螺旋钢管（双面螺旋管）的交流消磁方法

                螺 旋 钢 管 的 交 流 消 磁 方 法

双面螺旋埋弧焊钢管(SAW) 在焊接过程中,内焊采用直流焊接方式,内焊大线和焊头部位因大电流,产生较强磁场,钢管管体在该磁场作用下,磁矩获得或趋向于获得与外磁场相同方向的排列。当焊接结束,磁场逐步减少直至消失时,因磁滞现象,在管体上还有剩余磁通密度存在,这就是我们通常所说的剩磁现象。剩磁的存在,使图像增强器的电子束方向偏转,X 光工业电视系统图像产生“S”型扭曲变形(图1所示),影响气孔、夹渣等自然缺陷,特别是未焊透、裂纹等线状自然缺陷的检出率。随着管线钢级的提高及X 光电视系统图像增强器的换型,剩磁的影响尤为突出。且剩磁的存在,在管线环焊对接时,会产生偏弧现象,影响焊接质量。GB/ T9711. 2 及API Spec 5L(42 版) 标准均对钢管剩磁提出了明确要求。在2001 年,我们初步采用对钢管施加反向磁场的直流消磁法,由于我单位%个分厂有两条生产线,两条生产线所生产钢管及同一钢管管头和管尾剩磁差异较大,直流消磁装置难以使两个机组生产的钢管剩磁状态消除到理想状态,且返修管二次经过消磁工位,会形成充磁现象,使管体剩磁加大。经进一步研究, 笔者提出了采用交流法消磁

图1 　受剩磁影响扭曲变形的工业电视图像

方案。

1 　交流消磁的原理

使钢管以运动状态通过一交变磁场,从圆形线圈内轴线方向的磁感应强度公式(1) 可知,管体

的任一截面上各点受交变磁场作用的磁感应强度相关于通过线圈的瞬时电流、线圈半径及匝数等参数。如图2 B - H磁滞回线所示( aba′b′a 为饱和磁滞回线) , om 为管体剩磁形成曲线(剩磁≥b1) ,调整线圈电流, 使消磁磁场的强度幅值大于或等于m 点所对应的磁场强度Hm ,随着电流由大到小变化,磁场强度从Hmv0 ,0 v - Hc1 , - Hc1v - Hm1 ( - Hm1 = - Hm) , - Hm1v0 , 0 v Hc1′,Hc1′v Hm 变化,相应的管体任一截面上各点的磁感应强度将分别沿着曲线m v b1 , b1

v c1 , c1vm1 , m1v b1′, b1′v c1′, c1′v m 变化(其中c1 , c1′磁感应强度为0 , m , m1 和b1 , b1′磁感应强度大小相等,方向相反) ,形成闭合曲线。随着钢管的运动,任一截面上各点到磁场区的距离变远,其所受磁场强度幅值逐渐减小,形成如图m′b2 c2 m2 b2′c2′m′所示的更小的磁滞回线, 剩磁值从b1v b2 ,逐步减小, 依次类推⋯, 电流和磁场强度趋近于零,剩磁值亦趋近于零。通过以上过程,管体磁畴排列方向将被打乱,管体材料可达到退磁状态。B =μnI2 R(1)式中μ—为磁介质的磁导率;n —线圈匝数;I —为瞬时电流;R —线圈半径。

图2 　B - H 磁滞回线

2 　交流消磁装置的构成

钢管交流消磁装置如图3 示,用350 A 左右的交流电焊机作为消磁线圈的供电电源,因交流消磁所需消耗电能较大,为确保线圈及时散热,线圈制作材料选用铜排间断工作。在线圈进管侧置一光电位置检测开关。用自动消磁方式,当钢管管头到达该位置时,自动启动消磁装置,对钢管自动消磁,直到钢管管尾离开光电开关检测区延时

约3 s 之后,自动关闭消磁装置,一根钢管的消磁

过程结束,整个消磁装置回到待机状态。 图3 　钢管交流消磁示意图

3 　结束语

钢管交流消磁法,经实际使用,可将管端剩磁消到1 mT以下,消除了管端剩磁对X光工业电视检验系统的影响(消磁后的图像如图4 所示) ,满足GB/ T9711. 2 及API Spec 5L (42 版) 标准对剩磁

的要求,且构造简单、操作方便,易推广应用。 图4 　消磁后的工业电视图像