與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不銹(xiu)鋼(gang)管外表面的磁測頭距離更遠，因此，其靈敏度更低。目前，對于內、外部缺陷靈敏度差異造成的影響，根據不銹鋼管質量檢測的不同要求，形成了不同的處理方法。一種是接受內、外部缺陷漏磁場強度差異帶來的不利影響，在制作樣管時使內部標準缺陷深度高于外部缺陷，并采用相同的報警門限進行評判。此方法使得外部缺陷較內部缺陷評判標準更嚴，會導致外部缺陷的誤判或內部缺陷的漏判。高精度漏磁檢測的基礎是實現內、外部缺陷的一致性檢測與評價，即不論缺陷處于哪個位置，相同尺寸的缺陷經過漏磁檢測與評價之后，它們應該具有相同的損傷量級。此時，如果可以先對缺陷內外位置進行區分，然后分別采用獨立的內、外部缺陷報警門限進行分類評判，則可實現鋼管內、外部缺陷的一致性判別。
漏磁(ci)無損檢(jian)測的原理源于(yu)磁(ci)粉(fen)檢(jian)測，當用一個(ge)或多個(ge)磁(ci)化器將鋼管(guan)(guan)的某一部位磁(ci)化到飽和狀(zhuang)態時(shi)，鋼管(guan)(guan)中任何形(xing)(xing)式的材(cai)(cai)質不連(lian)續都(dou)會在其所(suo)在位置引發磁(ci)場(chang)畸變，由(you)此(ci)產(chan)生(sheng)泄漏于(yu)材(cai)(cai)質之外(wai)的磁(ci)力線或磁(ci)通。這些泄漏磁(ci)場(chang)量的空間分布具(ju)有(you)微小、非線性(xing)(xing)等特點。磁(ci)敏(min)感(gan)元件以電信號(hao)的形(xing)(xing)式描(miao)述這些磁(ci)場(chang)量信號(hao)時(shi)，會失去漏磁(ci)場(chang)的矢量特性(xing)(xing)，從而難以準(zhun)確獲得材(cai)(cai)質中的缺(que)陷形(xing)(xing)態特征，如(ru)缺(que)陷的位置、形(xing)(xing)狀(zhuang)和走向等。
內、外部缺陷靈敏度差異一直是影響不銹(xiu)鋼管漏磁檢測可靠性和一致性的主要因素之一，因為內、外部缺陷靈敏度差異較大，相同尺寸的缺陷在鋼管不同深度處會產生不同的信號幅值，從而造成誤判或漏檢。因此，對疑似缺陷檢測信號進行位置特征識別，將直接有利于提升漏磁檢測信號的可利用價值及作為最終評價依據時的可靠性。
1. 內、外部缺陷檢測信號(hao)特(te)征
漏(lou)磁(ci)(ci)場是一(yi)種(zhong)非線性的(de)(de)空間三(san)維(wei)場，是由磁(ci)(ci)飽和狀態下鐵磁(ci)(ci)性鋼(gang)管中(zhong)的(de)(de)磁(ci)(ci)導率不一(yi)致引起的(de)(de)。為(wei)(wei)了盡(jin)可(ke)(ke)能詳細地了解漏(lou)磁(ci)(ci)場在(zai)各個方向(xiang)(xiang)上的(de)(de)分布(bu)情(qing)況，通常將漏(lou)磁(ci)(ci)場分解為(wei)(wei)兩(liang)個分量(liang)，即一(yi)個切向(xiang)(xiang)分量(liang)B1和一(yi)個法向(xiang)(xiang)分量(liang)Bn,如圖(tu)4-1所示(shi)。在(zai)檢測過程中(zhong)，當(dang)傳(chuan)感(gan)器與(yu)(yu)缺陷(xian)同側時(shi)，則可(ke)(ke)視為(wei)(wei)外部缺陷(xian)，此時(shi)測量(liang)的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場切向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)法向(xiang)(xiang)分量(liang)分別記(ji)為(wei)(wei)Bex和B當(dang)0傳(chuan)感(gan)器與(yu)(yu)缺陷(xian)異(yi)側時(shi)，則可(ke)(ke)視為(wei)(wei)內部缺陷(xian)，漏(lou)磁(ci)(ci)場切向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)法向(xiang)(xiang)分量(liang)分別記(ji)為(wei)(wei)B和從圖(tu)4-1中(zhong)可(ke)(ke)以看(kan)出，內、外部缺陷(xian)在(zai)傳(chuan)感(gan)器處(chu)產生的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場存在(zai)較(jiao)大差異(yi)。
法向(xiang)分(fen)(fen)量是指漏磁場在不銹鋼(gang)管表面(mian)(mian)法線方向(xiang)上的分(fen)(fen)量，檢(jian)測信號在裂紋中心的正上方幅值(zhi)(zhi)為零，而在裂紋的兩個(ge)斷面(mian)(mian)附近分(fen)(fen)別達(da)到正、負極大值(zhi)(zhi)，相鄰極值(zhi)(zhi)之間的距離取決于裂紋的寬度、缺陷(xian)的形(xing)狀(zhuang)、提離距離以及缺陷(xian)所在位(wei)置等因素。
下面以漏(lou)磁(ci)場法向分量進行討論。
內(nei)、外部缺陷(xian)的(de)漏磁(ci)(ci)場形成機理略有不同(tong)：當缺陷(xian)處于(yu)被測鋼(gang)管(guan)外表面時(shi)(shi)，其(qi)溢(yi)出(chu)磁(ci)(ci)場可以視為磁(ci)(ci)力線遇到磁(ci)(ci)導率變(bian)化(hua)時(shi)(shi)外逸(yi)的(de)部分；而不銹鋼(gang)管(guan)的(de)內(nei)部缺陷(xian)在鋼(gang)管(guan)外部產(chan)生的(de)漏磁(ci)(ci)場，實質是由(you)于(yu)材質不連續產(chan)生的(de)畸變(bian)擾動磁(ci)(ci)場，將磁(ci)(ci)力線從原本分布(bu)均勻的(de)鐵(tie)磁(ci)(ci)性構件內(nei)“擠壓”出(chu)材質表面，形成可檢測量(liang)。
從圖4-1中可以看(kan)出(chu)，外部缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值較大，且具有陡峭(qiao)的(de)(de)畸(ji)變(bian)特征；內部缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)強度(du)及(ji)畸(ji)變(bian)特征都與(yu)(yu)前(qian)者不同。當用霍(huo)爾元(yuan)件(jian)檢(jian)測(ce)(ce)漏(lou)磁場(chang)的(de)(de)法向分量(liang)時，會獲得含過(guo)零點的(de)(de)正、負波峰(feng)(feng)(feng)特征的(de)(de)缺(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)。為了方便標記(ji)缺(que)陷(xian)產生的(de)(de)漏(lou)磁場(chang)檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)，將(jiang)外部缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)記(ji)為Vex(h)，內部缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)記(ji)為Vin(h)，h為磁敏感元(yuan)件(jian)與(yu)(yu)被檢(jian)測(ce)(ce)構件(jian)表面的(de)(de)提離(li)距離(li)。
以(yi)二維軸對稱模型為例，仿(fang)真計算鋼管軸向磁化時內(nei)(nei)、外部缺陷的檢(jian)測信(xin)號特性。鋼管厚度為10.0mm，內(nei)(nei)、外部裂(lie)紋尺寸相同：深度為2.5mm，寬度為0.5mm。如圖(tu)4-2所(suo)示，磁敏(min)感元件沿著提離(li)值(zhi)．0mm的路徑(jing)掃(sao)過(guo)外部裂(lie)紋時，得(de)(de)到(dao)相應(ying)檢(jian)測信(xin)號的峰(feng)-峰(feng)值(zhi)，記為Vexpp(1.0)；掃(sao)過(guo)內(nei)(nei)部裂(lie)紋時，得(de)(de)到(dao)相應(ying)檢(jian)測信(xin)號的峰(feng)-峰(feng)值(zhi)。
在(zai)不銹鋼(gang)管自動化漏磁(ci)檢測(ce)過(guo)程中，一般(ban)將檢測(ce)探(tan)頭布置在(zai)鋼(gang)管外(wai)表面來實現(xian)不銹鋼(gang)管的(de)全覆蓋檢測(ce)。從圖4-2中可以看(kan)出，相同尺寸的(de)裂(lie)紋(wen)分別(bie)位(wei)于鋼(gang)管的(de)內(nei)、外(wai)表面時，產生(sheng)(sheng)的(de)檢測(ce)信(xin)號差異很大，包括幅值和(he)寬度(du)。然而(er)，在(zai)常(chang)規漏磁(ci)檢測(ce)中，一般(ban)將檢測(ce)信(xin)號幅值作為裂(lie)紋(wen)深度(du)的(de)評(ping)判依據(ju)。因此，如果(guo)不對裂(lie)紋(wen)位(wei)置進行(xing)區分，而(er)直(zhi)接(jie)使用相同的(de)報警門限進行(xing)評(ping)判，則會造(zao)成外(wai)部裂(lie)紋(wen)的(de)誤(wu)判或內(nei)部裂(lie)紋(wen)的(de)漏判，使相同尺寸的(de)缺陷產生(sheng)(sheng)不一致的(de)評(ping)價結(jie)果(guo)。
圖4-3給出(chu)了不銹(xiu)鋼管(guan)內壁(bi)上(shang)的裂紋（內部缺(que)陷(xian)）漏(lou)磁場法向分量檢測信(xin)號波形，同時(shi)(shi)給出(chu)了檢測信(xin)號極值間(jian)隔寬度(du)W與管(guan)壁(bi)厚(hou)度(du)的關系曲線。從(cong)圖中可以看(kan)出(chu)，當(dang)檢測探頭與鋼管(guan)表(biao)面的提離距離h增大(da)，或者壁(bi)厚(hou)增大(da)時(shi)(shi)，檢測信(xin)號的極值間(jian)隔寬度(du)W均會(hui)增大(da)。因此，當(dang)借助于(yu)檢測信(xin)號的波形特征構建評判指標時(shi)(shi)，應(ying)注意這一點(dian)。
2. 鋼板(ban)正(zheng)、反面(mian)缺陷檢測信號對(dui)比
下面(mian)通(tong)過在鋼板(ban)上刻(ke)(ke)制各類人(ren)(ren)工缺(que)陷(xian)模擬鋼管漏磁(ci)檢測中內、外部缺(que)陷(xian)。采用機(ji)加工和電火花加工的方法(fa)，在鋼板(ban)表(biao)面(mian)相隔一定距離(li)加工橫向刻(ke)(ke)槽(cao)、斜向刻(ke)(ke)槽(cao)以及不通(tong)孔(kong)等人(ren)(ren)工缺(que)陷(xian)，人(ren)(ren)工缺(que)陷(xian)尺寸見(jian)表(biao)4-1。
磁(ci)敏感元件(jian)選用(yong)集成霍(huo)爾(er)元件(jian)UGN-3503，將其(qi)封裝(zhuang)于檢測(ce)探頭中，傳感器(qi)的(de)提離(li)距離(li)為0.5mm。采用(yong)直(zhi)流磁(ci)化線圈(quan)對(dui)鋼板進行軸(zhou)向磁(ci)化，通(tong)過(guo)調節磁(ci)化電流幅值，確保試件(jian)始終處于磁(ci)飽和(he)狀態。分別在人工缺陷(xian)所在鋼板正面以及(ji)反面進行檢測(ce)，隨(sui)機抽取一組(zu)正面檢測(ce)與反面檢測(ce)信(xin)號，如(ru)圖4-4和(he)圖4-5所示。
通過對相(xiang)同深度(du)（0.9mm）的(de)不通孔、45°斜向刻槽以(yi)及(ji)橫向刻槽等各種人(ren)工缺(que)陷(xian)進行漏磁(ci)檢測(ce)試驗(yan)可以(yi)發現，缺(que)陷(xian)的(de)形(xing)狀(zhuang)、位置和(he)走向等形(xing)位特(te)征均對缺(que)陷(xian)檢測(ce)信號產生了較大的(de)影響，具體體現在信號幅值以(yi)及(ji)極值間(jian)隔寬度(du)上。
3. 鋼管(guan)漏磁(ci)檢測內、外部缺陷區分的必要性(xing)
由(you)于不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)的特殊(shu)幾何結構，不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)漏磁(ci)自動化檢測(ce)一般將探(tan)頭布置(zhi)在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)外壁，來完成對鋼(gang)管(guan)的全覆蓋檢測(ce)。由(you)于漏磁(ci)檢測(ce)采用直(zhi)流磁(ci)化方法，磁(ci)化場具有(you)很強的穿透力(li)，內部缺陷(xian)同樣可以(yi)獲得較好(hao)的(de)信噪比。但是(shi)，檢測(ce)(ce)探頭布(bu)置在(zai)鋼管(guan)外(wai)(wai)壁(bi)，鋼管(guan)內、外(wai)(wai)部(bu)缺(que)(que)(que)陷的(de)靈敏度卻(que)有不(bu)同，具體表(biao)現為內、外(wai)(wai)部(bu)缺(que)(que)(que)陷檢測(ce)(ce)信號(hao)的(de)峰-峰值和極值間隔寬度存在(zai)明顯區(qu)別，而(er)且管(guan)壁(bi)越(yue)(yue)厚，差別越(yue)(yue)大。當采用常(chang)規漏磁(ci)檢測(ce)(ce)評判(pan)指標（信號(hao)峰-峰值）對(dui)缺(que)(que)(que)陷進行(xing)評判(pan)時，無論是(shi)切向分量還是(shi)法向分量，都(dou)無法形成(cheng)一一對(dui)應的(de)關系(xi)，容(rong)易受到非(fei)同類(lei)形態(tai)特征的(de)干擾，造成(cheng)缺(que)(que)(que)陷的(de)非(fei)一致性(xing)評判(pan)，最終影響鋼管(guan)的(de)檢測(ce)(ce)精度。
漏(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)(xin)(xin)號既然受到多種因(yin)素(su)的(de)影(ying)響，而(er)常規漏(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)(jian)測(ce)評(ping)判(pan)指(zhi)標(biao)(biao)卻又未能提(ti)供完(wan)備描(miao)述矢(shi)量(liang)(liang)(liang)漏(lou)磁(ci)(ci)場的(de)信(xin)(xin)(xin)息。因(yin)此，需要(yao)提(ti)取或(huo)構造(zao)新的(de)評(ping)判(pan)指(zhi)標(biao)(biao)來(lai)(lai)準確評(ping)估缺(que)陷形(xing)(xing)態特(te)征。漏(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)(jian)測(ce)探頭中的(de)磁(ci)(ci)敏感元(yuan)件是以電(dian)信(xin)(xin)(xin)號的(de)形(xing)(xing)式(shi)將漏(lou)磁(ci)(ci)場的(de)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)(xin)號在輸出(chu)設(she)備中顯示出(chu)來(lai)(lai)的(de)。由于(yu)電(dian)信(xin)(xin)(xin)號標(biao)(biao)量(liang)(liang)(liang)在描(miao)述磁(ci)(ci)場矢(shi)量(liang)(liang)(liang)時具有不完(wan)備性，因(yin)此，需要(yao)將這(zhe)些標(biao)(biao)量(liang)(liang)(liang)信(xin)(xin)(xin)息進行重新整(zheng)合，而(er)不是僅僅依靠檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)(xin)(xin)號的(de)波形(xing)(xing)幅值來(lai)(lai)進行評(ping)判(pan)。
直(zhi)流漏磁檢(jian)(jian)測(ce)(ce)的(de)優勢在于對(dui)鐵磁性(xing)構件的(de)深(shen)度(du)磁化(hua)，使(shi)得(de)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)功能(neng)較其他(ta)電磁檢(jian)(jian)測(ce)(ce)方法要(yao)強大得(de)多。其中，準確評估不銹(xiu)鋼管使(shi)用性(xing)能(neng)的(de)基礎是(shi)對(dui)缺陷(xian)位置(zhi)特征的(de)準確識別。通過上述對(dui)鋼管內(nei)、外部缺陷(xian)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)的(de)討(tao)論，可(ke)以認識到以下兩(liang)點：
1）漏磁檢(jian)測方法可用于鋼管(guan)的(de)內、外部缺陷(xian)檢(jian)測，但是缺陷(xian)的(de)位置(zhi)特征會造成檢(jian)測信號(hao)的(de)差異(yi)，包括檢(jian)測信號(hao)的(de)峰-峰值(zhi)和極值(zhi)間隔寬度。
2）缺(que)陷的(de)形狀、走向(xiang)、深(shen)度等(deng)形態特(te)征(zheng)也會引(yin)起檢(jian)測信號的(de)波形變化。
因此，對于(yu)位(wei)置特(te)征和形態特(te)征均無法事(shi)先確(que)定的(de)(de)缺陷，僅將檢(jian)測(ce)信號峰-峰值(zhi)作為評(ping)(ping)價依據，勢必會造成缺陷的(de)(de)非一致(zhi)性檢(jian)測(ce)與(yu)評(ping)(ping)判，也即，分(fen)別處于(yu)鋼管內、外(wai)表面的(de)(de)相(xiang)同尺寸(cun)的(de)(de)缺陷經漏磁檢(jian)測(ce)與(yu)評(ping)(ping)判后得到了不(bu)同的(de)(de)損傷量級。從客觀上(shang)講，這種誤差必然存在(zai)，但(dan)是可以設法盡量避免，這也是定量檢(jian)測(ce)首先需要(yao)解決的(de)(de)問題。
