螺 旋 鋼 管 的 交 流 消 磁 方 法

雙面螺旋埋弧焊鋼管(SAW) 在焊接過程中,內(nèi)焊采用直流焊接方式,內(nèi)焊大線和焊頭部位因大電流,產(chǎn)生較強(qiáng)磁場(chǎng),鋼管管體在該磁場(chǎng)作用下,磁矩獲得或趨向于獲得與外磁場(chǎng)相同方向的排列。當(dāng)焊接結(jié)束,磁場(chǎng)逐步減少直至消失時(shí),因磁滯現(xiàn)象,在管體上還有剩余磁通密度存在,這就是我們通常所說的剩磁現(xiàn)象。剩磁的存在,使圖像增強(qiáng)器的電子束方向偏轉(zhuǎn),X 光工業(yè)電視系統(tǒng)圖像產(chǎn)生“S”型扭曲變形(圖1所示),影響氣孔、夾渣等自然缺陷,特別是未焊透、裂紋等線狀自然缺陷的檢出率。隨著管線鋼級(jí)的提高及X 光電視系統(tǒng)圖像增強(qiáng)器的換型,剩磁的影響尤為突出。且剩磁的存在,在管線環(huán)焊對(duì)接時(shí),會(huì)產(chǎn)生偏弧現(xiàn)象,影響焊接質(zhì)量。GB/ T9711. 2 及API Spec 5L(42 版) 標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)鋼管剩磁提出了明確要求。在2001 年,我們初步采用對(duì)鋼管施加反向磁場(chǎng)的直流消磁法,由于我單位%個(gè)分廠有兩條生產(chǎn)線,兩條生產(chǎn)線所生產(chǎn)鋼管及同一鋼管管頭和管尾剩磁差異較大,直流消磁裝置難以使兩個(gè)機(jī)組生產(chǎn)的鋼管剩磁狀態(tài)消除到理想狀態(tài),且返修管二次經(jīng)過消磁工位,會(huì)形成充磁現(xiàn)象,使管體剩磁加大。經(jīng)進(jìn)一步研究, 筆者提出了采用交流法消磁

圖1 　受剩磁影響扭曲變形的工業(yè)電視圖像

方案。

1 　交流消磁的原理

使鋼管以運(yùn)動(dòng)狀態(tài)通過一交變磁場(chǎng),從圓形線圈內(nèi)軸線方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度公式(1) 可知,管體

的任一截面上各點(diǎn)受交變磁場(chǎng)作用的磁感應(yīng)強(qiáng)度相關(guān)于通過線圈的瞬時(shí)電流、線圈半徑及匝數(shù)等參數(shù)。如圖2 B - H磁滯回線所示( aba′b′a 為飽和磁滯回線) , om 為管體剩磁形成曲線(剩磁≥b1) ,調(diào)整線圈電流, 使消磁磁場(chǎng)的強(qiáng)度幅值大于或等于m 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度Hm ,隨著電流由大到小變化,磁場(chǎng)強(qiáng)度從Hmv0 ,0 v - Hc1 , - Hc1v - Hm1 ( - Hm1 = - Hm) , - Hm1v0 , 0 v Hc1′,Hc1′v Hm 變化,相應(yīng)的管體任一截面上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度將分別沿著曲線m v b1 , b1

v c1 , c1vm1 , m1v b1′, b1′v c1′, c1′v m 變化(其中c1 , c1′磁感應(yīng)強(qiáng)度為0 , m , m1 和b1 , b1′磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反) ,形成閉合曲線。隨著鋼管的運(yùn)動(dòng),任一截面上各點(diǎn)到磁場(chǎng)區(qū)的距離變遠(yuǎn),其所受磁場(chǎng)強(qiáng)度幅值逐漸減小,形成如圖m′b2 c2 m2 b2′c2′m′所示的更小的磁滯回線, 剩磁值從b1v b2 ,逐步減小, 依次類推?, 電流和磁場(chǎng)強(qiáng)度趨近于零,剩磁值亦趨近于零。通過以上過程,管體磁疇排列方向?qū)⒈淮騺y,管體材料可達(dá)到退磁狀態(tài)。B =μnI2 R(1)式中μ—為磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率;n —線圈匝數(shù);I —為瞬時(shí)電流;R —線圈半徑。

圖2 　B - H 磁滯回線

2 　交流消磁裝置的構(gòu)成

鋼管交流消磁裝置如圖3 示,用350 A 左右的交流電焊機(jī)作為消磁線圈的供電電源,因交流消磁所需消耗電能較大,為確保線圈及時(shí)散熱,線圈制作材料選用銅排間斷工作。在線圈進(jìn)管側(cè)置一光電位置檢測(cè)開關(guān)。用自動(dòng)消磁方式,當(dāng)鋼管管頭到達(dá)該位置時(shí),自動(dòng)啟動(dòng)消磁裝置,對(duì)鋼管自動(dòng)消磁,直到鋼管管尾離開光電開關(guān)檢測(cè)區(qū)延時(shí)

約3 s 之后,自動(dòng)關(guān)閉消磁裝置,一根鋼管的消磁

過程結(jié)束,整個(gè)消磁裝置回到待機(jī)狀態(tài)。 圖3 　鋼管交流消磁示意圖

3 　結(jié)束語(yǔ)

鋼管交流消磁法,經(jīng)實(shí)際使用,可將管端剩磁消到1 mT以下,消除了管端剩磁對(duì)X光工業(yè)電視檢驗(yàn)系統(tǒng)的影響(消磁后的圖像如圖4 所示) ,滿足GB/ T9711. 2 及API Spec 5L (42 版) 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)剩磁

的要求,且構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作方便,易推廣應(yīng)用。 圖4 　消磁后的工業(yè)電視圖像