與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不(bu)銹鋼(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(lou)磁(ci)(ci)無損檢測的(de)(de)原理源(yuan)于(yu)磁(ci)(ci)粉(fen)檢測，當用一(yi)個(ge)或(huo)多個(ge)磁(ci)(ci)化(hua)器將鋼管的(de)(de)某一(yi)部位磁(ci)(ci)化(hua)到(dao)飽和(he)狀態時，鋼管中任何(he)形(xing)式的(de)(de)材(cai)質不連續都會在其所在位置(zhi)(zhi)引發磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)畸變，由此產(chan)生泄(xie)漏(lou)于(yu)材(cai)質之外的(de)(de)磁(ci)(ci)力線或(huo)磁(ci)(ci)通。這些泄(xie)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)量(liang)的(de)(de)空間(jian)分布具有(you)微小、非(fei)線性(xing)等特點(dian)。磁(ci)(ci)敏感元件以電信(xin)號(hao)的(de)(de)形(xing)式描述這些磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)量(liang)信(xin)號(hao)時，會失(shi)去漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)矢量(liang)特性(xing)，從而難以準確獲得(de)材(cai)質中的(de)(de)缺陷形(xing)態特征(zheng)，如缺陷的(de)(de)位置(zhi)(zhi)、形(xing)狀和(he)走向(xiang)等。
內、外部缺陷靈敏度差異一直是影響不銹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(nei)、外部缺(que)陷檢測(ce)信號特(te)征
漏(lou)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)非線(xian)性(xing)的(de)空間三維場(chang)(chang)(chang)，是(shi)(shi)由(you)磁(ci)飽和(he)狀態下(xia)鐵磁(ci)性(xing)鋼管(guan)中(zhong)(zhong)的(de)磁(ci)導率不一(yi)致引起(qi)的(de)。為(wei)了盡可(ke)(ke)(ke)能詳細地了解漏(lou)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)在(zai)各(ge)個方向(xiang)上的(de)分(fen)布情況，通常將漏(lou)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)分(fen)解為(wei)兩(liang)個分(fen)量(liang)(liang)，即(ji)一(yi)個切向(xiang)分(fen)量(liang)(liang)B1和(he)一(yi)個法向(xiang)分(fen)量(liang)(liang)Bn,如圖(tu)4-1所示。在(zai)檢測過程中(zhong)(zhong)，當傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)與(yu)缺(que)陷(xian)同側時，則(ze)可(ke)(ke)(ke)視為(wei)外(wai)部(bu)(bu)缺(que)陷(xian)，此時測量(liang)(liang)的(de)漏(lou)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)切向(xiang)與(yu)法向(xiang)分(fen)量(liang)(liang)分(fen)別記為(wei)Bex和(he)B當0傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)與(yu)缺(que)陷(xian)異側時，則(ze)可(ke)(ke)(ke)視為(wei)內部(bu)(bu)缺(que)陷(xian)，漏(lou)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)切向(xiang)與(yu)法向(xiang)分(fen)量(liang)(liang)分(fen)別記為(wei)B和(he)從圖(tu)4-1中(zhong)(zhong)可(ke)(ke)(ke)以看(kan)出(chu)，內、外(wai)部(bu)(bu)缺(que)陷(xian)在(zai)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)處產生的(de)漏(lou)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)存在(zai)較大差異。
法(fa)(fa)向分(fen)量是指(zhi)漏磁(ci)場(chang)在(zai)不銹(xiu)鋼管(guan)表面(mian)法(fa)(fa)線方向上的分(fen)量，檢(jian)測信號在(zai)裂紋中心的正(zheng)上方幅(fu)值為零，而在(zai)裂紋的兩個斷面(mian)附近(jin)分(fen)別達(da)到正(zheng)、負極大值，相鄰極值之間的距(ju)離取決(jue)于裂紋的寬(kuan)度、缺陷的形(xing)狀、提離距(ju)離以(yi)及缺陷所在(zai)位(wei)置等因素。
下(xia)面以漏(lou)磁場法向(xiang)分量進行討論。
內、外(wai)部(bu)缺陷(xian)(xian)的(de)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)形成(cheng)機理略(lve)有不(bu)(bu)同(tong)：當缺陷(xian)(xian)處于被測鋼管(guan)(guan)外(wai)表面時，其溢出磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)可(ke)以(yi)視(shi)為(wei)磁(ci)(ci)(ci)力線遇到磁(ci)(ci)(ci)導率變化時外(wai)逸的(de)部(bu)分；而不(bu)(bu)銹鋼管(guan)(guan)的(de)內部(bu)缺陷(xian)(xian)在鋼管(guan)(guan)外(wai)部(bu)產生的(de)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)，實質是由于材質不(bu)(bu)連續產生的(de)畸變擾動磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)，將磁(ci)(ci)(ci)力線從原本分布均(jun)勻的(de)鐵磁(ci)(ci)(ci)性構件內“擠壓”出材質表面，形成(cheng)可(ke)檢測量。
從圖4-1中可以看(kan)出，外(wai)(wai)部(bu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)信(xin)號的(de)(de)峰-峰值較大，且具有陡峭的(de)(de)畸(ji)變(bian)特征；內(nei)部(bu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)信(xin)號的(de)(de)強度及畸(ji)變(bian)特征都與前者不同(tong)。當(dang)用霍爾元件檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)漏磁場(chang)的(de)(de)法向分量時，會獲得含(han)過零點的(de)(de)正、負(fu)波峰特征的(de)(de)缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)號。為了方便標記(ji)缺(que)(que)陷(xian)(xian)產生的(de)(de)漏磁場(chang)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)信(xin)號，將外(wai)(wai)部(bu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)信(xin)號記(ji)為Vex(h)，內(nei)部(bu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)信(xin)號記(ji)為Vin(h)，h為磁敏感(gan)元件與被檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)構件表面的(de)(de)提離(li)距離(li)。
以二維軸對稱(cheng)模(mo)型(xing)為例，仿(fang)真計(ji)算鋼管(guan)軸向(xiang)磁(ci)化時內(nei)(nei)(nei)、外部缺(que)陷的(de)檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)特性。鋼管(guan)厚度為10.0mm，內(nei)(nei)(nei)、外部裂(lie)紋尺寸(cun)相同：深度為2.5mm，寬度為0.5mm。如(ru)圖4-2所示，磁(ci)敏感(gan)元件沿(yan)著提離值(zhi)．0mm的(de)路徑(jing)掃過外部裂(lie)紋時，得到相應(ying)檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)的(de)峰(feng)-峰(feng)值(zhi)，記為Vexpp(1.0)；掃過內(nei)(nei)(nei)部裂(lie)紋時，得到相應(ying)檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)的(de)峰(feng)-峰(feng)值(zhi)。
在不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)自動化漏磁檢(jian)測(ce)過程中(zhong)(zhong)，一(yi)般(ban)將檢(jian)測(ce)探(tan)頭布置在鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)外(wai)表(biao)面來實(shi)現不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)的(de)全覆蓋檢(jian)測(ce)。從(cong)圖4-2中(zhong)(zhong)可以看出(chu)，相同尺寸的(de)裂紋(wen)分別位于鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)的(de)內(nei)、外(wai)表(biao)面時，產(chan)生(sheng)的(de)檢(jian)測(ce)信號差異很大，包括幅(fu)值(zhi)和寬度(du)。然(ran)而，在常規(gui)漏磁檢(jian)測(ce)中(zhong)(zhong)，一(yi)般(ban)將檢(jian)測(ce)信號幅(fu)值(zhi)作為裂紋(wen)深度(du)的(de)評(ping)判(pan)(pan)依據。因此，如果不(bu)對(dui)裂紋(wen)位置進行區分，而直(zhi)接(jie)使(shi)用相同的(de)報警(jing)門限進行評(ping)判(pan)(pan)，則(ze)會造成外(wai)部裂紋(wen)的(de)誤判(pan)(pan)或內(nei)部裂紋(wen)的(de)漏判(pan)(pan)，使(shi)相同尺寸的(de)缺(que)陷產(chan)生(sheng)不(bu)一(yi)致的(de)評(ping)價結果。
圖4-3給(gei)出了不銹鋼(gang)管內(nei)壁(bi)上的(de)(de)裂紋（內(nei)部缺陷(xian)）漏磁場法向(xiang)分(fen)量檢(jian)測信(xin)號波(bo)形，同時給(gei)出了檢(jian)測信(xin)號極(ji)值間(jian)隔(ge)寬度(du)(du)W與管壁(bi)厚度(du)(du)的(de)(de)關系曲線(xian)。從圖中可以看出，當檢(jian)測探(tan)頭與鋼(gang)管表面的(de)(de)提離(li)距離(li)h增(zeng)(zeng)大，或(huo)者壁(bi)厚增(zeng)(zeng)大時，檢(jian)測信(xin)號的(de)(de)極(ji)值間(jian)隔(ge)寬度(du)(du)W均會(hui)增(zeng)(zeng)大。因此，當借(jie)助于檢(jian)測信(xin)號的(de)(de)波(bo)形特征構建評(ping)判指(zhi)標時，應注意這(zhe)一點。
2. 鋼板正、反面缺陷檢(jian)測信號(hao)對(dui)比
下(xia)面通過在鋼(gang)板上刻(ke)制(zhi)各類人(ren)(ren)工(gong)缺陷(xian)模擬鋼(gang)管漏磁檢(jian)測中(zhong)內、外部缺陷(xian)。采用機加工(gong)和電火花(hua)加工(gong)的方(fang)法，在鋼(gang)板表面相(xiang)隔一定距離加工(gong)橫向刻(ke)槽、斜向刻(ke)槽以及(ji)不通孔(kong)等(deng)人(ren)(ren)工(gong)缺陷(xian)，人(ren)(ren)工(gong)缺陷(xian)尺寸見表4-1。
磁(ci)敏感元件選用集成霍(huo)爾(er)元件UGN-3503，將其封裝于檢測探頭(tou)中，傳感器的提(ti)離(li)距離(li)為(wei)0.5mm。采用直流磁(ci)化線(xian)圈對鋼板進行(xing)軸向磁(ci)化，通過調節磁(ci)化電流幅值(zhi)，確保(bao)試件始終(zhong)處于磁(ci)飽和狀態。分別在人工缺陷所在鋼板正面(mian)以及反面(mian)進行(xing)檢測，隨機抽取一組正面(mian)檢測與反面(mian)檢測信(xin)號，如圖4-4和圖4-5所示。
通過(guo)對相同深度（0.9mm）的不通孔、45°斜向刻槽(cao)以(yi)及橫(heng)向刻槽(cao)等(deng)各種人工(gong)缺(que)陷進行(xing)漏磁(ci)檢(jian)測(ce)試驗可以(yi)發現，缺(que)陷的形狀(zhuang)、位(wei)置和(he)走向等(deng)形位(wei)特征均對缺(que)陷檢(jian)測(ce)信號(hao)產生了較大的影響，具體(ti)體(ti)現在信號(hao)幅值以(yi)及極值間(jian)隔寬(kuan)度上。
3. 鋼管漏磁(ci)檢測(ce)內、外部缺陷(xian)區分的必要(yao)性
由于不(bu)銹鋼管(guan)的(de)特殊幾何結構，不(bu)銹鋼管(guan)漏(lou)磁(ci)自動化(hua)檢測一般將探頭布置在(zai)不(bu)銹鋼管(guan)外壁，來完成對鋼管(guan)的(de)全覆蓋檢測。由于漏(lou)磁(ci)檢測采(cai)用直(zhi)流磁(ci)化(hua)方法，磁(ci)化(hua)場具有很強的(de)穿透力，內部缺(que)陷(xian)同樣可以(yi)獲得(de)較(jiao)好的(de)信噪比(bi)。但(dan)是，檢(jian)(jian)(jian)測探頭布置在(zai)鋼管(guan)(guan)外壁，鋼管(guan)(guan)內、外部缺陷(xian)的(de)靈敏度卻有不(bu)同，具(ju)體表現為(wei)內、外部缺陷(xian)檢(jian)(jian)(jian)測信號的(de)峰-峰值(zhi)(zhi)和極(ji)值(zhi)(zhi)間隔寬度存在(zai)明顯區(qu)別，而(er)且管(guan)(guan)壁越厚(hou)，差別越大。當采(cai)用(yong)常規漏磁檢(jian)(jian)(jian)測評判指標（信號峰-峰值(zhi)(zhi)）對缺陷(xian)進行(xing)評判時(shi)，無論是切向分(fen)量還是法向分(fen)量，都無法形成(cheng)一(yi)一(yi)對應的(de)關系，容易受到非同類形態特征的(de)干擾，造成(cheng)缺陷(xian)的(de)非一(yi)致(zhi)性評判，最終影響鋼管(guan)(guan)的(de)檢(jian)(jian)(jian)測精(jing)度。
漏(lou)磁(ci)檢測(ce)信(xin)(xin)號既(ji)然受(shou)到多種因(yin)(yin)素的(de)影響，而常規漏(lou)磁(ci)檢測(ce)評(ping)判(pan)指(zhi)標卻又未能提供完備(bei)描述(shu)矢量(liang)漏(lou)磁(ci)場的(de)信(xin)(xin)息(xi)。因(yin)(yin)此，需要提取或構造新的(de)評(ping)判(pan)指(zhi)標來(lai)(lai)準(zhun)確(que)評(ping)估缺(que)陷形態特(te)征(zheng)。漏(lou)磁(ci)檢測(ce)探頭(tou)中的(de)磁(ci)敏感元件是(shi)以電(dian)信(xin)(xin)號的(de)形式將漏(lou)磁(ci)場的(de)磁(ci)信(xin)(xin)號在輸出(chu)設備(bei)中顯示出(chu)來(lai)(lai)的(de)。由于電(dian)信(xin)(xin)號標量(liang)在描述(shu)磁(ci)場矢量(liang)時具有不完備(bei)性，因(yin)(yin)此，需要將這(zhe)些標量(liang)信(xin)(xin)息(xi)進行重新整合，而不是(shi)僅僅依靠檢測(ce)信(xin)(xin)號的(de)波(bo)形幅(fu)值(zhi)來(lai)(lai)進行評(ping)判(pan)。
直流漏磁檢(jian)(jian)(jian)測(ce)的(de)優勢在于對(dui)鐵磁性構(gou)件的(de)深度磁化，使得檢(jian)(jian)(jian)測(ce)功能(neng)較其他電磁檢(jian)(jian)(jian)測(ce)方法要強大得多。其中，準(zhun)確評估(gu)不銹鋼(gang)管使用(yong)性能(neng)的(de)基礎是對(dui)缺(que)陷位(wei)置(zhi)特征(zheng)的(de)準(zhun)確識(shi)別(bie)。通過上述對(dui)鋼(gang)管內、外(wai)部缺(que)陷檢(jian)(jian)(jian)測(ce)的(de)討論，可以(yi)認識(shi)到以(yi)下兩點(dian)：
1）漏磁檢(jian)測(ce)方法可用于鋼管的(de)內、外部缺(que)陷(xian)(xian)檢(jian)測(ce)，但(dan)是(shi)缺(que)陷(xian)(xian)的(de)位置特征會造成(cheng)檢(jian)測(ce)信(xin)號的(de)差異，包括檢(jian)測(ce)信(xin)號的(de)峰(feng)-峰(feng)值和極(ji)值間(jian)隔(ge)寬度(du)。
2）缺陷的形狀、走向、深度等形態特征也會引起檢測信號的波形變化(hua)。
因此，對于位置特(te)征和(he)形(xing)態特(te)征均無法(fa)事先(xian)(xian)確定(ding)的(de)缺(que)陷，僅將檢(jian)測(ce)信號峰-峰值(zhi)作為評(ping)價依據，勢必會造成缺(que)陷的(de)非一致性檢(jian)測(ce)與評(ping)判(pan)，也即(ji)，分別(bie)處于鋼管內、外表面(mian)的(de)相同尺寸(cun)的(de)缺(que)陷經漏(lou)磁檢(jian)測(ce)與評(ping)判(pan)后得到了不同的(de)損傷量(liang)級(ji)。從客觀上(shang)講，這種誤(wu)差必然存在，但是可以(yi)設法(fa)盡(jin)量(liang)避免，這也是定(ding)量(liang)檢(jian)測(ce)首先(xian)(xian)需要解(jie)決(jue)的(de)問(wen)題(ti)。
