Остаточная намагниченность труб — это вредное магнитное поле, возникающее на трубах, и препятствующее сварке стыков при выполнении монтажных и ремонтных работ на магистральных трубопроводах. Полностью устранить этот эффект невозможно, однако современные методы и оборудование позволяют снизить его до приемлемых значений.
Рис. 1 Магнитные компенсаторы для локального размагничивания труб
Остаточная намагниченность труб — что это такое, откуда появляется, и в чём измеряется
Остаточная намагниченность труб — это магнитное поле, появляющееся на трубах преимущественно больших диаметров. Подразделяется на слабую (до 20Гс), среднюю (20–100 Гс) и высокую (более 100 Гс). Может быть как постоянным по всей поверхности, так и пятнами с хаотичной локализацией.
Структурированная ориентация доменов в металле (магнетизм) приобретается трубопрокатной продукцией на протяжении всего процесса изготовления и использования:
- во время подготовки к производству (перемещение листовых заготовок с использованием магнитных кранов);
- во время производственных операций (термоостаточная намагниченность);
- в результате хранения на складе (статика), долгого лежания вдоль магнитного поля Земли (в направлении
север-юг ); - при перевозке, перемещении труб на объект заказчика (трение, вибрация, удары);
- при магнитной дефектоскопии труб диагностическими снарядами в период текущего обслуживания магистральных нефте- и газопроводов.
Применяемые единицы измерения остаточной намагниченности — ампер/сантиметр, Гаусс (G, Гс), миллитесла (мТл). 1 мТл = 10 Гс = 0,8 А/см.
Для количественной оценки применяются измерители магнитного поля — магнитометры, датчики намагниченности. Измерения проводятся в
Рис. 2 Сварка трубопровода
Почему вредна остаточная намагниченность труб при монтаже и ремонте трубопроводов
Намагниченность торцов труб затрудняет начало электродуговой сварки — дуга отклоняется в сторону, гаснет, возникает так называемое «магнитное дутьё». При этом электрод начинает «козырять» — выплавление стержня происходит раньше, чем обмазки, с образованием неровных краёв покрытия, происходит разбрызгивание металла из сварочной ванны.
Рис. 3 Фото и схема сварочной дуги при сварке намагниченной и размагниченной трубы
Шов получается неравномерным, с пережогом, непроварами, порами и локальными ослабленными участками. Как следствие — сложности с обеспечением прочности и герметичности соединения, прохождением технического контроля и дефектоскопии.
В результате возникает необходимость в дополнительных работах — повторной зачистке, разделке и сварке. Что приводит к потерям времени электросварщиков, простоям в работе смежных бригад, сдвигам сроков сдачи объектов.
Поэтому для снятия намагниченности выполняют операцию размагничивания (электромагнитная обработка, демагнетизация, дегаусс, degauss, demagnetizing) при помощи специального оборудования, работающего на принципе электромагнитной индукции.
Видео 1. Размагничивание трубы для сварки
Остаточная намагниченность труб фигурирует в ГОСТ Р (ИСО)
Методы размагничивания труб в полевых условиях
Для стационарной демагнитизации применяются туннели, рамки, столы. На выездных объектах — универсальные размагничивающие обмотки, помещаемые вокруг трубы и подключаемые к мощному источнику тока с ручным или автоматическим управлением.
Рис. 4 Портативное размагничивающее устройство, контроль размагничивания и подготовка к сварке труб
Практика показала, что для размагничивания труб на предприятиях и трубопроводах наиболее эффективны современные способы.
- Импульсный — подачей мощных импульсов, кратно превышающих по значению намагниченность трубы и противоположных по вектору. Применяется при подготовительных работах для стыковки трубопровода. Процедура занимает 1–2 минуты, эффект сохраняется 2–4 часа. Требуемая мощность — от 20 кВт, вес установки — от 40 кг.
- Компенсационный в процессе сварки — воздействием на торец трубы противонаправленным магнитным полем обмоток или компенсирующих поясов, равным по значению величине намагниченности. Такое размагничивание используется для проварки корня. Существуют постоянные магниты и ручные магнитные компенсаторы, предназначенные для локального размагничивания стыка. Они сравнительно компактны, потребляют мало электроэнергии, но требуют затрат времени на перестановку магнитов и контроль параметров. При этом позволяют снизить намагниченность до 5–7 Гс.
- Циклическое перемагничивание — переменно направленным магнитным полем с плавно уменьшающейся амплитудой. Равномерно размагничивает участок трубы до
3-х метров, размагниченное состояние сохраняется от 1 до 3 дней.
В случае отсутствия необходимого оборудования при аварийном ремонте труб раньше для снятия намагниченности сварщики применяли наматывание сварочного кабеля, заземление трубы, или местный отжиг (нагрев электродом через металлическую пластину) до температуры Кюри — этот народный способ, хотя и не одобряемый техконтролем, позволяет «разжечь» дугу и начать проварку корня шва.
Рис. 5 Размагничивающее устройство, кабель размагничивания трубы и сварка трубопровода после размагничивания
В настоящий момент российская компания разрабатывает и производит стационарное и мобильное оборудование для размагничивания труб диаметром до 1420 мм и толщиной стенок до 32 мм, которое с успехом применяется в трубопрокатной промышленности и нефтегазовой отрасли. Причем технику необязательно покупать — предусмотрена аренда установок размагничивания, а также выездное размагничивание труб на предприятиях и удалённых объектах трубопроводов по всей территории РФ и СНГ.
