УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ИЗДЕЛИЯ

Устройство относится к области электротехники, а именно к устройствам для размагничивания и намагничивания объектов при подготовке к сварке и непосредственно сваривании изделий, например, открытых торцов трубопроводов.
В настоящее время основным методом внутритрубной диагностики магистральных трубопроводных систем является магнитный контроль. Как следствие, остаточное магнитное поле стальной стенки трубы оказывает значительное влияние на процесс сварки при проведении ремонтно-восстановительных работ по устранению обнаруженных дефектов. Так при сварке намагниченных торцов труб результирующее магнитное поле определяется двумя составляющими: магнитным полем самой дуги и остаточным магнетизмом труб. Возникающее при этом магнитное поле, приводит к созданию магнитного дутья, препятствующего стабильному горению сварочной дуги, так как происходит отклонение дуги от оси электрода и разбрызгивание расплавленного металла под действием электромагнитных сил. В результате значительно ухудшается качество сварных швов, увеличивается время проведения сварочных работ.
Для нейтрализации магнитного дутья на время проведения сварки труб применяется компенсационный метод - создание с помощью катушки индуктивности внешнего магнитного поля равного по модулю намагниченности трубы, но направленного в противоположенную сторону.
В устройствах для размагничивания или компенсации магнитных полей широко применяется метод получения контура из цельного многожильного кабеля (публикация «Способы размагничивания трубопроводов и опыт их применения в газовой отрасли», издание ISSN 0491-6441, «Сварочное производство», №10, 2004, стр.35-41, см. рис.7, [1]), что при неблагоприятных полевых условиях и большом периметре объектов размагничивания занимает длительное время, требует больших физических затрат.
Известны устройство для компенсации магнитного поля трубопровода (патент РФ №49353, U1, H 01 F 13/00, 2005) и устройство компенсации намагниченности трубопровода (НПВО «Развитие», г.Казань, http://razvitie.kazan.ru), содержащие модуль в виде
разъемной катушки, выполненной из многожильного кабеля, разъемы которой размещены в диэлектрических корпусах, и соединенный с ним источник постоянного тока. В данных случаях решается проблема неудобства обмотки объекта длинным кабелем. Однако, усложняется конструкция разъемов, возникает необходимость в дополнительных перемычках для соединения колец в единую обмотку. Усложняется также доставка устройства на место монтажа.
Ближайшим аналогом заявляемого устройства является устройство размагничивания для ремонта трубопроводов (ОДО «Греленс», http://www.demagnetic.com), в котором размагничивающая обмотка выполнена разъемной в виде отдельных секций. При монтаже каждую из секций набрасывают на объект и последовательным соединением конца одной секции с началом другой образуют единую обмотку. Разъемную размагничивающую обмотку монтируют с двух сторон от зоны сварного шва либо с одной его стороны и подключают к источнику постоянного тока. Затем производят размагничивание зоны сварки посредством изменения силы тока источником постоянного тока и, не снимая контура, ведут сварочные работы. Недостатками описанного устройства также является трудоемкость и длительность монтажа обмотки, что обусловлено необходимостью формирования обмотки из отдельных секций, неудобство обслуживания устройства.
Целью заявляемой полезной модели является создание устройства для изменения напряженности магнитного поля металлического изделия, позволяющего значительно упростить монтаж и демонтаж устройства, а так же повысить удобство его обслуживания и скорость проведения ремонтных и строительных работ.
Указанная цель достигается тем, что в устройстве для изменения напряженности магнитного поля металлического изделия, состоящем из источника постоянного тока и подключенной к его выходам электрической обмотки из разъемных секций (секции изготовлены из цельного многожильного изолированного кабеля). Разъемная обмотка выполняет функцию размагничивающего контура. При этом секции обмотки закреплены как минимум на одной гибкой конструкции. При этом на обмотку подается сила тока, соответствующая ее электрическим характеристикам. Конструкция может представлять собой основание (или пояс) из цельного четырехугольного куска плоского материала.
Предпочтительно так же, чтобы основание было выполнено в виде пояса из материала, устойчивого к высоким температурам.
Предпочтительно, чтобы на концах секций обмотки были расположены разъемные электрические соединители, при этом группа одноименных соединителей расположена по одной стороне основания, а ответные их части - по его противоположной стороне.
Предпочтительно так же, чтобы группа одноименных соединителей секций обмотки либо ответные их части были расположены на диэлектрической панели.
Предпочтительно так же, чтобы панель была снабжена ручкой.
Цель достигается так же тем, что в описанном выше устройстве в цепи из источника постоянного тока и секционированной разъемной обмотки один из концов обмотки был подключен к источнику тока через регулятор силы тока.
Цель достигается так же тем, что в описанном выше устройстве для изменения силы тока обмотка подключена к источнику постоянного тока через устройство управления, включающий регулятор силы тока, выполняющее дополнительные функции (измерение, контроль). При этом один конец обмотки подключен к одному выходу устройства управления, другой выход которого подключен к другому концу обмотки, а выход источника постоянного тока соединен с входом устройства управления.
Цель достигается так же тем, что в описанном выше устройстве источник постоянного тока включает в себя устройство управления, выходы которого являются выходами источника постоянного тока.
В дальнейшем устройство будет рассматриваться в предпочтительном варианте.
На Фиг.1 приведена схема устройства для изменения напряженности магнитного поля металлического изделия, состоящего из обмотки, закрепленной на двух основаниях и источника постоянного тока предпочтительном варианте в сборе.
На Фиг.2 приведена схема устройства для изменения напряженности магнитного поля металлического изделия с регулятором силы тока в предпочтительном варианте.
На Фиг.3 приведена схема устройства для изменения напряженности магнитного поля металлического изделия с устройством управления.
Устройство для изменения напряженности магнитного поля металлического изделия, изображенное на фиг.1, состоит из источника постоянного тока 1 и обмотки, состоящей из разъемных секций 2, выполненных, из изолированного электрического многожильного кабеля. Секции 2, закреплены на двух гибких конструкциях 3, выполненных из материала, устойчивого к воздействию высоких температур, а так же к истиранию и другим механическим нагрузкам (например, из брезента с огнезащитной пропиткой). Конструкция выполнена в виде пояса. Длина каждого из поясов зависит от периметра изделия. Пояс может быть выполнен как двухслойным, так и однослойным. В первом случае его прошивают вдоль параллельными строчками 4 для вставки между ними секций разъемной обмотки. В другом случае секции закрепляются на однослойном поясе (например, перемычками). На концах секций расположены разъемные электрические соединители 5. При чем группа одноименных соединителей обмотки расположена по
одной стороне пояса и закреплена на панели 6, выполненной из жесткого диэлектрического материала (например, стеклотекстолита). Группа ответных частей соединителей расположена по противоположной стороне пояса. К панели присоединена ручка 7 (имеющая, например, форму скобы). Ручка и панель могут быть выполнены в виде единой детали. Крепление контактов и ручки на панели осуществляется известными способами (например, винтовое соединение, сварка).
Разъемные соединители секций пояса соединяют последовательно таким образом, чтобы конец одной секции был подключен к началу следующей, секции на другом поясе соединяют в обмотку аналогично. Посредством электрической перемычки 8 с ответными частями соединителей на концах и контактной площадки 9 с двумя одноименными соединителями конец одной обмотки соединяют с началом другой, получая единую обмотку. Начало (на одной панели) и конец (через контактную площадку на другой панели) полученного контура посредством электрических удлинителей 10 подключают к выходам источника постоянного тока.
Устройство работает следующим образом.
На один стык, требующий изменения напряженности магнитного поля, набрасывают пояс с секционированной разъемной обмоткой и, удерживая за ручку, свободный конец его оборачивают вокруг изделия. Возможно механическое закрепление пояса на изделии сцеплением противоположных его сторон между собой посредством известных соединений, что облегчит дальнейшее соединение секций в обмотку описанным выше способом. На другой стык аналогично накладывают другую разъемную обмотку. Таким образом, упрощается монтаж разъемной обмотки. Обе обмотки соединяют перемычкой в единый контур, как описано выше, и удлинителями подключают его к выходам источника постоянного тока. При отсутствии соединителей, концы секций соединяют в единый контур, закрепляя их с получением изолированного соединения (например, с помощью муфт). Источник постоянного тока подбирают соответственно типу кабеля секционированной разъемной обмотки.
Включают источник питания и производят изменение напряженности магнитного поля торцов изделия. Для изменения направления напряженности магнитного поля меняют полюса на сварочном аппарате.
Устройство для изменения напряженности магнитного поля металлического изделия, изображенное на фиг.2, состоит из источника постоянного тока и подключенной к нему секционированной разъемной обмотки, при чем в эту цепь последовательно включен регулятор силы тока 11 (например, реостат), позволяющий изменять силу тока в цепи, что приводит к изменению магнитного поля катушки.
Устройство работает следующим образом.
Размагничивающий контур собирают, как описано выше. К единой обмотке подключают удлинители, один из которых соединяют с одним выходом источника тока, а другой через регулятор силы тока с другим выходом источника тока. Устанавливают характеристики регулятора такими, чтобы ток в цепи был минимальным (если регулятор -реостат, то увеличивают до максимума его сопротивление) Включают источник питания. Для изменения направления напряженности магнитного поля меняют полюса на источнике питания или в местах соединения с регулятором силы тока. Изменяя характеристики регулятора (например, уменьшая сопротивление реостата), изменяют магнитное поле в катушке. Эмпирически подбирая либо измеряя напряженность магнитного поля специальными приборами (магнитометр), добиваются, чтобы электрод не прилипал к кромке стыка для возможности проведения сварочных работ. Мощность и тип (работающий от переменного напряжения либо автономный) источника постоянного тока в данном случае могут быть любыми.
Выполнение поясов из устойчивых к высоким температурам материалов позволяет накладывать их максимально близко к обрабатываемым торцам (на расстояние, исключающее прямое термическое воздействие на ткань пояса, предположительно от 100 до 300 мм от края). Это позволяет проводить сварку подготовленных торцов, не снимая поясов, продолжая поддерживать выбранное значение напряженности магнитного поля.
Устройство для изменения напряженности магнитного поля металлического изделия, изображенное на фиг.3, состоит из источника постоянного тока, выходами подключенного к секционированной разъемной обмотке посредством удлиннителей, через устройство управления 12, содержащее регулятор силы тока.
Устройство работает следующим образом.
Единую обмотку собирают, как описано выше. Начало (на одной панели) и конец (через контактную площадку на другой панели) полученного контура посредством электрических удлинителей подключают к выходам устройства управления 12, соединенного с источником постоянного тока. В качестве устройства управления используют устройства (например «БУ УИП-01» ООО «ЭТС», г.Ижевск), позволяющие регулировать ток в цепи для изменения напряженности магнитного поля любыми известными способами ([1]), Включают устройство. Регулирование напряженности магнитного поля изделия производят автоматически подачей на устройство управления команд или вручную в зависимости от типа устройства управления.
В устройстве для изменения напряженности магнитного поля металлического изделия в качестве источника постоянного тока могут выбирать источник, включающий в себя блок управления (ФЕБ-315 МАГМА, НПО ООО «ФЕБ», С.-Петербург).
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет в кратчайшие сроки производить работы при строительстве и ремонте, сокращая простои и потери на хозяйственных объектах.