天津市金桥焊材集团有限公司

首页 | 联系方式 | 加入收藏 | 设为首页 | 手机站

产品展示

联系方式

联系人:孙继田
电话:022-83968865
手机:13207567853
邮箱:service@ehansom.com
当前位置:首页 >> 技术文章 >> 正文

螺旋埋弧焊管剩磁成因及解决措施

编辑:天津市金桥焊材集团有限公司  时间:2012/05/18  字号:
摘要:螺旋埋弧焊管剩磁成因及解决措施
    1    前    言
    在螺旋埋弧焊管生产过程中由于母材以及成型、焊接等工艺原因,容易在钢管上特别是钢管两端产生比较严重的剩磁,实际生产中,由于消磁效果不理想,容易造成产品剩磁缺陷, 这会影响X射线检测,而且由于管端剩磁的存在,导致在钢管的对接施工中产生“磁偏吹”现象,造成电弧相对焊缝发生偏移,影响整个管线焊接质量和现场X射线检测。本文着重探讨螺旋埋弧焊管生产过程中剩磁产生原因, 以及焊接电流、焊机输出电缆布线方式对钢管剩磁产生的影响及应对方法。
    2   剩磁产生的因素及原因分析
    2.1    螺旋焊管被磁化因素
    螺旋焊管用钢材是一种铁磁物质, 它们内部每个分子由于分子电流运动形成一个分子磁矩,由于它们本身内部分子均匀分布对外宏观不显示出磁性特性,但在外界因素(磁场以及外力)作用下内部分子呈规律排列对外宏观呈现出磁性,这种现象称为磁化[1]。在螺旋埋弧焊管生产过程中以下外界因素对板材内部分子的排列产生影响:在焊接时由于采用较大的电流形成了强磁场,它改变了钢管内部的分子的排列,故钢管对外表现出很强的磁性特性,所以焊接电流是产生外加磁场的主要原因,即这个外加磁场是钢管被磁化的主要原因。
    而其它次要的影响因素如:1)板卷的吊装几乎都采用机械吊装,故吊装过程对板卷磁场特性几乎没有影响;2)成型焊接影响:板材成型成管卷过程中,由于板材产生屈服应变,板材内部晶体发生扭曲改变,内部分子不再均匀排列,故对外表现出磁性特性, 但相当微弱,可以忽略不计。
    2.2   剩磁产生原因及剩磁强弱影响因素分析
    2.2.1    剩磁产生的原因
    在螺旋埋弧焊管成型焊接过程中, 由于板卷成型后板材形成了闭合磁路, 当对管子进行焊接时,焊接电流I形成的外加磁场开始对钢管进行磁化,当I增大,磁场强度H开始增大,钢管被磁化后磁感应强度B也增大,当B大到饱和磁感应强度Bs时,基本不随外加磁场H的增大而增大,当焊接完毕, 电流I为零,外加磁场强度H也为零,这时钢管内被外部磁场重新排列的分子再也回不到以前均匀分布状态,这时宏观对外表现出一个剩磁磁感应强度Br[2],即剩磁。
    根据电磁学原理,磁场强度为:H=B/μ0-M
    式中:H-磁场强度;B-磁感应强度;μ0-真空磁导率;M-磁化强度[1]
    可见磁场强度H与磁感应强度B成正比,磁感应强度B越大,产生的磁场强度H越大,在同等条件下,由于外加磁场H越大,钢管剩磁也越大。 故外部磁感应强度B越大,钢管产生的剩磁也越高。
    2.2.2    螺旋埋弧焊管剩磁强弱影响因素分析
    在螺旋埋弧焊管成型焊接过程中, 焊机、焊机输出接地线、焊机输出焊接线、钢管几者由于布线方式不同产生的磁场形式及磁场强度B各不相同, 但可简单的归为以下两种方式:
    2.2.2.1    直的通电电缆形成的磁场
    在螺旋埋弧焊管成型焊接过程中, 焊机输出接地线、焊机输出接工件线可分别看成一根直的通电电缆,根据电磁学原理,在它们周围P点产生磁感应强度如图1所示。
    当r>R时,Bp =μ0I/2πr
    式中:J-电流面密度;Bp-P点的磁感应强度;μ0-真空磁导率;方向:沿J×r方向;I-通电电流[1]
    从公式中可以得出一根通电导线周围的P点产生的环形磁感应强度Bp 与电流I成正比,与导线中心距离r成反比。可见焊接电流越大,离焊机输出线越近,它们产生的磁感应强度B 越大,磁场强度H就越大,钢管就越容易被磁化。
    2.2.2.2    环形线圈形成的磁场
    在螺旋埋弧焊管成型焊接过程中, 焊机、焊机输出接地线、焊机输出接工件线、钢管几者形成一个通电闭合线路。在焊接时,它可以看着一根环形通电线圈,这个通电闭合线路会产生一个磁场,根据电磁学原理它在P 点产生的磁感应强度如图2所示。
    Bp=μ0R2I/2(R2+χ2)3/2
    式中:J-电流面密度;Bp-P点的磁感应强度;μ0-真空磁导率。
    方向:沿轴线,与电流流向成右手螺旋关系[1]
    可见焊机、焊机输出接地线、焊机输出接工件线、钢管几者形成闭合通电线圈半径R越小,离线圈中心距离χ越小,磁感应强度B越大,从而磁场强度H越大,钢管被磁化越厉害,剩磁产生就越高;实际生产中,如果这个磁场解决不好,就有可能因磁偏吹引起内焊焊道焊偏。
    3   螺旋焊管在线钢管剩磁消减措施
    从以上分析可以得出,在螺旋埋弧焊管生产过程中,焊机、焊机输出接线、钢管几者组成的闭合通电线圈形成的磁场和焊机输出通电线形成环形的磁场是焊管被磁化,产生剩磁的主要原因,可见焊机输出接地线和输出焊接线布线形式对钢管剩磁产生重要影响,因此解决螺旋焊管机组钢管剩磁应采取以下主要措施:
    3.1   焊机输出接地线的接地点应选合适的地方,避免焊机输出焊接线形成环形通电线圈。避免环形通电线圈产生的磁场对钢管进行磁化。
    3.2   焊机输出接地线和焊机输出焊接线尽可能避免与成型器、板材贴近布线。避免通电焊机输出接地线和焊机输出焊接线产生的环形磁场对钢管进行磁化。
    3.3   焊机输出接地线和焊机输出焊接线尽可能一起布线,由于焊机输出接地线和焊机输出焊接线的电流相反,它们产生环形磁场可以相互抵消一部分,而且避免了环形通电线圈的形成。从而最大限度减弱了焊接电流产生的磁场,进一步减小了剩磁。
    4    结束语
    综上所述,在主机上从源头上可以通过合理布线等措施大大减少钢管的剩磁,但不可能完全消除钢管本身因为焊接等原因带来的剩磁。故在钢管下线后,在钢管输送作业线上加消磁线圈进行通电消磁也可在一定程度上减少钢管的剩磁。因此综合分析钢管剩磁产生的因素及对应措施,可在很大程度上解决钢管剩磁的问题。
上一条:电阻点焊模糊自适应PID控制器设计 下一条:10t电动单梁桥式起重机主梁焊接变形的控制