0 mm 的  
钢丝。这根钢丝安置在绝缘且不可燃材料的垫板  
(如石棉砖)上。钢丝可以平滑地改变通电电流的  
大小，从而改变消磁磁场的大小。当电源接通后，  
钢丝被加热并在一定时间内烧断。烧断时间取决  
于钢丝直径、长度和电流值。在钢丝烧断后，用磁  
力计检查剩磁大小。当消磁效果不足时，必须重复  
消磁(有时需要4～5次)。  
消磁系统的拆除，可在焊完根部焊缝后进行，  
推荐消磁后立即拆除。对于交流电的消磁，同样可  
以采用电气调节器，以便平滑地改变电流的大小。  
(3)用电磁铁和永久磁铁消磁 主要用在已  
对接好的钢管上长1O0～200 mm 的个别区段，特  
别是在正负号改变的磁场附近。此时，个别区段消  
磁后，应该完成根部焊缝的焊接，然后进行下一段  
的消磁。为了消磁，选用了具有专门结构的电磁  
铁。电磁铁安装在钢管对接处，见图1(a)，使电磁  
铁的N极安置在有磁性S极的钢管边缘，而磁铁  
S极与管磁性N 极相接。在消磁过程中，必须借  
助于磁力计定期地测量钢管剩磁的方向与大小  
(接通电源时)。消磁磁场的大小通过改变电流大  
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· 60· 焊 管 2002年9月  
小来调节，磁场方向通过改变电流方向来调节，亦  
即转换电源正负极来调节。  
用永久磁铁消磁，选用了IoH丑KT5合金制  
造的C形或者圆柱形永磁铁，见图1(a)和(b)。当  
磁铁正确安装时，磁极应该和被磁化的对接钢管  
的磁极相反。磁铁安装正确与否可用磁力计来检  
查。为了增强消磁的效果，磁铁可以彼此连接(二  
三个以上，其作用相同)。在对接区段消磁以后，必  
须完成此处根部焊缝的焊接。此后，磁铁应该移至  
下一个消磁区段。为了增加消磁磁场，磁铁要接近  
消磁处，反之可以去除磁铁。沿钢管表面移动磁铁  
时，可以减小焊接对接处剩磁直到最小值。  
为了改变消磁磁通量的方向，必须在水平面  
上将C形磁铁回转180。，而装在对接处边缘的圆  
柱形磁铁要交换位置或者在垂直平面中回转  
180。。在每一道消磁工序后，必须用磁力计检查剩  
磁的大小。  
3 结 论  
俄罗斯消磁经验表明，采用现有工艺文件中  
的消磁方法是十分有效的。这种方法可以用在工  
业部门各种管道的安装、焊接和修理作业时