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 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。
参考文献
1 B I1 FPIIHEIIKO等．Op6HTa~I％HO!；I CBapKe c ABTOOFIpecco—
BKOH ABTOMaTaMH 0丑A一35~IET． CBapoq np—BO，2000(1)：38
～ 41
作者许贵芝，男，1939年生，1962年毕业于
北京航空学院。中国航空工业总公司南京航空附
件厂高级工程师，南京市焊接协会委员，华能南京
分公司业余俄语翻译。在国内外发表论文、译文数
十篇。联系地址：南京市西华东村12—402。
(收稿日期：2002—03—21)
中国钢铁工业协会科技环保部拟征集出版
《中国钢管企事业单位名录》(第二版)
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业事业单位名录》出版编辑委员会，统筹组织开展工作，具体事宜委托《钢管》杂志社颜幼贤同志与《焊
管》期刊社杨继锋同志以及部分编辑出版人员负责办理。该专集将以收抵支，由认刊单位依据所刊资料
酌情交付相关刊登刊面费。
收录内容包括：企业规模、职工人数、工程技术人员数、主要产品规格、优质产品、专利技术、设备型
号、机组数量、年生产能力、执行标准、企业法人及企业概况等，以全面反映钢管(包括无缝钢管、焊接钢
管、不锈钢管、复合管，管件、弯头、冷弯型钢，管带材等)企事业单位的面貌。请各有关单位将所刊资料尽
快寄送《钢管》杂志社颜幼贤或《焊管》期刊社杨继锋，以便尽快汇编出版。
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