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不锈钢管剩磁原因分析与消除不锈钢管磁性的方法

    中安联合煤化有限责任公司的一级地管项目中,江阴长江钢管有限公司供货的不锈钢无缝钢管因剩磁导致磁偏吹无法焊接,施工单位认为不锈钢管剩磁是厂家生产过程中没处理好的缺陷,导致施工用时增加,施工人工成增加,想要向供货厂家索赔。厂家认为不锈钢管剩磁是因为运输过程中经过强磁场,导致钢管带磁,并非生产缺陷导致。双方在钢管带磁是否生产质量问题上纠缠不清。

    1不锈钢管剩磁原因分析

    在不锈钢管制造厂里有多种原因会使钢管带上磁性,不锈钢管剩磁产生的原因主要有:工艺磁性和感应磁性,感应磁性常产生在工厂制管环节,如,金属熔炼常采用电磁起重机进行装卸,不锈钢管在强磁场中停置,用磁化法完成无损检查(用钢管磁异常现象进行无损检测检测前,先对钢管磁化),钢管接近强力供电线放耸等等。其中,磁化法无损检查主要指的是涡流探伤,涡流探伤设备操作简单,易于掌握,如果使用得当,能够检测出钢管中人部分缺陷。是目测,超声波,水压试验等几种钢管探伤试验中不可缺少的一种无损检测手段。工艺磁性常产生在进行装配焊接作业及采用磁性夹持器、夹具与用立流电焊接管道时,如:长时问接触与直流电源相连的导线,导线裸露段或者电焊钳与管子的短路等。

    江阴市长江钢管有限公司认为,该公司不锈钢管磁性是因为钢管运输途中经过磁场较的高压电线,所以带磁性。

    2不锈钢管剩磁的危害

    焊接带磁性不锈钢管时,经常会看到电弧燃烧不稳定、甚至电弧引燃困难、在磁场中电弧的偏离、液体金属和渣熔融体从焊接溶池中溅出。为了稳定焊接过程,改善焊接接头质量,在焊接前必须对被磁化了的钢管进行消磁。被焊接的钢管要达到完个消磁是困难的所以当剩磁不足以影响焊接质量时,便允许进行焊接。

    3消磁工艺方法

    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:确定不锈钢管剩磁的大小和方向;选择消磁的方法、技术段;用选定的消磁方法对钢管或者焊接的对接处消磁;检查消磁后的剩磁量是否满足要求。

    4管厂不锈钢管消磁方法研究

    目前解决剩磁问题的常用方法如:把工件加热到居里点,破坏工件内部磁筹的有序排列的方法;在存有剩磁的工件加极性相反,数值相等磁场的直流退磁法;使存有剩磁的工件匀速渐渐远离交变磁场的交流退磁法和把二者结合的交直流退磁法。

    4.1加热退磁法

    把材料加热到居里点以上,破坏其内部磁筹的有序排列,然后在不存在外界磁场的环境下冷却使剩磁消失,是最有效的方法,但加热相当于对工件进行一次热处理过程,会改变工件的力学性能和内部金相组织结构,且在工程上也难以实现.所以对管厂来说此法不适用。

    4.2直流退磁法

    将存有剩磁工件加上反向磁场消除剩磁的直流退磁方法,理论上只要剩磁磁场与退磁磁场极性相反,磁场强度大小一致即可实现,但存在如何使二者匹配问题。对于不同规格、材质的工件需不同的磁化状态,对应的退磁磁场强度也相应不同,需对退磁电流进行反复调节.才能使二者相匹配:而月.对同一批工件,剩磁大小也有区别,使用相同的退磁电流也不能完全消除剩磁。

    4.3交流退磁法

    将剩磁工件匀速渐渐远离交变磁场消除剩磁的方法。使其远离退磁线圈的交变磁场时工件的某一点的磁场幅值逐渐降低,当磁场降低到零时,工件的剩余磁场也接近于零。但因交变磁场存在“趋肤效应”,退磁磁场在钢管表面最强,随壁厚增加逐渐降低为零,所以对厚壁管无法使剩磁消除干净;另交流退磁存在“速度效应”即铁磁金属的磁性在从强到弱的周期性磁场变化中,至少需要完成10次连续反转,才能达到良好的退磁效果。但使用工频退磁时,因钢管传动过快,可能来不及完成10次反转,达不到很好的退磁效果。

    4.4交直流退磁法

    将直流退磁方法和交流退磁方法结合就可以避免单独使用一利,方法的弊端,实现退磁目的。只要在磁饱和装置后安装一个电流可调的直流退磁线圈和一个固定不可调交流退磁线圈(工频电)就可实现退磁,当直流退磁磁场过小或过人,造成不锈钢管退磁后还有少量剩磁或反向加磁时,再山交流退磁线圈对其进行址后消磁,达到退磁目的。此方法实现容易,操作简单,实际应用效果良好,钢管制造厂常使用这种方法进行涡流探伤后退磁。

    通过调查得出,不锈钢管在涡流探伤后剩磁不大于30GS即可满足用户要求,应此我们设定的目标值也就是不锈钢管涡流探伤退磁后剩磁小于30GS,因不同钢种、不同规格的不锈钢管达到磁饱和状态时磁化电流值不同,对应的直流退磁电流值也不相同。鉴于交流退磁是固定不可调的,只要调节直流退磁电流值就可实现匹配退磁磁场的效果。

    5野外消磁方法研究

    如果不锈钢管在厂家没有有效消除剩磁,那么存放在现场的钢管如果不进行消磁就会彩响到焊接使用。

    5.1浇水并改变不锈钢管摆放位置法

    江阴市长江钢管有限公司认为,不锈钢管在制造、检测及储存期问己经经过消磁,且钢管剩余磁感应强度低于30GS符合性能要求。关于消磁措施,长江钢管厂建议给钢管两头浇水,并改变方向摆放,通过试验证明,该种消磁方法并不理想。

    5.2钢管缠绕通电焊把线法

    中建安装提出使用不锈钢管缠绕通电焊把线法消磁,在消磁过程中,每一次消磁前都要测量钢管剩磁小,计算所需线圈匝数和所需电流大小。该方法山于通电线圈匝数受到限制,对消磁电源容量要求较高,对施工设施配置要求也较高,史正要的是在有限合同工期内不能完成工程进度,所以在工期要求紧的情况下这种方法不太可取。

    5.3利用导磁屏蔽套消磁

    管道焊接时,坡口附近的容易产生电弧偏吹,是山于两极问异极相对磁力相吸、两极间同极相对磁力相斥,只有两极问磁力平衡,不显磁场力了,焊接就不会产生磁偏吹。

    5.3.1导磁屏蔽套”工作原理。“导磁屏蔽套”工作原理是利用磁铁在两极存在同极相斥异极相吸的力,而在磁铁内部磁力平衡不显磁力,将两个磁体用导磁金属连接,使之成为一体。这时管口焊缝根部所处的位置相当于磁体内部,因而该处不显磁力。如图I所示把管口两端加上“导磁屏蔽套”,使管口两端连为整体,管口失衡磁力变得均衡,管口处变为不显磁力,从而,消除或减轻焊接电弧磁偏吹。

    5.3.2“导磁屏蔽套”消磁操作步骤

    根据施焊管道管径做一管“导磁屏蔽套”,见图2要求导磁屏蔽套材质为可以通磁的普通碳钢材料,用厚度a m左右钢板或者管材制作。

    “导磁屏蔽套”的弧度和管口的弧度要求一致,并能和管口四周紧贴到一起。

    在“导磁屏蔽套”的中2-4个便于点固焊接的点固焊开槽口,便于点固焊接。必要时也可反复拆卸移动。

    “导磁屏蔽套”上焊接四个翼板,并钻四个圆孔,便于两端“导磁屏蔽套”用螺栓紧固连接。

    用“导磁屏蔽套”把管紧固在一起,露出点固焊接开槽处,便于焊接点固和焊接。

    从点固焊开槽处进行点固焊接,通过紧固的“导磁屏蔽套”使焊成为一铁磁通整体,能把磁力线约束在特定闭合回路中,磁力线分布均匀,焊接电弧受磁力影响明显减弱。从开槽处对称点固焊接几段后,坡内偏磁场几乎消失,可去掉导磁屏蔽套正常焊接。

    结束语

    不锈钢无缝管道如果不能有效消除剩磁必然会对焊接产生不利影响,做好不锈钢无缝钢管出厂前剩磁消除和剩磁检测是保证产品质量,维护产品形象不可缺少的步骤。当不锈钢无缝钢管在现场安装时发现含有影响焊接的剩磁时,须选择简单高效省时的方法解决剩磁影响,导磁屏蔽套消磁法是经过现场安装建设单位实际检验后得出的快速有效的消除钢管剩磁方法。

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