不銹鋼管自動化漏(lou)磁(ci)檢測系統一般采用復合磁化方式對不(bu)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(que)陷(xian)走向對漏磁場分布的影響
由(you)于(yu)軋制工藝不完(wan)善而產生的(de)鋼(gang)管(guan)自(zi)然缺(que)陷(xian)一般與軸線成一定斜(xie)角。與標(biao)(biao)準(zhun)橫(heng)、縱向缺(que)陷(xian)相(xiang)比，斜(xie)向缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場強度更低(di)。斜(xie)向缺(que)陷(xian)是不銹鋼(gang)管(guan)生產過程中最為(wei)常見的(de)一種缺(que)陷(xian)，但在實際檢測過程中往往以標(biao)(biao)準(zhun)垂(chui)直缺(que)陷(xian)作為(wei)評判(pan)標(biao)(biao)準(zhun)，從而容易造成斜(xie)向缺(que)陷(xian)的(de)漏檢。為(wei)實現對具有不同(tong)走向的(de)同(tong)尺(chi)寸缺(que)陷(xian)的(de)一致(zhi)性檢測與評價(jia)，必須提出相(xiang)應的(de)漏磁(ci)(ci)場差(cha)異消(xiao)除方法。
1. 斜向(xiang)缺陷的(de)漏(lou)磁場分布(bu)特(te)性
圖4-58所(suo)示缺(que)陷(xian)(xian)分別為用于校驗(yan)設(she)備的(de)標準人工刻槽(cao)和鋼管(guan)軋(ya)制(zhi)過程中形成的(de)自然斜向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)。與標準刻槽(cao)相比，斜向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)與磁化場之間存在(zai)一(yi)定傾(qing)斜夾角(jiao)，會導致相同尺寸斜向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)的(de)漏(lou)磁場強度更(geng)低，從而容易形成漏(lou)檢。
建立(li)如(ru)圖4-59所示的斜向缺(que)(que)陷(xian)漏磁場分(fen)析模型，缺(que)(que)陷(xian)1、缺(que)(que)陷(xian)2和(he)缺(que)(que)陷(xian)3依次與磁化場B。形成夾角a1、α2和(he)3，深度(du)和(he)寬(kuan)度(du)分(fen)別為d和(he)2b，并形成漏磁場分(fen)布B2和(he)B3。
當缺(que)陷走(zou)向(xiang)(xiang)垂(chui)直于磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)方(fang)向(xiang)(xiang)時(shi)(shi)，由于在磁(ci)(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)上缺(que)陷左右兩側磁(ci)(ci)介質具有完全對(dui)稱(cheng)性，漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)可簡化(hua)為(y,z)二維(wei)模型；但如果缺(que)陷走(zou)向(xiang)(xiang)與磁(ci)(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)不垂(chui)直，此時(shi)(shi)，缺(que)陷左右兩側磁(ci)(ci)介質在磁(ci)(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)上不對(dui)稱(cheng)，會對(dui)磁(ci)(ci)力線(xian)路徑(jing)造成擾動(dong)，從而形成三維(wei)空間分布的(de)非對(dui)稱(cheng)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)。
以缺(que)陷(xian)(xian)兩(liang)(liang)側面上P1、P2和P3點作為(wei)研究對(dui)象(xiang)，分析缺(que)陷(xian)(xian)兩(liang)(liang)側面磁(ci)(ci)勢分布。圖4-60a所示為(wei)斜向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)場分析模(mo)型，根據磁(ci)(ci)路原理(li)，沿著磁(ci)(ci)力線路徑分布的P1、P2和P3處磁(ci)(ci)勢Uml、Um2和Um3滿足如下(xia)關系式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因此(ci)，磁(ci)化場磁(ci)通量達(da)到1點時會產生分流，一部(bu)分磁(ci)通量2會沿著平行于(yu)缺陷Φ方(fang)向達(da)到磁(ci)勢更低的P2點，而剩余部(bu)分磁(ci)通量則經過缺陷到達(da)P3點，從而形成漏磁(ci)場B1，根據磁路的基(ji)爾霍夫(fu)第一定律，磁通量滿足以下關系式：
建(jian)立(li)如(ru)(ru)(ru)圖4-61所示(shi)的(de)(de)仿(fang)真模型，計算缺陷走向對漏磁(ci)場分布(bu)的(de)(de)影(ying)響(xiang)。測(ce)試鋼板的(de)(de)長、寬和(he)(he)高(gao)分別(bie)為500mm、100mm和(he)(he)10mm，鋼管(guan)材(cai)質為25鋼。穿(chuan)過式(shi)磁(ci)化線圈(quan)內腔寬度(du)和(he)(he)高(gao)度(du)分別(bie)116mm和(he)(he)12mm，外輪廓寬度(du)和(he)(he)高(gao)度(du)分別(bie)為216mm和(he)(he)112mm，線圈(quan)厚度(du)為100mm，，方向如(ru)(ru)(ru)圖所示(shi)。漏磁(ci)場提取路(lu)徑l位(wei)于鋼板上方中心位(wei)置(zhi)處，提離值為1.0mm，并建(jian)立(li)如(ru)(ru)(ru)圖所示(shi)坐標系(x,y,z)
當α=90°以及(ji)α=60°時計(ji)算缺(que)(que)陷漏磁(ci)場矢量分(fen)布(bu)，如(ru)圖4-62所示(shi)。當缺(que)(que)陷走向(xiang)(xiang)與(yu)磁(ci)化(hua)(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)垂直時，所有磁(ci)力(li)(li)線均垂直通(tong)(tong)過缺(que)(que)陷，如(ru)圖4-62a所示(shi)；當缺(que)(que)陷走向(xiang)(xiang)與(yu)磁(ci)化(hua)(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)存在一定夾角時，一部分(fen)磁(ci)力(li)(li)線沿著平行于缺(que)(que)陷方(fang)向(xiang)(xiang)分(fen)布(bu)，其余部分(fen)磁(ci)力(li)(li)線則沿著近似垂直于缺(que)(que)陷方(fang)向(xiang)(xiang)通(tong)(tong)過，如(ru)圖4-62b所示(shi)。
采用圖4-61所示的模型，夾角α分別(bie)取0°、15°、30°、45°、60°和75°，沿路徑l提(ti)取磁場分量(liang)Bx、By、、B2以及磁通量(liang)密度B，并繪制(zhi)成如圖4-63～圖4-66所示的關(guan)系曲(qu)線(xian)。
從圖(tu)4-63中可以看出，隨(sui)著(zhu)(zhu)夾(jia)角(jiao)α的增大，漏磁場分(fen)量B2幅值(zhi)呈(cheng)現先增大后減(jian)小(xiao)的規律。從圖(tu)4-64～圖(tu)4-66中可以看出，隨(sui)著(zhu)(zhu)夾(jia)角(jiao)α的不(bu)斷增大，By、和磁通(tong)量密(mi)度B幅值(zhi)均(jun)呈(cheng)不(bu)斷上升趨勢，當(dang)缺(que)陷走向與磁化場方向垂直時(shi)，幅值(zhi)達到最大值(zhi)。
從圖中還可(ke)以(yi)看出，隨(sui)著夾(jia)角(jiao)(jiao)(jiao)α的(de)不斷(duan)增大(da)，BxB、B2和B分(fen)布寬(kuan)度(du)(du)均在不斷(duan)減(jian)小。進一步提(ti)取(qu)漏(lou)磁場分(fen)量B，峰-峰值(zhi)點寬(kuan)度(du)(du)，繪制其(qi)與夾(jia)角(jiao)(jiao)(jiao)α的(de)關系曲線，如圖4-67所示。從圖中可(ke)以(yi)看出，隨(sui)著夾(jia)角(jiao)(jiao)(jiao)α的(de)增大(da)，漏(lou)磁場分(fen)量B，峰-峰值(zhi)點寬(kuan)度(du)(du)不斷(duan)變(bian)小；當(dang)夾(jia)角(jiao)(jiao)(jiao)α較小時(shi)，峰-峰值(zhi)點寬(kuan)度(du)(du)下降較快；當(dang)夾(jia)角(jiao)(jiao)(jiao)α較大(da)時(shi)，峰-峰值(zhi)點寬(kuan)度(du)(du)下降緩慢。
由(you)于磁力線(xian)經過斜向缺(que)陷時基本沿著垂(chui)直于缺(que)陷方(fang)向通(tong)過，因此，提取路徑(jing)l與漏磁場(chang)分布方(fang)向會存在夾角，為此，將漏磁場(chang)變(bian)換到提取路徑(jing)l方(fang)向上，即(ji)
z≈z'/sino (4-31) 式中，z＇為垂直于缺陷方向的(de)坐標軸。
繪制(zhi)漏磁場分(fen)量B，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點寬(kuan)度與1／sina之(zhi)間的關系(xi)曲線(xian)，如圖4-68所(suo)示。從圖中可以看(kan)出，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點寬(kuan)度與1／sina之(zhi)間成近似正比(bi)關系(xi)，與式（4-31）所(suo)示的變換關系(xi)相符(fu)。
2. 缺陷走向對漏磁場分布的影響
在鋼(gang)板(ban)上刻制不同走(zou)向的缺(que)陷(xian)，并(bing)進(jin)行漏磁檢測試驗。鋼(gang)板(ban)的長度(du)、寬度(du)和厚度(du)分(fen)別(bie)為(wei)750mm、100mm和10mm，并(bing)在其(qi)表(biao)面加工4個走(zou)向不同的缺(que)陷(xian)，深度(du)和寬度(du)分(fen)別(bie)為(wei)2mm和1.5mm，夾角α分(fen)別(bie)為(wei)20°、45°、70°和90°，如圖4-69所示。
磁化(hua)電流(liu)設置為(wei)5A且傳感(gan)器提離值為(wei)1.0mm。將鋼(gang)板以恒定速度0.5m／s通過檢(jian)(jian)測系統，使傳感(gan)器依次掃查缺陷Crk1、Ck2、Ck3和Crk4，并分別記錄漏磁場x、y、z軸分量檢(jian)(jian)測信號(hao)，如(ru)圖 4-70~圖 4-72所示。
從(cong)試驗結(jie)果可以看出，隨著夾(jia)角α的不(bu)斷增(zeng)大，漏(lou)磁場分量(liang)B，幅(fu)值呈現先(xian)增(zeng)大后(hou)減小的趨勢，而漏(lou)磁場分量(liang)B，和B，則不(bu)斷增(zeng)強，試驗結(jie)果與理論分析吻合。
從(cong)圖中還(huan)可以(yi)看出，隨著(zhu)夾角α的不(bu)斷增大，檢測信號(hao)(hao)寬(kuan)度不(bu)斷減(jian)(jian)小。進(jin)一步(bu)提取(qu)缺(que)陷Ck1、Ck2、Ck3和Crk4漏磁(ci)場分量B，的信號(hao)(hao)峰-峰值點寬(kuan)度，并繪制(zhi)其(qi)與(yu)夾角α和1／sina的關(guan)系曲線，如(ru)圖4-73和圖4-74所示。從(cong)圖中可以(yi)看出，隨著(zhu)夾角α的不(bu)斷增大，B，信號(hao)(hao)峰-峰值點寬(kuan)度不(bu)斷減(jian)(jian)小，并與(yu)1／sina成近似正比關(guan)系，與(yu)仿(fang)真及理論(lun)分析結論(lun)相同。
二、消除(chu)缺陷(xian)走向影響的方法
不銹(xiu)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(gan)應線圈與裂(lie)紋夾角(jiao)對(dui)檢測信號的影響(xiang)
分析感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏(min)感(gan)方(fang)向(xiang)與缺(que)陷走向(xiang)夾角(jiao)對漏磁檢(jian)測(ce)信號(hao)(hao)的(de)影響(xiang)。感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏(min)感(gan)方(fang)向(xiang)也即感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)長(chang)軸(zhou)方(fang)向(xiang)，如圖4-75所示，感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏(min)感(gan)方(fang)向(xiang)與試(shi)件軸(zhou)向(xiang)垂直(zhi)，當試(shi)件上存在不同走向(xiang)缺(que)陷時(shi)，感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)將與其形成不同的(de)夾角(jiao)，從而引起檢(jian)測(ce)信號(hao)(hao)幅值差異。
圖4-76所(suo)示為水平(ping)線圈(quan)與缺(que)(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)存在一定(ding)夾角(jiao)(jiao)時的漏磁(ci)場檢(jian)測(ce)原(yuan)理(li)。線圈(quan)長度(du)為l，寬度(du)為2w，提離值為h，水平(ping)線圈(quan)敏感(gan)(gan)方向(xiang)與缺(que)(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)之間的夾角(jiao)(jiao)為β。建立如圖所(suo)示坐標系（x，，缺(que)(que)x,y)陷(xian)(xian)走向(xiang)平(ping)行于(yu)y軸，缺(que)(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)場分布滿足(zu)磁(ci)偶極子(zi)模(mo)型，水平(ping)線圈(quan)運(yun)動(dong)(dong)方向(xiang)與x軸平(ping)行。從圖中可以看出，當水平(ping)線圈(quan)敏感(gan)(gan)方向(xiang)與缺(que)(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)形成一定(ding)夾角(jiao)(jiao)時，組成水平(ping)線圈(quan)的四(si)段導線均會產(chan)生感(gan)(gan)應電(dian)動(dong)(dong)勢，因此水平(ping)線圈(quan)整(zheng)體輸出為四(si)段導線感(gan)(gan)應電(dian)動(dong)(dong)勢之差(cha)。設四(si)段導線L1、和(he)L4產(chan)生的感(gan)(gan)應電(dian)動(dong)(dong)勢輸出分別為e1e2和(he)，則可獲得水平(ping)線圈(quan)感(gan)(gan)應電(dian)動(dong)(dong)勢輸出Δehorizontal為：
如圖4-77所示，進一步將(jiang)四(si)段導線交(jiao)界點沿x軸投影，將(jiang)水(shui)(shui)平(ping)線圈分解(jie)為和L6六段導線，其交(jiao)界點x軸坐標(biao)分別為x1、x2、x3、x4、x5和此時，水(shui)(shui)平(ping)線圈09x感應電動勢為處于前端三段導線和尾部三段導線感應電動勢之差
進(jin)一步設(she)線(xian)圈(quan)(quan)寬度(du)(du)(du)參數(shu)w=0.3253mm，線(xian)圈(quan)(quan)長度(du)(du)(du)mm，水平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)運行速度(du)(du)(du)為1m／s，根(gen)據式（4-37），繪制水平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)感(gan)(gan)應(ying)電動(dong)勢與夾角(jiao)β的關系(xi)曲線(xian)，如圖(tu)4-79所示。從圖(tu)中可以(yi)看出，隨著夾角(jiao)β不斷(duan)增大，水平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)感(gan)(gan)應(ying)電動(dong)勢不斷(duan)減小(xiao)；當水平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)與缺(que)陷(xian)走向平(ping)行時(shi)感(gan)(gan)應(ying)電動(dong)勢幅值(zhi)最大，當兩者垂(chui)直時(shi)幾乎沒(mei)有感(gan)(gan)應(ying)電動(dong)勢輸出。
利用鋼板(ban)漏磁檢測(ce)試驗研(yan)究(jiu)水平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)敏感方向與缺陷(xian)走向夾(jia)角對檢測(ce)信號(hao)幅(fu)值(zhi)的(de)影響，感應線(xian)(xian)圈(quan)的(de)長度(du)(du)、寬度(du)(du)和(he)高度(du)(du)分別為11mm、2mm和(he)2mm，線(xian)(xian)徑為0.13mm，共30匝，水平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)中心(xin)提離(li)值(zhi)h為1.5mm。一共進(jin)行四(si)組試驗，使水平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)與不(bu)同(tong)走向缺陷(xian)平(ping)行放置進(jin)行檢測(ce)，如圖4-80所(suo)示。水平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)以恒定速度(du)(du)0.5m／s依次通過缺陷(xian)Crk1、Ck2、Ck3和(he)Cyk4獲得如圖4-81所(suo)示的(de)檢測(ce)信號(hao)。
從圖4-81中可以(yi)(yi)看出，按不(bu)同方(fang)向(xiang)(xiang)布置的水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)產生了(le)不(bu)同的漏磁信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)輸(shu)出：當水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)(yi)90°方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)陷(xian)(xian)時，檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)依(yi)(yi)次(ci)(ci)減小，其(qi)中Ckt缺(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)最(zui)(zui)大，4缺(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)最(zui)(zui)小；當水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)(yi)70°方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)陷(xian)(xian)時，Ck2缺(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)最(zui)(zui)大，信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)次(ci)(ci)之(zhi)，然后依(yi)(yi)次(ci)(ci)為Crk3和C,k4當水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)(yi)45°方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)陷(xian)(xian)時，Ck3缺(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)明(ming)顯增加(jia)，C,k4信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)有(you)所(suo)增加(jia)，而Cukl和Ck2信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)均降低；當水(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)(yi)20°方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)陷(xian)(xian)時，Ck4缺(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)增加(jia)，其(qi)余三個(ge)缺(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)都降低，而且C,k1Crk2和C,k3信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)依(yi)(yi)次(ci)(ci)由小到大排列。
繪制(zhi)不(bu)同(tong)走向(xiang)缺(que)陷檢測信(xin)號(hao)(hao)峰(feng)值(zhi)(zhi)(zhi)與(yu)水(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)布置方(fang)向(xiang)的關(guan)系曲(qu)線(xian)，如圖(tu)4-82所示(shi)。從圖(tu)中可以看出，當水(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)以不(bu)同(tong)方(fang)向(xiang)掃查(cha)同(tong)一缺(que)陷時(shi)將產生(sheng)不(bu)同(tong)的檢測信(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)。當水(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)敏感(gan)方(fang)向(xiang)與(yu)缺(que)陷走向(xiang)平(ping)行時(shi)，信(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最大；隨著兩者方(fang)向(xiang)夾(jia)角(jiao)的增大，信(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)逐漸(jian)降低。
圖(tu)4-83所示(shi)為垂直線(xian)圈(quan)敏(min)感方向(xiang)與缺(que)陷走向(xiang)存在一定(ding)夾角時的漏磁場(chang)掃查原理圖(tu)，線(xian)圈(quan)長度為l，寬(kuan)度為2w，線(xian)圈(quan)中(zhong)心提離值為H，垂直線(xian)圈(quan)敏(min)感方向(xiang)與缺(que)陷走向(xiang)之間的夾角為β。建立如圖(tu)所示(shi)坐標系（x,y)），缺(que)陷走向(xiang)平(ping)行于(yu)y軸，垂直線(xian)圈(quan)運動方向(xiang)與x軸平(ping)行。
垂直線圈由四段(duan)導線L1、L2、L3和L組(zu)成(cheng)，其感應(ying)電動(dong)勢(shi)輸出(chu)分別為e1e2、e3和e4，
設線(xian)圈(quan)寬度(du)參數w＝0.15mm，線(xian)圈(quan)長度(du)l＝12.5mm，垂(chui)(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)運(yun)l=12.行速度(du)為1.0m／s，根據式（4-42）繪制垂(chui)(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)感(gan)(gan)應電(dian)(dian)動勢與夾角β的關系曲線(xian)，如圖(tu)4-85所示。從圖(tu)中可以看出(chu)(chu)，隨(sui)著(zhu)夾角β的不斷增大，垂(chui)(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)感(gan)(gan)應電(dian)(dian)動勢不斷減小(xiao)。當(dang)垂(chui)(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)向與缺(que)陷走向平行時，感(gan)(gan)應電(dian)(dian)動勢輸(shu)出(chu)(chu)最大；當(dang)兩者(zhe)垂(chui)(chui)(chui)直(zhi)時，幾乎(hu)沒有感(gan)(gan)應電(dian)(dian)動勢輸(shu)出(chu)(chu)。
采(cai)用與(yu)水平線圈(quan)相同的試驗方(fang)法，研究垂(chui)直線圈(quan)敏感方(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)缺陷走向(xiang)(xiang)夾角對漏磁檢測信號(hao)的影響。將感應線圈(quan)垂(chui)直擺放，垂(chui)直線圈(quan)中心提離值H為2mm。同樣(yang)本試驗分(fen)(fen)為四組，分(fen)(fen)別使垂(chui)直線圈(quan)以不同的布置(zhi)(zhi)方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)次掃(sao)查四個缺陷Ck1、Ck2、Ck3和(he)Crk4，速(su)度為0.5ms，如(ru)圖(tu)4-86所示(shi)，并獲(huo)得(de)不同走向(xiang)(xiang)缺陷的信號(hao)幅值與(yu)垂(chui)直線圈(quan)布置(zhi)(zhi)方(fang)向(xiang)(xiang)的關系(xi)曲(qu)線，如(ru)圖(tu)4-87所示(shi)。
從圖(tu)4-87中可以(yi)(yi)(yi)看(kan)出，當(dang)垂(chui)直(zhi)線(xian)圈以(yi)(yi)(yi)不同布置(zhi)方(fang)向(xiang)(xiang)掃(sao)查四(si)個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，檢測信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)變化規律與水平線(xian)圈相(xiang)同：當(dang)垂(chui)直(zhi)線(xian)圈以(yi)(yi)(yi)90°方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過四(si)個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，檢測信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)依(yi)(yi)次(ci)(ci)減小(xiao)，其中C，k1缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最大，C4缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最小(xiao)；當(dang)垂(chui)直(zhi)線(xian)圈以(yi)(yi)(yi)70°方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過四(si)個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最大，C信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)次(ci)(ci)之，然后(hou)依(yi)(yi)次(ci)(ci)為Ck3和C4k4；當(dang)垂(chui)直(zhi)線(xian)圈以(yi)(yi)(yi)45°方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過四(si)個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，C,k3缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)明顯增(zeng)加(jia)，C,k4信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)有(you)所(suo)增(zeng)加(jia)，而Ck1和Ck2信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)均(jun)降(jiang)低；當(dang)垂(chui)直(zhi)線(xian)圈以(yi)(yi)(yi)20°方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過四(si)個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，Crk4缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)增(zeng)加(jia)，其余(yu)三個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)都降(jiang)低，而且Ck1、Crk2和Crk3信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)依(yi)(yi)次(ci)(ci)由(you)小(xiao)到(dao)大排(pai)列。
繪制(zhi)不(bu)同走向(xiang)缺(que)陷檢測(ce)信(xin)號峰值(zhi)(zhi)與(yu)(yu)垂直線(xian)圈布(bu)置(zhi)方(fang)(fang)向(xiang)的關系曲線(xian)，如(ru)圖4-88所(suo)示。從(cong)圖中可以看出，當(dang)垂直線(xian)圈以不(bu)同布(bu)置(zhi)方(fang)(fang)向(xiang)掃(sao)查(cha)同一(yi)缺(que)陷時(shi)將產生不(bu)同的檢測(ce)信(xin)號幅(fu)值(zhi)(zhi)。當(dang)垂直線(xian)圈敏感方(fang)(fang)向(xiang)與(yu)(yu)缺(que)陷走向(xiang)平行時(shi)，信(xin)號幅(fu)值(zhi)(zhi)最大，隨著兩者方(fang)(fang)向(xiang)夾角(jiao)的增大，信(xin)號幅(fu)值(zhi)(zhi)逐(zhu)漸降低(di)。
2. 多向(xiang)性陣列感應線圈消(xiao)除方法
與(yu)標準缺(que)(que)陷相比，斜(xie)向(xiang)缺(que)(que)陷檢(jian)(jian)(jian)測信號(hao)幅(fu)值(zhi)更低(di)的(de)(de)(de)原(yuan)因有(you)：一(yi)方(fang)(fang)面(mian)(mian)，不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)漏磁(ci)檢(jian)(jian)(jian)測采用軸向(xiang)和周(zhou)向(xiang)復合磁(ci)化(hua)方(fang)(fang)式(shi)對不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)進(jin)行(xing)局部(bu)磁(ci)化(hua)，從(cong)而(er)導致與(yu)磁(ci)化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)形成夾(jia)(jia)角(jiao)的(de)(de)(de)斜(xie)向(xiang)缺(que)(que)陷漏磁(ci)場(chang)(chang)強度(du)更低(di)；另(ling)一(yi)方(fang)(fang)面(mian)(mian)，在缺(que)(que)陷漏磁(ci)場(chang)(chang)拾取過程中，檢(jian)(jian)(jian)測線圈(quan)(quan)敏感方(fang)(fang)向(xiang)與(yu)斜(xie)向(xiang)缺(que)(que)陷會形成一(yi)定(ding)夾(jia)(jia)角(jiao)，從(cong)而(er)降低(di)缺(que)(que)陷檢(jian)(jian)(jian)測信號(hao)的(de)(de)(de)幅(fu)值(zhi)。為實現具有(you)不(bu)同走向(xiang)的(de)(de)(de)同尺寸缺(que)(que)陷的(de)(de)(de)一(yi)致性檢(jian)(jian)(jian)測與(yu)評價，提出基于多向(xiang)性陣列感應線圈(quan)(quan)的(de)(de)(de)布置方(fang)(fang)法(fa)。水(shui)平(ping)線圈(quan)(quan)與(yu)垂直線圈(quan)(quan)布置方(fang)(fang)法(fa)相同，以水(shui)平(ping)線圈(quan)(quan)作(zuo)為消除方(fang)(fang)法(fa)的(de)(de)(de)闡述對象。
在(zai)(zai)實(shi)際生產(chan)(chan)過程(cheng)中，當生產(chan)(chan)工藝參數(shu)確定后(hou)，同批鋼(gang)(gang)(gang)管中自(zi)然缺(que)(que)(que)陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)往(wang)往(wang)大致(zhi)相(xiang)同。如圖(tu)4-89所示，設(she)鋼(gang)(gang)(gang)管中存在(zai)(zai)斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)1，并(bing)與(yu)(yu)磁(ci)化(hua)場(chang)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成夾角(jiao)ao，由于在(zai)(zai)物料(liao)運輸過程(cheng)中可能(neng)出現鋼(gang)(gang)(gang)管方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)倒置，因此，斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)也可能(neng)會與(yu)(yu)磁(ci)化(hua)場(chang)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成夾角(jiao)ππ-α0，如斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)3。對此，在(zai)(zai)探頭內部布置多向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)性陣(zhen)列感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)S1、S2和S3，分別與(yu)(yu)磁(ci)化(hua)場(chang)形(xing)成夾角(jiao)a1、α2和α3其(qi)中，第(di)一(yi)排陣(zhen)列感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)S，對斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)1進(jin)行(xing)掃查，根(gen)據水平線(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)夾角(jiao)對檢測(ce)信號幅值的影響(xiang)規律，線(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)該(gai)與(yu)(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)1走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平行(xing)，即α1=α0；第(di)二排陣(zhen)列感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)S2用于檢測(ce)標準垂(chui)直(zhi)缺(que)(que)(que)陷(xian)2和校驗(yan)設(she)備(bei)狀態，因此線(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)磁(ci)化(hua)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)垂(chui)直(zhi)，即a2=90°第(di)三排陣(zhen)列感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)S3方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)3走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平行(xing)，即α3=π-α0。
從而，通過多向(xiang)(xiang)性陣列(lie)感(gan)應線圈(quan)(quan)(quan)布置方(fang)(fang)式(shi)可以最大限度地(di)提高(gao)斜向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)的檢測信(xin)(xin)號(hao)幅值，并(bing)消除線圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與缺(que)(que)陷(xian)走向(xiang)(xiang)夾角引起的檢測信(xin)(xin)號(hao)幅值差異。圖4-90所示(shi)為(wei)針對鋼管上(shang)有30°斜向(xiang)(xiang)自然缺(que)(que)陷(xian)而制作的多向(xiang)(xiang)性陣列(lie)感(gan)應線圈(quan)(quan)(quan)探(tan)頭(tou)芯(xin)。
在消除了水平線(xian)圈敏感(gan)方向與(yu)缺(que)陷(xian)走(zou)向夾角(jiao)引(yin)起(qi)的(de)檢(jian)測信號差異之(zhi)后(hou)，需要(yao)進(jin)一步消除由于缺(que)陷(xian)走(zou)向帶來的(de)漏磁場強度差異，為此對斜(xie)向缺(que)陷(xian)檢(jian)測通道進(jin)行(xing)增(zeng)益補(bu)償。陣(zhen)列感(gan)應(ying)線(xian)圈S1、S2和(he)(he)S3分(fen)別通過斜(xie)向缺(que)陷(xian)1、標準缺(que)陷(xian)2和(he)(he)斜(xie)向缺(que)陷(xian)3之(zhi)后(hou)輸出信號峰值分(fen)別為e1、2和(he)(he)e3，設陣(zhen)列感(gan)應(ying)線(xian)圈S1和(he)(he)S3增(zeng)益補(bu)償參(can)數分(fen)別為和(he)(he)a3，經補(bu)償后(hou)使得不同走(zou)向缺(que)陷(xian)10具(ju)有相同的(de)信號幅值。
