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,內焊采用直流焊接方式,內焊大線和焊頭部位因大電流,產生較強磁場,鋼管管體在該磁場作用下,磁矩獲得或趨向于獲得與外磁場相同方向的排列。當焊接結束,磁場逐步減少直至消失時,因磁滯現象,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象。剩磁的存在,使圖像增強器的電子束方向偏轉,X 光工業電視系統圖像產生“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。隨著管線鋼級的提高及X 光電視系統圖像增強器的換型,剩磁的影響尤為突出。且剩磁的存在,在管線環焊對接時,會產生偏弧現象,影響焊接質量。GB/ T9711. 2 及API Spec 5L(42 版) 標準均對鋼管剩磁提出了明確要求。在2001 年,我們初步采用對鋼管施加反向磁場的直流消磁法,由于我單位%個分廠有兩條生產線,兩條生產線所生產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機組生產的鋼管剩磁狀態消除到理想狀態,且返修管二次經過消磁工位,會形成充磁現象,使管體剩磁加大。經進一步研究, 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電視圖像

方案。

1 　交流消磁的原理

使鋼管以運動狀態通過一交變磁場,從圓形線圈內軸線方向的磁感應強度公式(1) 可知,管體

的任一截面上各點受交變磁場作用的磁感應強度相關于通過線圈的瞬時電流、線圈半徑及匝數等參數。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) ,調整線圈電流, 使消磁磁場的強度幅值大于或等于m 點所對應的磁場強度Hm ,隨著電流由大到小變化,磁場強度從Hmv0 ,0 v - Hc1 , - Hc1v - Hm1 ( - Hm1 = - Hm) , - Hm1v0 , 0 v Hc1′,Hc1′v Hm 變化,相應的管體任一截面上各點的磁感應強度將分別沿著曲線m v b1 , b1

v c1 , c1vm1 , m1v b1′, b1′v c1′, c1′v m 變化(其中c1 , c1′磁感應強度為0 , m , m1 和b1 , b1′磁感應強度大小相等,方向相反) ,形成閉合曲線。隨著鋼管的運動,任一截面上各點到磁場區的距離變遠,其所受磁場強度幅值逐漸減小,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?, 電流和磁場強度趨近于零,剩磁值亦趨近于零。通過以上過程,管體磁疇排列方向將被打亂,管體材料可達到退磁狀態。B =μnI2 R(1)式中μ—為磁介質的磁導率;n —線圈匝數;I —為瞬時電流;R —線圈半徑。

圖2 　B - H 磁滯回線

2 　交流消磁裝置的構成

鋼管交流消磁裝置如圖3 示,用350 A 左右的交流電焊機作為消磁線圈的供電電源,因交流消磁所需消耗電能較大,為確保線圈及時散熱,線圈制作材料選用銅排間斷工作。在線圈進管側置一光電位置檢測開關。用自動消磁方式,當鋼管管頭到達該位置時,自動啟動消磁裝置,對鋼管自動消磁,直到鋼管管尾離開光電開關檢測區延時

約3 s 之后,自動關閉消磁裝置,一根鋼管的消磁

過程結束,整個消磁裝置回到待機狀態。 圖3 　鋼管交流消磁示意圖

3 　結束語

鋼管交流消磁法,經實際使用,可將管端剩磁消到1 mT以下,消除了管端剩磁對X光工業電視檢驗系統的影響(消磁后的圖像如圖4 所示) ,滿足GB/ T9711. 2 及API Spec 5L (42 版) 標準對剩磁

的要求,且構造簡單、操作方便,易推廣應用。 圖4 　消磁后的工業電視圖像