與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不(bu)銹鋼管(guan)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)(ci)無(wu)損檢(jian)測的(de)原理源于磁(ci)(ci)粉檢(jian)測，當用(yong)一個(ge)或多個(ge)磁(ci)(ci)化器將鋼管的(de)某一部位磁(ci)(ci)化到(dao)飽和狀(zhuang)態時，鋼管中任何形式的(de)材質(zhi)不(bu)連續(xu)都會(hui)在其所在位置(zhi)引發磁(ci)(ci)場(chang)畸變，由此產生泄漏于材質(zhi)之外的(de)磁(ci)(ci)力線(xian)或磁(ci)(ci)通。這(zhe)些泄漏磁(ci)(ci)場(chang)量(liang)(liang)(liang)的(de)空間分布(bu)具(ju)有微(wei)小、非線(xian)性等特點。磁(ci)(ci)敏感元件以(yi)電信(xin)號(hao)的(de)形式描述這(zhe)些磁(ci)(ci)場(chang)量(liang)(liang)(liang)信(xin)號(hao)時，會(hui)失去(qu)漏磁(ci)(ci)場(chang)的(de)矢量(liang)(liang)(liang)特性，從而難以(yi)準確獲得材質(zhi)中的(de)缺陷(xian)形態特征，如(ru)缺陷(xian)的(de)位置(zhi)、形狀(zhuang)和走向(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、外部缺陷(xian)檢測信號特征
漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場是一(yi)種非(fei)線性的(de)空(kong)間三維(wei)場，是由(you)磁(ci)(ci)飽和(he)(he)狀態下鐵磁(ci)(ci)性鋼管(guan)中的(de)磁(ci)(ci)導(dao)率不一(yi)致(zhi)引(yin)起的(de)。為(wei)了盡可能詳細地了解漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場在(zai)(zai)各個方向(xiang)上(shang)的(de)分布情況，通常將漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場分解為(wei)兩(liang)個分量，即(ji)一(yi)個切向(xiang)分量B1和(he)(he)一(yi)個法(fa)向(xiang)分量Bn,如圖4-1所示。在(zai)(zai)檢測過程(cheng)中，當(dang)傳感(gan)器與(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)同(tong)側(ce)時(shi)，則可視為(wei)外(wai)部缺(que)(que)(que)陷(xian)，此時(shi)測量的(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場切向(xiang)與(yu)法(fa)向(xiang)分量分別記為(wei)Bex和(he)(he)B當(dang)0傳感(gan)器與(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)異(yi)側(ce)時(shi)，則可視為(wei)內(nei)部缺(que)(que)(que)陷(xian)，漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場切向(xiang)與(yu)法(fa)向(xiang)分量分別記為(wei)B和(he)(he)從圖4-1中可以看出，內(nei)、外(wai)部缺(que)(que)(que)陷(xian)在(zai)(zai)傳感(gan)器處產生的(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場存(cun)在(zai)(zai)較(jiao)大差(cha)異(yi)。
法(fa)向分量是指漏(lou)磁場(chang)在(zai)不銹鋼管表面法(fa)線方向上的(de)分量，檢測信號在(zai)裂(lie)紋中心的(de)正(zheng)上方幅值(zhi)為零，而在(zai)裂(lie)紋的(de)兩個斷面附(fu)近分別達到正(zheng)、負極(ji)大值(zhi)，相鄰極(ji)值(zhi)之間的(de)距離取決于(yu)裂(lie)紋的(de)寬度、缺陷的(de)形狀、提離距離以(yi)及缺陷所在(zai)位置等因(yin)素。
下(xia)面以漏磁場(chang)法向(xiang)分(fen)量進行討論。
內(nei)、外(wai)部缺陷(xian)(xian)(xian)的(de)漏磁場(chang)形成機(ji)理略有不(bu)同：當缺陷(xian)(xian)(xian)處于(yu)被測(ce)(ce)鋼(gang)管外(wai)表面時，其溢出(chu)磁場(chang)可以視為磁力線遇(yu)到(dao)磁導率變化時外(wai)逸的(de)部分(fen)；而不(bu)銹鋼(gang)管的(de)內(nei)部缺陷(xian)(xian)(xian)在鋼(gang)管外(wai)部產生的(de)漏磁場(chang)，實質是由于(yu)材質不(bu)連續產生的(de)畸變擾(rao)動磁場(chang)，將磁力線從原本分(fen)布(bu)均勻的(de)鐵磁性構件內(nei)“擠壓(ya)”出(chu)材質表面，形成可檢測(ce)(ce)量。
從圖4-1中可以(yi)看出，外部(bu)缺(que)陷(xian)檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)峰-峰值較大(da)，且具有陡峭的(de)(de)(de)畸(ji)變特(te)征；內(nei)部(bu)缺(que)陷(xian)檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)強度(du)及畸(ji)變特(te)征都與前者不同。當用霍(huo)爾(er)元件檢(jian)(jian)測(ce)漏磁場(chang)的(de)(de)(de)法向分量時(shi)，會獲得含過零點的(de)(de)(de)正、負波峰特(te)征的(de)(de)(de)缺(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)。為(wei)了方便標(biao)記缺(que)陷(xian)產生(sheng)的(de)(de)(de)漏磁場(chang)檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)，將外部(bu)缺(que)陷(xian)檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)記為(wei)Vex(h)，內(nei)部(bu)缺(que)陷(xian)檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)記為(wei)Vin(h)，h為(wei)磁敏感(gan)元件與被檢(jian)(jian)測(ce)構件表面的(de)(de)(de)提離(li)距離(li)。
以二維(wei)軸(zhou)(zhou)對稱模型為(wei)例，仿真計算鋼管軸(zhou)(zhou)向磁(ci)化時(shi)(shi)(shi)內(nei)、外部(bu)缺陷的(de)檢(jian)測(ce)信號特(te)性。鋼管厚度為(wei)10.0mm，內(nei)、外部(bu)裂紋尺(chi)寸相同：深度為(wei)2.5mm，寬度為(wei)0.5mm。如(ru)圖(tu)4-2所示，磁(ci)敏感元(yuan)件沿(yan)著提離值(zhi)．0mm的(de)路徑掃過外部(bu)裂紋時(shi)(shi)(shi)，得到相應檢(jian)測(ce)信號的(de)峰-峰值(zhi)，記(ji)為(wei)Vexpp(1.0)；掃過內(nei)部(bu)裂紋時(shi)(shi)(shi)，得到相應檢(jian)測(ce)信號的(de)峰-峰值(zhi)。
在不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)自(zi)動化(hua)漏(lou)磁檢(jian)(jian)測(ce)過程中，一(yi)般(ban)將檢(jian)(jian)測(ce)探頭(tou)布置(zhi)在鋼(gang)管(guan)(guan)外(wai)表面(mian)(mian)來(lai)實(shi)現不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)全(quan)覆蓋(gai)檢(jian)(jian)測(ce)。從圖4-2中可(ke)以(yi)看出，相同尺寸的(de)(de)(de)(de)裂紋(wen)(wen)分別位于鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)內、外(wai)表面(mian)(mian)時，產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)差(cha)異很大，包括幅值和寬度。然而(er)，在常規漏(lou)磁檢(jian)(jian)測(ce)中，一(yi)般(ban)將檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)幅值作為(wei)裂紋(wen)(wen)深度的(de)(de)(de)(de)評(ping)判依據。因此(ci)，如果不(bu)對裂紋(wen)(wen)位置(zhi)進行(xing)區(qu)分，而(er)直接使(shi)用相同的(de)(de)(de)(de)報警門限進行(xing)評(ping)判，則會造成外(wai)部裂紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)誤(wu)判或內部裂紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)漏(lou)判，使(shi)相同尺寸的(de)(de)(de)(de)缺陷產(chan)生(sheng)不(bu)一(yi)致的(de)(de)(de)(de)評(ping)價結(jie)果。
圖(tu)4-3給出(chu)(chu)了(le)不(bu)銹鋼管(guan)內壁上的裂(lie)紋（內部(bu)缺(que)陷）漏磁場法向分(fen)量檢測信號波(bo)形，同(tong)時給出(chu)(chu)了(le)檢測信號極值間(jian)隔(ge)寬度(du)W與(yu)管(guan)壁厚度(du)的關系曲線。從圖(tu)中可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)(chu)，當檢測探(tan)頭與(yu)鋼管(guan)表面的提(ti)離距(ju)離h增(zeng)(zeng)大，或者壁厚增(zeng)(zeng)大時，檢測信號的極值間(jian)隔(ge)寬度(du)W均會(hui)增(zeng)(zeng)大。因此，當借助于(yu)檢測信號的波(bo)形特征構建評判指標時，應(ying)注意這一點。
2. 鋼板正(zheng)、反(fan)面缺陷檢測信號(hao)對比
下(xia)面(mian)通過在(zai)鋼板上刻制各類人(ren)工(gong)缺(que)陷(xian)模擬鋼管漏磁檢測(ce)中內、外部缺(que)陷(xian)。采用機加(jia)(jia)工(gong)和電(dian)火花加(jia)(jia)工(gong)的(de)方(fang)法，在(zai)鋼板表面(mian)相隔一定(ding)距離加(jia)(jia)工(gong)橫向(xiang)刻槽、斜(xie)向(xiang)刻槽以及(ji)不通孔(kong)等人(ren)工(gong)缺(que)陷(xian)，人(ren)工(gong)缺(que)陷(xian)尺(chi)寸見表4-1。
磁敏(min)感(gan)(gan)元件選用(yong)集成霍(huo)爾元件UGN-3503，將(jiang)其封裝于檢(jian)測(ce)(ce)探(tan)頭(tou)中，傳感(gan)(gan)器(qi)的提離(li)距離(li)為(wei)0.5mm。采用(yong)直流磁化(hua)線圈對鋼板進(jin)(jin)行(xing)軸向磁化(hua)，通過調節磁化(hua)電流幅值(zhi)，確保試件始終處于磁飽和狀態。分(fen)別在人工缺陷(xian)所(suo)在鋼板正面(mian)以及反(fan)面(mian)進(jin)(jin)行(xing)檢(jian)測(ce)(ce)，隨機(ji)抽(chou)取(qu)一(yi)組正面(mian)檢(jian)測(ce)(ce)與反(fan)面(mian)檢(jian)測(ce)(ce)信號，如圖4-4和圖4-5所(suo)示。
通過對(dui)相同深度(du)（0.9mm）的不通孔、45°斜向刻(ke)槽以及(ji)橫向刻(ke)槽等(deng)各種人(ren)工缺陷(xian)進行(xing)漏(lou)磁檢測(ce)試驗可以發現，缺陷(xian)的形狀、位置和走向等(deng)形位特征(zheng)均對(dui)缺陷(xian)檢測(ce)信號(hao)產生了較大(da)的影響，具體體現在信號(hao)幅值(zhi)以及(ji)極值(zhi)間隔寬度(du)上。
3. 鋼管漏磁檢測(ce)內(nei)、外部缺陷區分的必要(yao)性(xing)
由于(yu)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)(guan)的(de)特殊幾(ji)何結構(gou)，不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)(guan)漏(lou)磁(ci)自動(dong)化(hua)檢(jian)測一般(ban)將(jiang)探頭布置在不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)(guan)外壁，來(lai)完(wan)成對鋼管(guan)(guan)的(de)全覆(fu)蓋檢(jian)測。由于(yu)漏(lou)磁(ci)檢(jian)測采用直流磁(ci)化(hua)方法，磁(ci)化(hua)場具有很強的(de)穿透力，內(nei)部缺陷(xian)同(tong)(tong)樣可以獲(huo)得較(jiao)好的(de)信(xin)(xin)(xin)噪比。但是，檢測(ce)探(tan)頭布置在鋼(gang)(gang)管外(wai)(wai)壁(bi)，鋼(gang)(gang)管內(nei)、外(wai)(wai)部(bu)缺(que)陷的(de)靈(ling)敏度卻有不同(tong)(tong)，具體表現為內(nei)、外(wai)(wai)部(bu)缺(que)陷檢測(ce)信(xin)(xin)(xin)號的(de)峰(feng)-峰(feng)值(zhi)和(he)極(ji)值(zhi)間隔寬度存在明顯區別，而且管壁(bi)越厚，差別越大(da)。當采用常規(gui)漏磁檢測(ce)評(ping)判(pan)指標（信(xin)(xin)(xin)號峰(feng)-峰(feng)值(zhi)）對缺(que)陷進行評(ping)判(pan)時，無論是切向分量(liang)還(huan)是法(fa)向分量(liang)，都無法(fa)形(xing)成(cheng)一(yi)一(yi)對應(ying)的(de)關系，容(rong)易(yi)受到非(fei)(fei)同(tong)(tong)類(lei)形(xing)態(tai)特征的(de)干(gan)擾，造成(cheng)缺(que)陷的(de)非(fei)(fei)一(yi)致性評(ping)判(pan)，最(zui)終影響鋼(gang)(gang)管的(de)檢測(ce)精(jing)度。
漏(lou)磁(ci)檢測(ce)信(xin)(xin)(xin)(xin)號既然受到多(duo)種因(yin)素的(de)(de)影響，而(er)常規漏(lou)磁(ci)檢測(ce)評(ping)判(pan)指標(biao)卻又未(wei)能提供(gong)完備(bei)描述矢量漏(lou)磁(ci)場的(de)(de)信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)。因(yin)此，需要(yao)提取或構造新的(de)(de)評(ping)判(pan)指標(biao)來準確(que)評(ping)估缺陷形態特征(zheng)。漏(lou)磁(ci)檢測(ce)探頭中的(de)(de)磁(ci)敏感元件(jian)是以電信(xin)(xin)(xin)(xin)號的(de)(de)形式將漏(lou)磁(ci)場的(de)(de)磁(ci)信(xin)(xin)(xin)(xin)號在輸出設備(bei)中顯示(shi)出來的(de)(de)。由于電信(xin)(xin)(xin)(xin)號標(biao)量在描述磁(ci)場矢量時(shi)具有不完備(bei)性，因(yin)此，需要(yao)將這些標(biao)量信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)進行重新整(zheng)合(he)，而(er)不是僅(jin)僅(jin)依靠檢測(ce)信(xin)(xin)(xin)(xin)號的(de)(de)波形幅值來進行評(ping)判(pan)。
直流漏磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)的優勢在于對(dui)鐵磁(ci)(ci)性(xing)(xing)構件的深度(du)磁(ci)(ci)化(hua)，使得(de)檢(jian)測(ce)功能較其他電(dian)磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)方法要強(qiang)大得(de)多。其中(zhong)，準(zhun)確評(ping)估不銹鋼管使用性(xing)(xing)能的基(ji)礎(chu)是(shi)對(dui)缺(que)陷(xian)位置特征(zheng)的準(zhun)確識別(bie)。通(tong)過上述對(dui)鋼管內、外部缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)的討論，可以認識到以下兩點：
1）漏磁檢(jian)(jian)測(ce)方法可(ke)用于(yu)鋼管(guan)的(de)內(nei)、外(wai)部缺陷檢(jian)(jian)測(ce)，但是缺陷的(de)位置特征會造(zao)成檢(jian)(jian)測(ce)信號的(de)差異，包括檢(jian)(jian)測(ce)信號的(de)峰-峰值和極值間隔(ge)寬度(du)。
2）缺陷的(de)形(xing)狀、走向(xiang)、深度(du)等形(xing)態特征也會引起檢測信號的(de)波形(xing)變化。
因此，對于(yu)位(wei)置特征和形態特征均無法事先確定的缺陷，僅(jin)將檢(jian)測(ce)信號峰(feng)-峰(feng)值作為評(ping)價依據，勢(shi)必會造成缺陷的非一致(zhi)性檢(jian)測(ce)與評(ping)判(pan)，也即，分別處于(yu)鋼管內、外表面的相(xiang)同尺(chi)寸的缺陷經(jing)漏(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)與評(ping)判(pan)后得到了不同的損傷量(liang)級(ji)。從客觀上講，這種(zhong)誤差必然(ran)存在(zai)，但是(shi)可以設法盡量(liang)避免，這也是(shi)定量(liang)檢(jian)測(ce)首先需要解決的問題。
