УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТРУБОПРОВОДА

Устройство для компенсации магнитного поля трубопровода
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам для размагничивания и компенсации магнитных полей круппогабаритных трубопроводов из магнитных материаюв в процессе электродуговой сварки, в частности, при ремонтных работах.
При намагниченности объектов сварки сварочные процессы с использованием электрической дуги становятся нестабильными и возрастает вероятность возникновения дефектов в сварном соединении. Для снятия намагниченности широко известен способ размагничивания ферромагнитных тел. заключающийся в перемагничивании их знакопеременным магнитным полем с убывающей до нуля амплитлдой (например. 1). Однако метод непригоден для размагничивания длинномерных толстостенных труб из-за невозможности полного их размагпичивания и возникновения вибраций размагничиваемого обьекта при применении нромыщленных частот переменного поля. Кроме того, электрическую мощность, необходимую для проведения такого размагничивания, невозможно получить от передвижных электростанций.
Для трубопроводов известно приспособление для компенсации намагниченности с помощью создания локальных магнитных полей противоположного нанравления несколькими витками сварочного провода, намотанного вокруг одной трубы на расстоянии 200-400 мм от места сварки, путем наложения постоянного тока 50-200 А так. чтобы при увеличении тока поле в зазоре уменьшалось, а в точке начала сварки было минимальным 2. При этом магнитное поле в зазоре свариваемого шва контролируется переносным магнитным зондом, а постоянный ток подается от сварочного выпрямителя с дискретной регулировкой.
МПК H01F13/00
Основной недостаток 2. взятого за прототин. заключается в том, что он не обеспечивает необходимого снижения уровня магнитного ноля до уровня менее 2 мТл в зазоре свариваемого шва. Это объясняется тем, что наблюдаемая для труб диаметром порядка 1000 мм индукция поля в зазоре достигает величин более 100 мТл. и для нейтрализации ее требуются токи не менее 500 А нри реально возможном числе витков (т.е. порядка 10). Такие токи не могут выдаваться мобильными источниками питания достаточно длительное время, необходимое для проведения сварочных работ. Кроме того, регулировка величины тока сварочного выпрямителя может быть только ступенчатой, что часто не позволяет получить необходимого спижения намагниченности. Существенный недостаток состоит  в том. что при ремонтных работах в полевых условиях монтаж приспособления, замеры магнитного поля, часто неоднородного, и подбор необходимого тока компенсации оказываются достаточно длительными (не менее 0.5 часа).
Решаемая техническая задача состоит в снижении индукции магнитного поля в зазоре свариваемого шва труб до уровня ниже 2 мТл при начальных значениях ее порядка 200 мТл, в снижении потребляемого тока и сокрашенин трудозатрат на подготовку к сварке намагниченных крупногабаритных трубопроводов.
Поставленная задача решается следующим образом. Предлагаемое устройство для компенсации магнитного поля трубопровода состоит из размагничиваюгцего модуля, пакладываемого на трубу, датчиков магнитного поля, и электронного блока управления. Питание устройства осуществляется постоянным током от сварочного выпрямителя. Размагничивающий модуль выполнен в виде полых разъемных немагнитных металлических колец, содержащих многовитковые катушки, соединяемые с помошью многокоптактных разъемов, снабжен шарнирно укрепленными на нем датчиками величины и направления магнитного ноля в зоне свариваемого шва. При работе устройства размагничивающий модуль накладывают по обе стороны от свариваемого шва, а ток компенсации в размагничивающий модуль подается через эдектронный блок управлепия, включенный в систему обратной связи с датчиками магНИТПОГО ПОЛЯ.
Изготовление размагничивающего модуля в разъемном металлическом корпусе уменьгпает время монтажа-демонтажа его на трубопроводе в несколько раз. Применение немагнитного металлического каркаса для катушек предохраняет их от повреждения брызгами расплавленного металла и позволяет по сравнению с прототипом расположить их на меньшем расстоянии от свариваемого шва. Кроме того, жесткий каркас позволяет связать с ним и датчики магнитного поля. Увеличение числа витков размагничивающей катушки позволяет, по сравнению с прототипом, уменьшить величину потребляемого тока при сохранении необходимого для размагничивания числа ампер-витков, а разделение размагпичивающей катушки на две. наложенные с разных сторон подготовленного под сварку шва, приводит к уменьшению необходимого числа ампер-витков.
Полезная модель поясняется следуюшим образом. Па фиг. нредставлен продольный разрез свариваемой трубы 1 с зазором под сварку 2. Устройство состоит из многовитковых разъемных катушек J, которые располагаются на трубе /, ходловских датчиков магнитного поля 4. помещенных в зазоры концентраторов 5, и электронного блока управления током компепсации 6. Концентратор 5 имеет длин), превышающую ширину шва 2. Это позволяет избежать влияния зависимости величины измеренной индукции магнитного поля от ширины зазора 2. Для обеспечения возможности непрерывной работы на шве устанавливается несколько датчиков 4. Они закреплены шарнирно на жестком каркасе многовитковой компенсирующей катушки, что позволяет сварщику легко отклонить их из зоны сварки при создании помехи для сварочного процесса. Датчики величины магнитного поля устройства располагаются непосредственно в зоне свариваемого шва и постоянно контролируют уровень магнитного
поля. Изменение магнитного состояния в зазоре шва в пронессе сварки отслеживается датчиками, и блок управления автоматически изменяет компенсирующий ток. В случае неоднородности магнитного поля по длине свариваемого шва. превышающей 4 мТл, блок управления 6 может быть переведен на ручной режим для того, чтобы установить индукцию магнитного поля в аномальной точке зазора 2 минимальной.
После включения устройства, датчиками 4 определяется направление поля, а электронным блоком 6 выбирается направление тока через катушки 3 так. чтобы создаваемое ими поле было направлено навстречу полю в трубе, и устанавливается такая величина тока через катущки 3. которая приводит к минимизации магнитного поля в зазоре шва 2. Изменение величины магнитного поля в зоне сварки данного щва 2, происходящее по разным причинам, отслеживается датчиками 4, и соответственно блоком б автоматически изменяется ток через катушки 3.
Изготовлен опытный образец заявляемого устройства. Испытания его были проведены при ремонтных работах на нефтепроводе 01220мм с толщиной стенок трубы 13 мм. Начальная величина индукции магнитного поля в зазоре щва. подготовленного под сварку, составляла 165 мТл. Были применены размагничивающие катущки. содержащие в целом 150 витков. Полное время монтажа компенсирующих катущек составило 10 минут. После включения электронного блока минимизация магнитного поля была достигнута при токе 18 А при выходном напряжении сварочного выпрямителя 70 В. Контрольные измерения магнитного поля в зазоре шва дали значения меньше 1.5 мГл. Проведенное при этих условиях заваривание щва по данным рентгеновской дефектоскопии показало его хорошее качество.
Сопоставительпый анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается снижением потребляемого тока в 10 раз. уменьщением трудозатрат в 3 раза и позволяет полностью скомпенсировать магнитное поле с начальной индукцией порядка 200 мТл. Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить, что заявляемое устройство отличается натичием новых блоков: разъемных катушек и электронного блока управления током комненсации. работающего в режиме обратной связи с датчиками магнитного поля. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствуют критерию «новизна. Введение автоматически управляемой комненсации магнитного поля трубопровода приводит к повышению надежности размагничивания и. соответственно, к повышению качества сварочных работ, и потому оно обеспечивает заявляемому техническому решению соответствие критерию «существенные отличия. Промышленная применимость технического рещения показана выше.
Источники информаг ии
1.А.с. СССР№1734126, H01F13/00. Бюл. .№ 18,1992.
2.Корольков П.М. Монтаж, и спец. работы в стр-ве, 1993. №2. с.22-26.
/«- /7/
Ивойлов И.Г.
ХалабудаЮ.Э. У Хрипунов Д.М. (Хузин Р.А.
Каменских С.В. Л Ахметшин Р.Т.
Миргасимов P.M.