不銹鋼(gang)管自動化漏磁檢測系統一般采用復合磁化方式對不銹鋼管進行全方位檢測，軸向磁化檢測橫向缺陷和周向磁化檢測縱向缺陷，并且以縱向和橫向刻槽作為質量評判標準。然而在不銹鋼管檢測過程中，自然缺陷的形狀位置卻有別于標準缺陷，即自然缺陷走向通常與標準磁化場方向存在一定傾角。國家標準GB/T 12604-1999關于缺陷形狀位置對檢測靈敏度差異的影響做如下描述：“當缺陷走向與磁力線垂直時，缺陷處漏磁場強度最大，檢測靈敏度也最高。隨著缺陷走向的偏斜，漏磁場強度逐漸降低，直至兩者走向一致時，漏磁場強度接近為零。因此，當采用縱向、橫向檢測設備時，對斜向缺陷反應不甚敏感，易形成盲角區域”。
一(yi)、缺陷走向對(dui)漏磁場分布的影(ying)響
由于軋制(zhi)工藝不(bu)完善而產(chan)生(sheng)的(de)鋼管(guan)自然缺(que)陷一般(ban)與(yu)軸線成一定斜(xie)(xie)角。與(yu)標(biao)準(zhun)橫、縱向(xiang)(xiang)缺(que)陷相比，斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷漏磁場強度(du)更(geng)低。斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷是不(bu)銹鋼管(guan)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)(cheng)中最為(wei)常見的(de)一種缺(que)陷，但在實(shi)際檢(jian)測(ce)過(guo)程(cheng)(cheng)中往往以標(biao)準(zhun)垂直缺(que)陷作為(wei)評(ping)判(pan)標(biao)準(zhun)，從而容(rong)易造成斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷的(de)漏檢(jian)。為(wei)實(shi)現對具有(you)不(bu)同(tong)走向(xiang)(xiang)的(de)同(tong)尺(chi)寸缺(que)陷的(de)一致性檢(jian)測(ce)與(yu)評(ping)價，必(bi)須提出相應的(de)漏磁場差異(yi)消除方法。
1. 斜向缺陷的漏磁場分布特性(xing)
圖4-58所示缺陷分別為用于(yu)校驗設備(bei)的(de)標準人工刻槽(cao)和鋼管軋制(zhi)過(guo)程中形成(cheng)的(de)自然斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺陷。與標準刻槽(cao)相比(bi)，斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺陷走(zou)向(xiang)(xiang)與磁化場之間存在一定傾斜(xie)(xie)夾角(jiao)，會導致相同尺寸(cun)斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺陷的(de)漏磁場強(qiang)度更低，從而(er)容易(yi)形成(cheng)漏檢。
建立如(ru)圖4-59所示(shi)的斜向缺(que)陷(xian)漏磁場(chang)分析模型(xing)，缺(que)陷(xian)1、缺(que)陷(xian)2和缺(que)陷(xian)3依次與磁化(hua)場(chang)B。形成夾(jia)角a1、α2和3，深度(du)和寬度(du)分別為d和2b，并(bing)形成漏磁場(chang)分布B2和B3。
當缺陷走向(xiang)(xiang)垂直(zhi)于磁(ci)(ci)化(hua)場方(fang)向(xiang)(xiang)時(shi)，由于在(zai)(zai)磁(ci)(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)上缺陷左右(you)兩(liang)(liang)側磁(ci)(ci)介(jie)(jie)質具(ju)有完(wan)全對稱性(xing)，漏磁(ci)(ci)場可簡化(hua)為(y,z)二維(wei)(wei)模型；但(dan)如果缺陷走向(xiang)(xiang)與磁(ci)(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)不(bu)垂直(zhi)，此(ci)時(shi)，缺陷左右(you)兩(liang)(liang)側磁(ci)(ci)介(jie)(jie)質在(zai)(zai)磁(ci)(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)上不(bu)對稱，會對磁(ci)(ci)力(li)線路徑造成擾動，從而(er)形成三維(wei)(wei)空(kong)間分(fen)布的非對稱漏磁(ci)(ci)場。
以缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)兩側面上(shang)P1、P2和P3點作為(wei)研究對象(xiang)，分析缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)兩側面磁勢分布。圖(tu)4-60a所示為(wei)斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)漏磁場(chang)分析模型，根(gen)據磁路原理，沿著磁力線路徑分布的P1、P2和P3處磁勢Uml、Um2和Um3滿(man)足如下關系式(shi)：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因此，磁(ci)化場磁(ci)通量達到1點時會(hui)(hui)產生分流，一(yi)部(bu)分磁(ci)通量2會(hui)(hui)沿著平行于缺(que)陷Φ方向達到磁(ci)勢更低的P2點，而剩余部(bu)分磁(ci)通量則經過缺(que)陷到達P3點，從而形成漏磁(ci)場B1，根據磁(ci)路(lu)的基爾霍夫第一定律，磁(ci)通量滿(man)足以下關系式：
建(jian)立如圖4-61所(suo)示(shi)的仿真模(mo)型(xing)，計算缺陷走向對漏(lou)磁(ci)場(chang)分布的影響。測試鋼板的長(chang)、寬(kuan)(kuan)和(he)高分別為(wei)500mm、100mm和(he)10mm，鋼管材質為(wei)25鋼。穿過式磁(ci)化線(xian)(xian)圈內(nei)腔(qiang)寬(kuan)(kuan)度(du)和(he)高度(du)分別116mm和(he)12mm，外輪廓(kuo)寬(kuan)(kuan)度(du)和(he)高度(du)分別為(wei)216mm和(he)112mm，線(xian)(xian)圈厚度(du)為(wei)100mm，，方向如圖所(suo)示(shi)。漏(lou)磁(ci)場(chang)提取(qu)路徑l位于鋼板上方中心位置(zhi)處，提離值為(wei)1.0mm，并建(jian)立如圖所(suo)示(shi)坐標(biao)系(x,y,z)
當(dang)α=90°以及α=60°時計算(suan)缺陷漏磁場矢量分(fen)布，如圖(tu)4-62所示。當(dang)缺陷走向(xiang)(xiang)(xiang)與磁化方向(xiang)(xiang)(xiang)垂(chui)直(zhi)時，所有磁力(li)線(xian)均垂(chui)直(zhi)通過缺陷，如圖(tu)4-62a所示；當(dang)缺陷走向(xiang)(xiang)(xiang)與磁化方向(xiang)(xiang)(xiang)存在一(yi)定夾角(jiao)時，一(yi)部分(fen)磁力(li)線(xian)沿著平行于(yu)缺陷方向(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)布，其余部分(fen)磁力(li)線(xian)則沿著近似垂(chui)直(zhi)于(yu)缺陷方向(xiang)(xiang)(xiang)通過，如圖(tu)4-62b所示。
采(cai)用圖(tu)4-61所示的模型，夾(jia)角α分別(bie)取(qu)0°、15°、30°、45°、60°和75°，沿路徑l提取(qu)磁場分量Bx、By、、B2以及磁通量密度B，并(bing)繪制(zhi)成如圖(tu)4-63～圖(tu)4-66所示的關系(xi)曲線。
從(cong)圖4-63中可以看(kan)出，隨著夾角(jiao)α的增大，漏磁(ci)場(chang)分量(liang)B2幅(fu)值(zhi)呈(cheng)現(xian)先增大后減小的規(gui)律。從(cong)圖4-64～圖4-66中可以看(kan)出，隨著夾角(jiao)α的不斷增大，By、和磁(ci)通量(liang)密(mi)度B幅(fu)值(zhi)均呈(cheng)不斷上升(sheng)趨(qu)勢，當缺陷(xian)走(zou)向(xiang)與磁(ci)化場(chang)方向(xiang)垂直時(shi)，幅(fu)值(zhi)達到最大值(zhi)。
從(cong)圖(tu)中還可以看出(chu)，隨著夾(jia)(jia)(jia)角(jiao)(jiao)α的不(bu)斷(duan)增(zeng)大(da)，BxB、B2和B分(fen)布寬(kuan)度均在不(bu)斷(duan)減小。進(jin)一(yi)步提取漏磁場分(fen)量B，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)點(dian)寬(kuan)度，繪制其與夾(jia)(jia)(jia)角(jiao)(jiao)α的關(guan)系曲(qu)線，如圖(tu)4-67所示。從(cong)圖(tu)中可以看出(chu)，隨著夾(jia)(jia)(jia)角(jiao)(jiao)α的增(zeng)大(da)，漏磁場分(fen)量B，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)點(dian)寬(kuan)度不(bu)斷(duan)變小；當夾(jia)(jia)(jia)角(jiao)(jiao)α較小時，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)點(dian)寬(kuan)度下降(jiang)較快(kuai)；當夾(jia)(jia)(jia)角(jiao)(jiao)α較大(da)時，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)點(dian)寬(kuan)度下降(jiang)緩(huan)慢。
由于磁(ci)力線經過斜向缺陷(xian)時基(ji)本沿著垂直(zhi)于缺陷(xian)方向通過，因此(ci)，提取(qu)路(lu)徑l與漏磁(ci)場(chang)分布方向會存(cun)在夾角，為此(ci)，將漏磁(ci)場(chang)變換到(dao)提取(qu)路(lu)徑l方向上，即
z≈z'/sino (4-31) 式中(zhong)，z＇為垂直于缺陷方向的坐標軸。
繪制漏(lou)磁場分量B，峰(feng)-峰(feng)值點寬(kuan)度(du)與(yu)1／sina之(zhi)間的關系(xi)曲線(xian)，如圖(tu)4-68所示。從圖(tu)中可以看出，峰(feng)-峰(feng)值點寬(kuan)度(du)與(yu)1／sina之(zhi)間成近似(si)正比(bi)關系(xi)，與(yu)式（4-31）所示的變換關系(xi)相(xiang)符。
2. 缺(que)陷走向(xiang)對漏磁場分布(bu)的影響
在鋼板上刻制不同走向(xiang)的(de)缺(que)(que)陷，并進行漏磁檢測(ce)試驗。鋼板的(de)長度、寬(kuan)度和厚度分別為(wei)750mm、100mm和10mm，并在其表面加工4個走向(xiang)不同的(de)缺(que)(que)陷，深度和寬(kuan)度分別為(wei)2mm和1.5mm，夾角α分別為(wei)20°、45°、70°和90°，如圖4-69所示(shi)。
磁(ci)化電流設置為5A且傳感(gan)器提(ti)離(li)值為1.0mm。將(jiang)鋼板以恒定速度0.5m／s通過檢測系統，使(shi)傳感(gan)器依次掃查缺陷Crk1、Ck2、Ck3和Crk4，并分(fen)別記錄漏磁(ci)場x、y、z軸分(fen)量檢測信號，如(ru)圖 4-70~圖 4-72所示。
從試驗結果可以看出，隨著夾角α的(de)不(bu)斷增大，漏磁場(chang)(chang)分(fen)量(liang)B，幅值呈(cheng)現先增大后減小的(de)趨勢，而漏磁場(chang)(chang)分(fen)量(liang)B，和B，則不(bu)斷增強，試驗結果與理論分(fen)析吻合。
從圖(tu)(tu)中(zhong)還(huan)可(ke)以看出(chu)，隨著夾角α的(de)不(bu)斷增大，檢(jian)測信號(hao)寬度(du)不(bu)斷減小。進(jin)一步提取缺陷Ck1、Ck2、Ck3和(he)Crk4漏磁場分量B，的(de)信號(hao)峰(feng)-峰(feng)值點寬度(du)，并(bing)繪制其與(yu)夾角α和(he)1／sina的(de)關系(xi)曲線，如圖(tu)(tu)4-73和(he)圖(tu)(tu)4-74所(suo)示。從圖(tu)(tu)中(zhong)可(ke)以看出(chu)，隨著夾角α的(de)不(bu)斷增大，B，信號(hao)峰(feng)-峰(feng)值點寬度(du)不(bu)斷減小，并(bing)與(yu)1／sina成近似正比關系(xi)，與(yu)仿(fang)真及理論(lun)分析(xi)結論(lun)相同。
二、消除(chu)缺陷走向影響的方法
不(bu)銹鋼管漏磁檢測分別采用軸向和周向磁化場激發周向和軸向裂紋產生漏磁場，因此，檢測系統對標準周向和軸向裂紋缺陷最為敏感，而45°斜向裂紋靈敏度最低。此外，檢測規程常以標準周向和軸向裂紋作為質量評判標準，從而容易導致斜向缺陷漏檢。由于具有靈敏度高、性能穩定和工藝簡單等優點，感應線圈是目前使用最為廣泛的漏磁檢測傳感器。磁場拾取系統一般以垂直缺陷作為傳感器敏感方向設計基準，從而感應線圈敏感方向會與斜向缺陷形成夾角，最終產生檢測信號幅值差異。為實現同尺寸斜向缺陷的一致性檢測與評價，需要根據感應線圈敏感方向與缺陷走向之間的夾角對檢測信號幅值差異的影響機制，提出合理的感應線圈布置方法。
1. 感應線圈與裂紋夾角對(dui)檢(jian)測信號的影(ying)響(xiang)
分(fen)析(xi)感(gan)(gan)(gan)(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)圈(quan)敏(min)(min)(min)感(gan)(gan)(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)與缺陷走向(xiang)(xiang)(xiang)夾(jia)角對漏磁檢(jian)測(ce)信號(hao)的(de)影響(xiang)。感(gan)(gan)(gan)(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)圈(quan)敏(min)(min)(min)感(gan)(gan)(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)也即感(gan)(gan)(gan)(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)圈(quan)長軸方向(xiang)(xiang)(xiang)，如(ru)圖4-75所示，感(gan)(gan)(gan)(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)圈(quan)敏(min)(min)(min)感(gan)(gan)(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)與試件(jian)(jian)軸向(xiang)(xiang)(xiang)垂直，當試件(jian)(jian)上存在不同走向(xiang)(xiang)(xiang)缺陷時，感(gan)(gan)(gan)(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)圈(quan)將與其形成(cheng)不同的(de)夾(jia)角，從而引起檢(jian)測(ce)信號(hao)幅值差異。
圖(tu)4-76所示為水(shui)平(ping)線圈與缺(que)(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)存(cun)在一定夾角(jiao)時的(de)漏磁場檢(jian)測原理。線圈長度為l，寬(kuan)度為2w，提離值為h，水(shui)平(ping)線圈敏感(gan)(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)與缺(que)(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)之間的(de)夾角(jiao)為β。建立如(ru)圖(tu)所示坐(zuo)標系（x，，缺(que)(que)x,y)陷(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)平(ping)行(xing)于(yu)y軸，缺(que)(que)陷(xian)漏磁場分布(bu)滿足磁偶極子模型，水(shui)平(ping)線圈運動方向(xiang)(xiang)與x軸平(ping)行(xing)。從圖(tu)中可(ke)以看出，當水(shui)平(ping)線圈敏感(gan)(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)與缺(que)(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)形成一定夾角(jiao)時，組成水(shui)平(ping)線圈的(de)四(si)(si)段導(dao)線均會產生感(gan)(gan)(gan)應電(dian)(dian)(dian)動勢，因此(ci)水(shui)平(ping)線圈整體輸出為四(si)(si)段導(dao)線感(gan)(gan)(gan)應電(dian)(dian)(dian)動勢之差。設四(si)(si)段導(dao)線L1、和L4產生的(de)感(gan)(gan)(gan)應電(dian)(dian)(dian)動勢輸出分別為e1e2和，則可(ke)獲得水(shui)平(ping)線圈感(gan)(gan)(gan)應電(dian)(dian)(dian)動勢輸出Δehorizontal為：
如圖4-77所示，進一步將四段導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian)交(jiao)界點(dian)沿x軸投影，將水平(ping)線(xian)(xian)圈分(fen)(fen)解(jie)為(wei)和(he)L6六段導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian)，其交(jiao)界點(dian)x軸坐標分(fen)(fen)別為(wei)x1、x2、x3、x4、x5和(he)此時(shi)，水平(ping)線(xian)(xian)圈09x感(gan)應(ying)電動勢為(wei)處于前端三段導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian)和(he)尾部三段導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian)感(gan)應(ying)電動勢之差
進一(yi)步設線(xian)(xian)圈(quan)寬度參數w=0.3253mm，線(xian)(xian)圈(quan)長度mm，水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)運行(xing)速度為1m／s，根(gen)據式（4-37），繪制水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)感(gan)(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)(shi)與夾(jia)(jia)角β的關系曲線(xian)(xian)，如圖4-79所示。從(cong)圖中(zhong)可以看出，隨著(zhu)夾(jia)(jia)角β不(bu)斷增大，水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)感(gan)(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)(shi)不(bu)斷減小；當(dang)水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)與缺(que)陷走向平(ping)(ping)行(xing)時(shi)感(gan)(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)(shi)幅(fu)值最大，當(dang)兩者(zhe)垂直時(shi)幾乎(hu)沒有感(gan)(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)(shi)輸出。
利用鋼(gang)板漏磁檢(jian)測試(shi)驗研究水平線(xian)圈(quan)敏感方(fang)向與(yu)缺陷(xian)走向夾角對檢(jian)測信(xin)號幅值(zhi)的(de)(de)影響，感應線(xian)圈(quan)的(de)(de)長度、寬(kuan)度和(he)高度分別(bie)為11mm、2mm和(he)2mm，線(xian)徑為0.13mm，共(gong)(gong)30匝，水平線(xian)圈(quan)中心提離值(zhi)h為1.5mm。一共(gong)(gong)進行(xing)四組試(shi)驗，使(shi)水平線(xian)圈(quan)與(yu)不同(tong)走向缺陷(xian)平行(xing)放置(zhi)進行(xing)檢(jian)測，如圖4-80所示。水平線(xian)圈(quan)以恒定速(su)度0.5m／s依次通過缺陷(xian)Crk1、Ck2、Ck3和(he)Cyk4獲得如圖4-81所示的(de)(de)檢(jian)測信(xin)號。
從圖4-81中可以(yi)(yi)(yi)看出，按不同方(fang)向布置的水(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈產生了不同的漏(lou)磁信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)輸(shu)出：當水(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈以(yi)(yi)(yi)90°方(fang)向依(yi)次(ci)(ci)(ci)掃(sao)(sao)過四(si)個(ge)缺(que)陷(xian)(xian)時(shi)，檢測信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)依(yi)次(ci)(ci)(ci)減小(xiao)，其中Ckt缺(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最(zui)大(da)，4缺(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最(zui)小(xiao)；當水(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈以(yi)(yi)(yi)70°方(fang)向依(yi)次(ci)(ci)(ci)掃(sao)(sao)過四(si)個(ge)缺(que)陷(xian)(xian)時(shi)，Ck2缺(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最(zui)大(da)，信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)次(ci)(ci)(ci)之，然(ran)后(hou)依(yi)次(ci)(ci)(ci)為(wei)Crk3和C,k4當水(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈以(yi)(yi)(yi)45°方(fang)向依(yi)次(ci)(ci)(ci)掃(sao)(sao)過四(si)個(ge)缺(que)陷(xian)(xian)時(shi)，Ck3缺(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)明(ming)顯增加，C,k4信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)有(you)所增加，而(er)Cukl和Ck2信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)均降(jiang)低(di)；當水(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈以(yi)(yi)(yi)20°方(fang)向依(yi)次(ci)(ci)(ci)掃(sao)(sao)過四(si)個(ge)缺(que)陷(xian)(xian)時(shi)，Ck4缺(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)增加，其余三個(ge)缺(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)都降(jiang)低(di)，而(er)且C,k1Crk2和C,k3信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)依(yi)次(ci)(ci)(ci)由小(xiao)到大(da)排列。
繪(hui)制不(bu)(bu)同(tong)(tong)走(zou)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)檢測(ce)信號(hao)峰值與水(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈布(bu)置方(fang)向(xiang)(xiang)的關系曲線(xian)，如(ru)圖4-82所示(shi)。從圖中可以(yi)看出(chu)，當水(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈以(yi)不(bu)(bu)同(tong)(tong)方(fang)向(xiang)(xiang)掃查同(tong)(tong)一(yi)缺(que)陷(xian)(xian)時將(jiang)產生不(bu)(bu)同(tong)(tong)的檢測(ce)信號(hao)幅(fu)值。當水(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈敏感(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)與缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)平(ping)行時，信號(hao)幅(fu)值最大；隨著兩者方(fang)向(xiang)(xiang)夾(jia)角的增大，信號(hao)幅(fu)值逐漸降(jiang)低。
圖(tu)4-83所(suo)示(shi)(shi)為垂直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)方向(xiang)與缺陷走(zou)(zou)(zou)向(xiang)存在一定夾角(jiao)時的漏磁場掃查原理(li)圖(tu)，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)長度為l，寬度為2w，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)中心提離值(zhi)為H，垂直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)方向(xiang)與缺陷走(zou)(zou)(zou)向(xiang)之間的夾角(jiao)為β。建立(li)如圖(tu)所(suo)示(shi)(shi)坐標系(xi)（x,y)），缺陷走(zou)(zou)(zou)向(xiang)平(ping)行于(yu)y軸(zhou)，垂直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)運動方向(xiang)與x軸(zhou)平(ping)行。
垂直線(xian)圈(quan)由四段導(dao)線(xian)L1、L2、L3和L組(zu)成，其感應電動勢輸出分(fen)別(bie)為e1e2、e3和e4，
設線(xian)圈(quan)(quan)(quan)寬度(du)參數w＝0.15mm，線(xian)圈(quan)(quan)(quan)長度(du)l＝12.5mm，垂(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)運(yun)l=12.行速度(du)為1.0m／s，根據式（4-42）繪制(zhi)垂(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)應(ying)電動(dong)(dong)勢(shi)(shi)與(yu)夾角(jiao)β的(de)關系曲線(xian)，如圖(tu)4-85所示。從圖(tu)中可(ke)以看(kan)出，隨著夾角(jiao)β的(de)不斷增大，垂(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)應(ying)電動(dong)(dong)勢(shi)(shi)不斷減小。當垂(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)方向與(yu)缺陷走向平行時，感(gan)應(ying)電動(dong)(dong)勢(shi)(shi)輸(shu)出最(zui)大；當兩者(zhe)垂(chui)直(zhi)時，幾乎沒有感(gan)應(ying)電動(dong)(dong)勢(shi)(shi)輸(shu)出。
采用與(yu)水平線圈(quan)相同(tong)的試驗方(fang)法，研究垂(chui)直(zhi)線圈(quan)敏感方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)夾角對漏磁檢(jian)測信號的影響(xiang)。將感應線圈(quan)垂(chui)直(zhi)擺放，垂(chui)直(zhi)線圈(quan)中心提離值H為2mm。同(tong)樣(yang)本試驗分(fen)為四組，分(fen)別使垂(chui)直(zhi)線圈(quan)以(yi)不(bu)同(tong)的布置方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)依次(ci)掃查四個(ge)缺(que)陷(xian)Ck1、Ck2、Ck3和Crk4，速度為0.5ms，如圖4-86所示(shi)，并獲得(de)不(bu)同(tong)走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)的信號幅值與(yu)垂(chui)直(zhi)線圈(quan)布置方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)的關(guan)系(xi)曲線，如圖4-87所示(shi)。
從圖4-87中(zhong)可以(yi)看出(chu)，當(dang)(dang)垂(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)以(yi)不(bu)同布置方(fang)向(xiang)掃(sao)(sao)查四(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時，檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)變化(hua)規(gui)律與水平線(xian)圈(quan)相(xiang)同：當(dang)(dang)垂(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)以(yi)90°方(fang)向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)(sao)過(guo)四(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時，檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)依(yi)(yi)次(ci)(ci)減小(xiao)(xiao)，其(qi)中(zhong)C，k1缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)(zui)大(da)，C4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)(zui)小(xiao)(xiao)；當(dang)(dang)垂(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)以(yi)70°方(fang)向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)(sao)過(guo)四(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時，缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)(zui)大(da)，C信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)次(ci)(ci)之(zhi)，然后依(yi)(yi)次(ci)(ci)為Ck3和C4k4；當(dang)(dang)垂(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)以(yi)45°方(fang)向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)(sao)過(guo)四(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時，C,k3缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)明(ming)顯增(zeng)加，C,k4信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)有所增(zeng)加，而Ck1和Ck2信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)均(jun)降低(di)；當(dang)(dang)垂(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)以(yi)20°方(fang)向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)(sao)過(guo)四(si)個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時，Crk4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)增(zeng)加，其(qi)余三個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)都(dou)降低(di)，而且Ck1、Crk2和Crk3信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)依(yi)(yi)次(ci)(ci)由小(xiao)(xiao)到(dao)大(da)排列(lie)。
繪(hui)制不同走向(xiang)缺陷(xian)(xian)檢測(ce)信號(hao)峰(feng)值(zhi)與(yu)垂(chui)直(zhi)線圈(quan)布置方向(xiang)的(de)(de)關系曲線，如(ru)圖4-88所示。從圖中可以(yi)看出，當垂(chui)直(zhi)線圈(quan)以(yi)不同布置方向(xiang)掃(sao)查同一缺陷(xian)(xian)時(shi)將產生不同的(de)(de)檢測(ce)信號(hao)幅值(zhi)。當垂(chui)直(zhi)線圈(quan)敏感方向(xiang)與(yu)缺陷(xian)(xian)走向(xiang)平行時(shi)，信號(hao)幅值(zhi)最大，隨(sui)著兩者(zhe)方向(xiang)夾(jia)角的(de)(de)增大，信號(hao)幅值(zhi)逐漸降低。
2. 多(duo)向性陣列感(gan)應線(xian)圈消(xiao)除(chu)方(fang)法(fa)
與(yu)標準缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)相(xiang)比(bi)，斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)檢測(ce)信(xin)號幅值更低的(de)原因有(you)：一(yi)(yi)方(fang)(fang)(fang)面，不(bu)(bu)銹鋼管漏磁(ci)檢測(ce)采用軸向(xiang)(xiang)(xiang)和(he)周向(xiang)(xiang)(xiang)復合磁(ci)化(hua)方(fang)(fang)(fang)式對不(bu)(bu)銹鋼管進行局部(bu)磁(ci)化(hua)，從(cong)而(er)導致與(yu)磁(ci)化(hua)方(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)形成夾(jia)角的(de)斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)場強度更低；另一(yi)(yi)方(fang)(fang)(fang)面，在缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)場拾(shi)取過(guo)程中，檢測(ce)線圈(quan)敏感方(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)會(hui)形成一(yi)(yi)定夾(jia)角，從(cong)而(er)降低缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)檢測(ce)信(xin)號的(de)幅值。為(wei)實現具有(you)不(bu)(bu)同走向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)同尺寸(cun)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)的(de)一(yi)(yi)致性檢測(ce)與(yu)評價，提出基于多向(xiang)(xiang)(xiang)性陣列感應線圈(quan)的(de)布(bu)置方(fang)(fang)(fang)法。水平線圈(quan)與(yu)垂直線圈(quan)布(bu)置方(fang)(fang)(fang)法相(xiang)同，以(yi)水平線圈(quan)作為(wei)消除方(fang)(fang)(fang)法的(de)闡述對象。
在(zai)實際生(sheng)產(chan)過程(cheng)中(zhong)(zhong)，當生(sheng)產(chan)工藝參數確定后，同批(pi)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)中(zhong)(zhong)自然缺(que)陷(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)往往大致(zhi)相同。如圖4-89所示，設鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)中(zhong)(zhong)存(cun)在(zai)斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)1，并與(yu)(yu)(yu)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)場(chang)(chang)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)(xing)成夾角(jiao)ao，由于(yu)在(zai)物料運輸過程(cheng)中(zhong)(zhong)可(ke)能(neng)出現鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)倒置(zhi)(zhi)，因(yin)此，斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)也可(ke)能(neng)會與(yu)(yu)(yu)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)場(chang)(chang)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)(xing)成夾角(jiao)ππ-α0，如斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)3。對(dui)此，在(zai)探頭內部布置(zhi)(zhi)多向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)性陣(zhen)列感(gan)應(ying)線(xian)圈S1、S2和S3，分別與(yu)(yu)(yu)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)場(chang)(chang)形(xing)(xing)成夾角(jiao)a1、α2和α3其中(zhong)(zhong)，第(di)一排陣(zhen)列感(gan)應(ying)線(xian)圈S，對(dui)斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)1進行(xing)掃查，根(gen)據水(shui)平(ping)線(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)缺(que)陷(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)夾角(jiao)對(dui)檢測信號幅值(zhi)的(de)影響規律，線(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)該與(yu)(yu)(yu)缺(que)陷(xian)1走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)行(xing)，即α1=α0；第(di)二排陣(zhen)列感(gan)應(ying)線(xian)圈S2用(yong)于(yu)檢測標準垂(chui)直缺(que)陷(xian)2和校驗設備狀(zhuang)態，因(yin)此線(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)垂(chui)直，即a2=90°第(di)三排陣(zhen)列感(gan)應(ying)線(xian)圈S3方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)缺(que)陷(xian)3走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)行(xing)，即α3=π-α0。
從而，通(tong)過多向(xiang)(xiang)(xiang)性陣列感應(ying)線(xian)圈布置方式可以最大限度地提高斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺陷(xian)(xian)的檢測信號幅值，并消除(chu)線(xian)圈敏感方向(xiang)(xiang)(xiang)與缺陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)夾角引起的檢測信號幅值差異。圖(tu)4-90所示(shi)為針對鋼管上(shang)有30°斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)自(zi)然缺陷(xian)(xian)而制(zhi)作的多向(xiang)(xiang)(xiang)性陣列感應(ying)線(xian)圈探頭芯。
在(zai)消除了水平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感方向(xiang)與缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)夾角引(yin)起的(de)檢測(ce)信號差異之后，需(xu)要(yao)進一步消除由于缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)帶來的(de)漏磁場(chang)強度(du)差異，為此對(dui)斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)檢測(ce)通道進行增益(yi)補償。陣(zhen)列感應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)S1、S2和(he)(he)S3分(fen)別(bie)通過斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)1、標準缺(que)陷(xian)(xian)2和(he)(he)斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)3之后輸出(chu)信號峰值(zhi)分(fen)別(bie)為e1、2和(he)(he)e3，設陣(zhen)列感應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)S1和(he)(he)S3增益(yi)補償參數分(fen)別(bie)為和(he)(he)a3，經補償后使得不同走(zou)(zou)向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)10具有相同的(de)信號幅(fu)值(zhi)。
