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(lou)磁(ci)無損檢測(ce)的(de)(de)(de)原(yuan)理(li)源(yuan)于(yu)磁(ci)粉檢測(ce)，當用一個(ge)或(huo)(huo)多個(ge)磁(ci)化器將鋼管(guan)(guan)的(de)(de)(de)某一部位磁(ci)化到飽和(he)(he)狀(zhuang)態(tai)時(shi)，鋼管(guan)(guan)中任何形(xing)(xing)式的(de)(de)(de)材質(zhi)不連續(xu)都會在其所(suo)在位置(zhi)引發磁(ci)場畸變，由(you)此產(chan)生泄漏(lou)于(yu)材質(zhi)之外的(de)(de)(de)磁(ci)力線(xian)(xian)或(huo)(huo)磁(ci)通。這(zhe)些泄漏(lou)磁(ci)場量(liang)的(de)(de)(de)空間(jian)分布具有微小、非線(xian)(xian)性(xing)等特(te)點。磁(ci)敏感元件以電信(xin)號的(de)(de)(de)形(xing)(xing)式描(miao)述這(zhe)些磁(ci)場量(liang)信(xin)號時(shi)，會失去(qu)漏(lou)磁(ci)場的(de)(de)(de)矢量(liang)特(te)性(xing)，從而(er)難以準(zhun)確獲得材質(zhi)中的(de)(de)(de)缺(que)陷形(xing)(xing)態(tai)特(te)征，如(ru)缺(que)陷的(de)(de)(de)位置(zhi)、形(xing)(xing)狀(zhuang)和(he)(he)走向(xiang)等。
內、外部缺陷靈敏度差異一直是影響不(bu)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、外部缺陷檢測信(xin)號特(te)征
漏磁(ci)(ci)場(chang)是一(yi)種非線(xian)性的空間(jian)三維場(chang)，是由磁(ci)(ci)飽和狀態下鐵磁(ci)(ci)性鋼管中的磁(ci)(ci)導率不一(yi)致引起的。為了(le)盡可(ke)能(neng)詳(xiang)細地了(le)解漏磁(ci)(ci)場(chang)在各個方向(xiang)(xiang)(xiang)上的分(fen)布情況，通常將漏磁(ci)(ci)場(chang)分(fen)解為兩個分(fen)量，即一(yi)個切向(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)量B1和一(yi)個法(fa)向(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)量Bn,如圖4-1所示(shi)。在檢測過程中，當傳(chuan)感器(qi)與(yu)缺陷(xian)(xian)同側時，則可(ke)視為外部(bu)缺陷(xian)(xian)，此(ci)時測量的漏磁(ci)(ci)場(chang)切向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)法(fa)向(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)量分(fen)別記為Bex和B當0傳(chuan)感器(qi)與(yu)缺陷(xian)(xian)異(yi)側時，則可(ke)視為內(nei)(nei)部(bu)缺陷(xian)(xian)，漏磁(ci)(ci)場(chang)切向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)法(fa)向(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)量分(fen)別記為B和從圖4-1中可(ke)以看出，內(nei)(nei)、外部(bu)缺陷(xian)(xian)在傳(chuan)感器(qi)處(chu)產(chan)生的漏磁(ci)(ci)場(chang)存在較(jiao)大(da)差異(yi)。
法向分(fen)量(liang)是指漏磁場(chang)在(zai)(zai)不(bu)銹鋼管表面(mian)法線方(fang)向上的(de)分(fen)量(liang)，檢(jian)測信號在(zai)(zai)裂紋(wen)(wen)中心的(de)正上方(fang)幅值為零，而在(zai)(zai)裂紋(wen)(wen)的(de)兩個斷面(mian)附(fu)近分(fen)別達到正、負極大值，相鄰(lin)極值之間的(de)距離(li)取決于(yu)裂紋(wen)(wen)的(de)寬(kuan)度、缺(que)陷(xian)的(de)形狀(zhuang)、提離(li)距離(li)以及缺(que)陷(xian)所在(zai)(zai)位置(zhi)等因素。
下面以漏磁(ci)場法(fa)向分(fen)量(liang)進行討論。
內、外(wai)部(bu)缺(que)陷(xian)(xian)的漏磁(ci)場(chang)形成(cheng)機理(li)略有不同：當缺(que)陷(xian)(xian)處于被(bei)測(ce)鋼(gang)管外(wai)表面時，其(qi)溢出(chu)磁(ci)場(chang)可(ke)以視為磁(ci)力線(xian)遇到磁(ci)導率變化時外(wai)逸的部(bu)分；而(er)不銹鋼(gang)管的內部(bu)缺(que)陷(xian)(xian)在鋼(gang)管外(wai)部(bu)產生的漏磁(ci)場(chang)，實質(zhi)是由于材質(zhi)不連續產生的畸(ji)變擾(rao)動磁(ci)場(chang)，將磁(ci)力線(xian)從原本分布(bu)均(jun)勻(yun)的鐵磁(ci)性構件內“擠壓”出(chu)材質(zhi)表面，形成(cheng)可(ke)檢測(ce)量。
從(cong)圖4-1中可以看出，外部缺(que)(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號的(de)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值較大，且(qie)具(ju)有陡峭的(de)畸變特(te)征；內(nei)部缺(que)(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號的(de)強度及畸變特(te)征都(dou)與前者不同。當用霍爾元件檢(jian)測(ce)(ce)(ce)漏磁場的(de)法向分(fen)量時，會獲得(de)含過零點(dian)的(de)正、負(fu)波峰(feng)(feng)特(te)征的(de)缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)號。為了方便標記缺(que)(que)陷(xian)產生的(de)漏磁場檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號，將外部缺(que)(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號記為Vex(h)，內(nei)部缺(que)(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號記為Vin(h)，h為磁敏感元件與被檢(jian)測(ce)(ce)(ce)構件表面的(de)提離距離。
以二維軸對稱模型(xing)為(wei)例，仿真計算鋼管軸向磁化時內、外部缺陷的檢(jian)測信號特性。鋼管厚度為(wei)10.0mm，內、外部裂(lie)紋(wen)(wen)尺寸相(xiang)同(tong)：深度為(wei)2.5mm，寬度為(wei)0.5mm。如(ru)圖4-2所示，磁敏感元件沿著(zhu)提離值．0mm的路徑掃過(guo)外部裂(lie)紋(wen)(wen)時，得(de)到(dao)(dao)相(xiang)應檢(jian)測信號的峰(feng)-峰(feng)值，記為(wei)Vexpp(1.0)；掃過(guo)內部裂(lie)紋(wen)(wen)時，得(de)到(dao)(dao)相(xiang)應檢(jian)測信號的峰(feng)-峰(feng)值。
在(zai)不銹鋼管自動化漏(lou)磁檢測過程中(zhong)，一(yi)般將(jiang)檢測探頭布置在(zai)鋼管外(wai)(wai)表面來(lai)實現不銹鋼管的(de)全覆(fu)蓋檢測。從圖(tu)4-2中(zhong)可以看出，相(xiang)同(tong)尺寸的(de)裂(lie)紋(wen)分別(bie)位(wei)于鋼管的(de)內、外(wai)(wai)表面時，產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)檢測信(xin)號差(cha)異很大，包括幅(fu)值和(he)寬度。然而(er)，在(zai)常規漏(lou)磁檢測中(zhong)，一(yi)般將(jiang)檢測信(xin)號幅(fu)值作為(wei)裂(lie)紋(wen)深度的(de)評(ping)判(pan)(pan)(pan)依據(ju)。因此，如果不對裂(lie)紋(wen)位(wei)置進行(xing)區(qu)分，而(er)直接使(shi)用相(xiang)同(tong)的(de)報警門限進行(xing)評(ping)判(pan)(pan)(pan)，則會造成外(wai)(wai)部(bu)裂(lie)紋(wen)的(de)誤判(pan)(pan)(pan)或(huo)內部(bu)裂(lie)紋(wen)的(de)漏(lou)判(pan)(pan)(pan)，使(shi)相(xiang)同(tong)尺寸的(de)缺陷產(chan)生(sheng)(sheng)不一(yi)致的(de)評(ping)價結果。
圖(tu)4-3給(gei)(gei)出了不銹鋼管內(nei)壁上的(de)(de)(de)裂紋（內(nei)部(bu)缺陷）漏(lou)磁(ci)場(chang)法(fa)向(xiang)分量檢(jian)測(ce)信號波形，同時(shi)給(gei)(gei)出了檢(jian)測(ce)信號極(ji)值間隔寬度(du)W與(yu)管壁厚度(du)的(de)(de)(de)關系(xi)曲線(xian)。從(cong)圖(tu)中(zhong)可以看出，當檢(jian)測(ce)探(tan)頭(tou)與(yu)鋼管表面的(de)(de)(de)提(ti)離(li)距離(li)h增大，或者壁厚增大時(shi)，檢(jian)測(ce)信號的(de)(de)(de)極(ji)值間隔寬度(du)W均會增大。因此(ci)，當借助于檢(jian)測(ce)信號的(de)(de)(de)波形特征構建(jian)評判(pan)指(zhi)標時(shi)，應(ying)注意這一點。
2. 鋼板(ban)正、反(fan)面(mian)缺陷檢測信號(hao)對(dui)比
下面通過在鋼板上刻(ke)制(zhi)各類人工(gong)缺陷(xian)(xian)模擬鋼管漏磁檢測(ce)中內(nei)、外(wai)部缺陷(xian)(xian)。采用機加工(gong)和電火花加工(gong)的方法，在鋼板表面相隔一定距離加工(gong)橫向(xiang)刻(ke)槽、斜向(xiang)刻(ke)槽以(yi)及不(bu)通孔(kong)等人工(gong)缺陷(xian)(xian)，人工(gong)缺陷(xian)(xian)尺(chi)寸見(jian)表4-1。
磁(ci)敏感(gan)元件選(xuan)用集成(cheng)霍爾元件UGN-3503，將其封裝于(yu)檢(jian)測(ce)探頭中，傳感(gan)器的提離距(ju)離為0.5mm。采用直流磁(ci)化線圈(quan)對鋼(gang)板進(jin)行(xing)軸(zhou)向(xiang)磁(ci)化，通(tong)過調節磁(ci)化電流幅(fu)值，確保試件始終處于(yu)磁(ci)飽(bao)和狀態。分(fen)別在人工缺陷所在鋼(gang)板正(zheng)面以及反面進(jin)行(xing)檢(jian)測(ce)，隨機抽取一組正(zheng)面檢(jian)測(ce)與反面檢(jian)測(ce)信號，如圖4-4和圖4-5所示。
通(tong)過對(dui)相同深度（0.9mm）的(de)不(bu)通(tong)孔(kong)、45°斜(xie)向(xiang)刻(ke)(ke)槽以(yi)及橫(heng)向(xiang)刻(ke)(ke)槽等各(ge)種(zhong)人工缺(que)(que)陷(xian)進行漏磁檢(jian)測試驗可以(yi)發現(xian)，缺(que)(que)陷(xian)的(de)形狀、位(wei)置(zhi)和走向(xiang)等形位(wei)特征均(jun)對(dui)缺(que)(que)陷(xian)檢(jian)測信(xin)號產生了較大的(de)影響，具體體現(xian)在信(xin)號幅值以(yi)及極值間隔寬(kuan)度上。
3. 鋼(gang)管漏磁檢測內、外(wai)部缺陷區分(fen)的必要(yao)性(xing)
由于(yu)不銹鋼管的特殊幾何結(jie)構，不銹鋼管漏(lou)磁自動化檢(jian)(jian)測(ce)(ce)一(yi)般將探頭(tou)布置在(zai)不銹鋼管外壁，來完成對(dui)鋼管的全(quan)覆蓋檢(jian)(jian)測(ce)(ce)。由于(yu)漏(lou)磁檢(jian)(jian)測(ce)(ce)采用直流磁化方法，磁化場具有(you)很強的穿透力(li)，內部缺陷同(tong)樣(yang)可以獲(huo)得(de)較好的(de)(de)信噪比。但是，檢(jian)測探頭布置在(zai)(zai)鋼管外壁，鋼管內(nei)、外部缺(que)陷(xian)(xian)的(de)(de)靈敏度卻有不同(tong)，具(ju)體表現為(wei)內(nei)、外部缺(que)陷(xian)(xian)檢(jian)測信號(hao)的(de)(de)峰(feng)-峰(feng)值和(he)極值間隔寬度存在(zai)(zai)明(ming)顯(xian)區別(bie)(bie)，而且管壁越(yue)厚，差別(bie)(bie)越(yue)大。當采用(yong)常(chang)規漏磁檢(jian)測評(ping)判(pan)指(zhi)標（信號(hao)峰(feng)-峰(feng)值）對缺(que)陷(xian)(xian)進行評(ping)判(pan)時(shi)，無論是切向分量還是法向分量，都(dou)無法形成一(yi)一(yi)對應的(de)(de)關系，容(rong)易受到非(fei)同(tong)類(lei)形態特征的(de)(de)干擾，造成缺(que)陷(xian)(xian)的(de)(de)非(fei)一(yi)致性評(ping)判(pan)，最終影(ying)響鋼管的(de)(de)檢(jian)測精(jing)度。
漏磁檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)(xin)號既然(ran)受(shou)到多種因素的(de)影響，而(er)常規漏磁檢(jian)測(ce)(ce)評判(pan)(pan)指(zhi)(zhi)標卻又未能提供完(wan)備(bei)(bei)描述(shu)矢量(liang)漏磁場的(de)信(xin)(xin)息(xi)。因此，需要提取(qu)或構造新的(de)評判(pan)(pan)指(zhi)(zhi)標來(lai)準確評估缺(que)陷形(xing)態特征。漏磁檢(jian)測(ce)(ce)探頭中的(de)磁敏感(gan)元件是(shi)以電信(xin)(xin)號的(de)形(xing)式將漏磁場的(de)磁信(xin)(xin)號在輸(shu)出設備(bei)(bei)中顯(xian)示出來(lai)的(de)。由于電信(xin)(xin)號標量(liang)在描述(shu)磁場矢量(liang)時具(ju)有不(bu)(bu)完(wan)備(bei)(bei)性，因此，需要將這些標量(liang)信(xin)(xin)息(xi)進行重新整合，而(er)不(bu)(bu)是(shi)僅僅依(yi)靠檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)(xin)號的(de)波形(xing)幅值來(lai)進行評判(pan)(pan)。
直流漏磁(ci)(ci)(ci)檢測的優勢在于對(dui)鐵磁(ci)(ci)(ci)性(xing)構(gou)件的深度(du)磁(ci)(ci)(ci)化，使得檢測功(gong)能較(jiao)其他電磁(ci)(ci)(ci)檢測方法要強大得多。其中，準確(que)評估(gu)不銹鋼(gang)(gang)管(guan)使用(yong)性(xing)能的基(ji)礎是對(dui)缺陷(xian)位(wei)置特征的準確(que)識別。通過上述對(dui)鋼(gang)(gang)管(guan)內、外(wai)部(bu)缺陷(xian)檢測的討論，可(ke)以認(ren)識到(dao)以下兩點：
1）漏(lou)磁檢(jian)測(ce)(ce)方法可(ke)用于鋼(gang)管的(de)內、外部(bu)缺陷檢(jian)測(ce)(ce)，但是缺陷的(de)位置特征會造成(cheng)檢(jian)測(ce)(ce)信號(hao)的(de)差(cha)異，包括檢(jian)測(ce)(ce)信號(hao)的(de)峰-峰值和極值間隔寬度。
2）缺陷(xian)的形(xing)狀、走向、深度(du)等形(xing)態特征也會(hui)引起檢測(ce)信號的波形(xing)變化。
因此(ci)，對(dui)于(yu)位置(zhi)特(te)征和形態特(te)征均無法事先確定(ding)的(de)(de)缺(que)(que)陷，僅將檢(jian)測(ce)信號峰(feng)-峰(feng)值作為評價依(yi)據，勢必(bi)會造成缺(que)(que)陷的(de)(de)非一(yi)致性(xing)檢(jian)測(ce)與評判(pan)，也即，分別處于(yu)鋼管內、外表面的(de)(de)相(xiang)同尺寸(cun)的(de)(de)缺(que)(que)陷經漏磁檢(jian)測(ce)與評判(pan)后得到了不同的(de)(de)損(sun)傷量(liang)(liang)級(ji)。從客觀上講，這種誤差必(bi)然存在(zai)，但是可以設法盡(jin)量(liang)(liang)避(bi)免(mian)，這也是定(ding)量(liang)(liang)檢(jian)測(ce)首先需(xu)要解決的(de)(de)問(wen)題。
