钢管退磁技术在施工中的应用

2017-09-06侯强龚海潮万文涛张宏蒋喆

海峡科技与产业 2017年7期

侯强+龚海潮+万文涛+张宏+蒋喆

摘要：钢管剩磁影响后续深加工质量，本文详细介绍了常用的直流退磁、交流退磁、加热退磁和复合退磁等三种方法的原理和应用的优缺点，总结了退磁实践经验，为施工现场提供了原理和方法。

关键词：管线管；退磁；剩磁

0 前言

为确保质量，钢管生产厂对管体采用漏磁、涡流方法检验，管端采用磁粉方法检验。而漏磁、涡流和磁粉检验过程均为充磁、检验和退磁，如果参数调整不当，会导致管端剩磁超出API标准均值不大于3mT要求，剩磁超标将会加速加工刀具磨损、影响指针类以表精度、影响管料内外表质量、影响螺纹表面质量、影响管线管焊接质量等。随着管线管使用环境逐步恶化，钢级、性能等要求逐步提高，管料的退磁日趋重要。因此，本文将对钢管退磁原理和方法进行详细分析，对现场施工指导具有重要意义。

1 退磁原理

铁磁材料不同其它材料在于含有磁畴，局部区域中的原子或分子磁矩呈平行排列。当一种材料未磁化时，磁畴的取向是随机的，它們各自的磁感应之和等于零。当材料处于磁化场强H中，磁畴则随着施加的磁场排列，并增加了施加的磁场。当移去磁化源H时，某些磁畴保持新的去向而不回复到原来的随机去向，对外表现即为剩磁[1]。减小剩磁的方法即退磁。

退磁的方法是给工件施加一个磁化磁场，然后连续不断的改变磁场方向，并逐渐减小外加磁化强度H到零。退磁原理即施加一个足以克服初始矫顽力高磁化强度，将工件至于方向随时间交变的磁场中，产生磁滞回线（如图1），在磁场强度逐步递减至零的过程中，回线包围面积越来越小，工件中剩磁也越来越小，最后趋于零。

2 退磁方法

目前，常用的退磁方法主要有：直流退磁、交流退磁、加热退磁和复合退磁等三种方法。

2.1 直流退磁

直流退磁常用的有换向直流接触线圈法和换向电缆绕结法等两种。

换向直流接触线圈法，采用高安培直流电流，并具备反转电流记性的和逐步降低幅度至零的装置。退磁周期一般是自动控制的，约30秒可完成。当使用线圈时，工件应在线圈内保持静止直至退磁周期结束。当使用接触法时，应保持接触直至退磁周期结束。直流法穿透很深，也成功地用于难以退磁的工件。鉴于经济性考虑，通常把换向直流退磁用于相对大的固定式磁化装置的设计之中。

换向电缆绕结法，采用在需要退磁的工件外表缠绕多匝大电流柔性电缆，而电缆则与固定式的直流磁化电源连接（如图2）。交替转换电流方向并通过多级调节降低幅度直至零，这通常由磁化电路内装的自动电路来完成，但针对施工现场，没有自动退磁周期的电源装置时，可用手动变换电缆接头并用手动操作电流控制器来进行退磁。此方法适用于管线管环向焊接施工现场，采用直流焊接电源，电流最大值达200A，直径为Φ10～20mm焊接电缆缠绕管端10～15圈，逐步减小电流值、更换电极和瞬间通电，达到退磁目的，但用此方法退磁周期相对较长（如图3）。

2.2交流退磁

交流退磁常用的有交流电流穿过式线圈法和交流电流固定式线圈法等两种。

交流电流穿过式线圈法退磁使用较多，该方法使用一个交变的电源供电的线圈，线圈以固定的振幅工作。由于电流是周期性交变的，故产生连续换向磁场，工件被传送穿过线圈，使它在线圈范围内时受到最强磁场。工件从线圈出来，到达线圈磁场影响区之外，磁场强度逐渐降低至零。工件达到距线圈等于或大于线圈直径的3或4倍，或1m远之间，线圈电源不能切断。

交流电流固定式线圈法（如图4），也是使用交变的电源供电的线圈，但线圈以变化的振幅工作。工件置于退磁线圈内，随着电流减小，磁场强度逐渐降低至零，取出工件即可。

由于交流电流趋肤效应，磁场渗入工件深度不足，对消除直流磁化的剩磁效果不佳。

2.3 加热退磁

加热退磁法，是将铁磁性材料加热至居里点时，物质内部热扰动破坏了原子磁矩的平行排列，从而达到降低剩磁的目的。在加热退磁过程中，可同时敲击需退磁的工件，取得加速退磁的效果。而工业纯铁的居里点为770℃[2]。此方法即不经济，也不实用。

2.4 复合退磁

复合退磁法，是采用直流退磁和交流退磁组合在一起的退磁系统。一般其流程顺序为直流整磁、直流退磁和交流退磁，其中退磁系统固定，待退磁工件从退磁线圈中匀速通过，达到目的。

3 退磁检测

退磁过程剩磁情况及退磁最终效果，需要进行检测，尤其在钢管焊接施工现场使用换向电缆绕结法退磁时，需要根据剩磁的极性决定电源电极正负接点。而剩磁检测方法，一般有磁场指示器和霍尔效应高斯计。

磁场指示器是一种手持器械，用于测量磁场的相对强度。使用时把它接近工件，并读取指针的偏转值可测得外磁场相对强度，测量时，磁场指示器指针支点端的边缘应紧靠在被检工件上。因磁场指示器操作容易、方便和价廉，在工业上监控退磁工艺有效性使用最普遍。

霍尔效应高斯计是普遍使用的定量测量磁场强度的仪器。传感元件在遥控手持探头内，通过柔性多触点电缆与高斯计本体相连接。如此可测出紧靠工件表面处的磁场。此仪器通过自动校零，可准确显示数值和磁场极性，在工厂也得到普遍使用。

在钢管施工现场，没有磁场指示器和霍尔效应高斯计的情况下，可以使用一串回形针或焊接焊条，靠近管端，根据磁场对它的吸引力来判断磁场强度。但此方法只能初略估计剩磁大小，不能正确评估剩磁值和极性。

4 结论