在不銹鋼管高速漏磁檢測實施過程中，感生磁場引起了不銹鋼管中磁化狀態的差異，進而產生不同的缺陷漏磁場，導致檢測設備誤判或者漏判。消除這一影響的目的，就是讓同尺寸缺陷產生同樣的漏磁檢測信號，以實現鋼管質量的一致性評價。
一、管體漏(lou)磁場(chang)差異消除方(fang)法
不銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)橫向(xiang)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)(ce)系統(tong)主要由(you)穿過式磁(ci)化線圈(quan)和位于線圈(quan)內(nei)部(bu)的(de)探頭(tou)陣列組(zu)成。在鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)通過檢(jian)測(ce)(ce)系統(tong)時(shi)(shi)(shi)，探頭(tou)陣列中(zhong)某一個傳感(gan)單元對局部(bu)缺(que)陷(xian)的(de)掃查(cha)具有隨機性，因此必須(xu)保(bao)證探頭(tou)中(zhong)所有傳感(gan)單元掃查(cha)同(tong)尺寸缺(que)陷(xian)時(shi)(shi)(shi)獲得相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)檢(jian)測(ce)(ce)信號(hao)。當(dang)(dang)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)高(gao)速運行時(shi)(shi)(shi)，感(gan)生磁(ci)場會使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)磁(ci)化狀態呈(cheng)現不均勻(yun)，離開區(qu)(qu)(qu)磁(ci)感(gan)應強(qiang)度(du)大于進(jin)入(ru)區(qu)(qu)(qu)磁(ci)感(gan)應強(qiang)度(du)。如圖(tu)5-18所示(shi)，檢(jian)測(ce)(ce)區(qu)(qu)(qu)域(yu)內(nei)依次分布(bu)四個尺寸相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)橫向(xiang)缺(que)陷(xian)，其中(zhong)C2和C21位于進(jin)入(ru)區(qu)(qu)(qu)，和位于離開區(qu)(qu)(qu)。當(dang)(dang)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)運行速度(du)較(jiao)低時(shi)(shi)(shi)，感(gan)生磁(ci)場對鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)磁(ci)化狀態的(de)影響可以忽(hu)略。此時(shi)(shi)(shi)，磁(ci)化場關于線圈(quan)中(zhong)心對稱分布(bu)，檢(jian)測(ce)(ce)區(qu)(qu)(qu)域(yu)內(nei)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)磁(ci)感(gan)應強(qiang)度(du)差異較(jiao)小，C2、C21、C22和C23生的(de)漏(lou)磁(ci)場強(qiang)度(du)B2、B21、B22和B23基本相(xiang)(xiang)同(tong)。
隨著(zhu)檢測速度的不斷提高，不銹鋼管(guan)離開區(qu)(qu)磁(ci)(ci)感應強度逐漸大(da)于進入區(qu)(qu)，從而導致位于離開區(qu)(qu)的缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)場強度大(da)于位于進入區(qu)(qu)的缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)場強度，感(gan)(gan)生磁(ci)場造成處于(yu)不同空間位置對應傳感(gan)(gan)器單(dan)元(yuan)檢(jian)測到(dao)了不一致的(de)缺陷漏磁(ci)場信號(hao)。消除(chu)(chu)管體缺陷漏磁(ci)場差(cha)異有兩種途徑：一方面，可(ke)以通過消除(chu)(chu)鋼管中的(de)感(gan)(gan)生渦流(liu)來消除(chu)(chu)磁(ci)化狀態的(de)差(cha)異；另一方面，還可(ke)采(cai)取修正傳感(gan)(gan)單(dan)元(yuan)的(de)增益使檢(jian)測信號(hao)達到(dao)一致。由于(yu)鋼管內產生的(de)感(gan)(gan)生渦流(liu)無法消除(chu)(chu)，為此，提(ti)出通過修正陣列傳感(gan)(gan)單(dan)元(yuan)增益來消除(chu)(chu)同尺寸缺陷產生的(de)漏磁(ci)信號(hao)差(cha)異，如(ru)圖5-19所示(shi)。
在不(bu)銹鋼管中部刻制標(biao)定(ding)圓環作為(wei)標(biao)定(ding)信號的管體漏磁場差(cha)異(yi)消除方法示意(yi)圖源，將鋼管以(yi)穩定(ding)速度依次通過n個檢測傳感器單元S1、S2、S，時，圓環產生的漏磁場信號分(fen)別(bie)為(wei)設陣(zhen)列傳感器單元增(zeng)益(yi)修正參(can)數分(fen)別(bie)為(wei)a1、a2、、a;、、an,且Vs為(wei)標(biao)定(ding)參(can)考幅0"SA值。進一步可獲得(de)陣(zhen)列傳感單元增(zeng)益(yi)修正參(can)數。
在基于(yu)陣列(lie)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)單元(yuan)增(zeng)(zeng)益(yi)修(xiu)(xiu)正(zheng)(zheng)的(de)(de)管(guan)體漏(lou)磁場差(cha)異消除方法(fa)中，刻制(zhi)有(you)標定(ding)圓(yuan)環(huan)(huan)的(de)(de)鋼管(guan)以穩定(ding)速(su)度通過(guo)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)探頭時，標定(ding)信號源(yuan)具有(you)單一性并能夠(gou)一次性遍歷(li)每個傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)單元(yuan)。由于(yu)感(gan)(gan)生(sheng)渦流(liu)磁場的(de)(de)作用使得管(guan)體形成了非(fei)均勻(yun)的(de)(de)磁感(gan)(gan)應強度，從而導致圓(yuan)環(huan)(huan)在經過(guo)不同(tong)(tong)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)單元(yuan)時產(chan)生(sheng)的(de)(de)漏(lou)磁信號幅值(zhi)存(cun)在差(cha)異。在對(dui)自然管(guan)進(jin)行檢(jian)(jian)測(ce)(ce)之(zhi)前(qian)，先(xian)利(li)用帶有(you)標定(ding)圓(yuan)環(huan)(huan)的(de)(de)樣(yang)管(guan)對(dui)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)單元(yuan)增(zeng)(zeng)益(yi)進(jin)行修(xiu)(xiu)正(zheng)(zheng)，并且必須(xu)保證(zheng)鋼管(guan)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)速(su)度與(yu)標定(ding)速(su)度相同(tong)(tong)。最終，采用標定(ding)圓(yuan)環(huan)(huan)作為(wei)勵磁源(yuan)來(lai)修(xiu)(xiu)正(zheng)(zheng)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)單元(yuan)的(de)(de)增(zeng)(zeng)益(yi)，可有(you)效消除同(tong)(tong)尺寸缺陷在管(guan)體不同(tong)(tong)位置(zhi)處產(chan)生(sheng)的(de)(de)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)信號差(cha)異。
二、管端(duan)漏磁場差異消(xiao)除方法
感(gan)(gan)生(sheng)磁場對鋼(gang)(gang)管(guan)管(guan)端(duan)磁化狀態的(de)影響主要(yao)來自鋼(gang)(gang)管(guan)中產生(sheng)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)和磁化線圈(quan)(quan)產生(sheng)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)電流(liu)(liu)，因(yin)此，消(xiao)除管(guan)端(duan)缺陷漏(lou)磁場差異(yi)包括兩個方(fang)面(mian)內容：一方(fang)面(mian)需要(yao)消(xiao)除當鋼(gang)(gang)管(guan)端(duan)部進入和離開磁化線圈(quan)(quan)時(shi)由于(yu)磁通量劇烈變化而(er)在線圈(quan)(quan)中產生(sheng)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)電流(liu)(liu)；另一方(fang)面(mian)需要(yao)消(xiao)除當鋼(gang)(gang)管(guan)端(duan)部與磁化線圈(quan)(quan)耦(ou)合(he)時(shi)僅存(cun)在單一方(fang)向(xiang)感(gan)(gan)生(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)磁場的(de)影響。
感(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)會(hui)引(yin)起鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)狀態(tai)發生(sheng)(sheng)變(bian)化(hua)，進(jin)一(yi)步導致位于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)和管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尾的(de)(de)(de)(de)(de)具(ju)有相同(tong)(tong)尺寸(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)缺陷(xian)產生(sheng)(sheng)不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)強度(du)。如圖5-20所示，在(zai)感(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)作用下(xia)，位于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)和管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尾處的(de)(de)(de)(de)(de)缺陷(xian)C1C2和C3產產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)Bc1、Bc2和Bc3的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)依次增(zeng)大，為消(xiao)除(chu)感(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)引(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)差(cha)異(yi)，將(jiang)(jiang)感(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)影響由(you)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)本體(ti)轉移(yi)(yi)到延伸(shen)(shen)(shen)區(qu)內(nei)。如圖5-21所示，在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)(bu)(bu)(bu)補充鐵(tie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)性物質(zhi)，使鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)整體(ti)長度(du)向(xiang)兩端(duan)延伸(shen)(shen)(shen)，從而(er)在(zai)端(duan)部(bu)(bu)(bu)(bu)發生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)應(ying)現(xian)象將(jiang)(jiang)轉移(yi)(yi)到延伸(shen)(shen)(shen)區(qu)內(nei)。由(you)于(yu)延伸(shen)(shen)(shen)區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)，當鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)(bu)(bu)(bu)進(jin)入(ru)和離(li)開(kai)(kai)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時，磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)內(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)介質(zhi)總量(liang)已基(ji)本進(jin)入(ru)穩(wen)定狀態(tai)，線(xian)圈(quan)(quan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)通量(liang)保持恒定而(er)不會(hui)產生(sheng)(sheng)感(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)流；由(you)于(yu)在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)入(ru)區(qu)和離(li)開(kai)(kai)區(qu)同(tong)(tong)時產生(sheng)(sheng)反向(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)感(gan)生(sheng)(sheng)渦流磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)，從而(er)減弱(ruo)了單一(yi)方(fang)向(xiang)感(gan)生(sheng)(sheng)渦流磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)劇烈(lie)影響。將(jiang)(jiang)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)(bu)(bu)(bu)進(jin)行延伸(shen)(shen)(shen)之后(hou)，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)差(cha)異(yi)與管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)相似，僅存(cun)在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)入(ru)區(qu)和離(li)開(kai)(kai)區(qu)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)感(gan)生(sheng)(sheng)渦流磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)，因此可采用管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)差(cha)異(yi)消(xiao)除(chu)方(fang)法(fa)進(jin)一(yi)步處理。
圖5-22所示為含(han)有延伸(shen)導磁(ci)極靴(xue)的鋼管自(zi)動化(hua)(hua)漏磁(ci)檢(jian)測設(she)備，主要包括雙層磁(ci)化(hua)(hua)線圈、管頭(tou)延伸(shen)極靴(xue)、管尾延伸(shen)極靴(xue)、磁(ci)化(hua)(hua)回(hui)路以及(ji)探頭(tou)陣列等(deng)。
當鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)進入(ru)檢(jian)測(ce)區(qu)域時(shi)(shi)，管(guan)(guan)(guan)頭(tou)與管(guan)(guan)(guan)頭(tou)導磁延伸極靴形成(cheng)對(dui)接(jie)，此(ci)時(shi)(shi)磁化(hua)線(xian)圈內部鐵磁性物質總(zong)量變化(hua)緩慢，線(xian)圈的磁通總(zong)量基本保持不變，從而極大地削(xue)弱了(le)磁化(hua)線(xian)圈中(zhong)產(chan)(chan)生的感生電流，如圖5-23所示。同樣，當不銹鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)尾離開(kai)檢(jian)測(ce)區(qu)域時(shi)(shi)，其與管(guan)(guan)(guan)尾導磁延伸極靴對(dui)接(jie)，此(ci)時(shi)(shi)，磁化(hua)線(xian)圈中(zhong)產(chan)(chan)生的感生電流也(ye)將大大削(xue)弱，如圖5-24所示。
對(dui)不銹鋼管(guan)(guan)(guan)整體(ti)(ti)同(tong)尺寸缺(que)陷(xian)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)漏(lou)磁(ci)場強度差異而言(yan)，感生(sheng)磁(ci)場對(dui)鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)端(duan)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場的(de)(de)(de)影(ying)響遠大(da)于管(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)。一方(fang)面，由(you)于管(guan)(guan)(guan)端(duan)進入(ru)和離開磁(ci)化線圈(quan)時(shi)，劇烈的(de)(de)(de)磁(ci)通量變化會(hui)在(zai)線圈(quan)中產(chan)生(sheng)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)感生(sheng)電流(liu)；另一方(fang)面，由(you)于僅(jin)在(zai)鋼管(guan)(guan)(guan)進入(ru)區或者(zhe)離開區產(chan)生(sheng)單一方(fang)向的(de)(de)(de)感生(sheng)渦流(liu)，相應(ying)的(de)(de)(de)感生(sheng)磁(ci)場將在(zai)管(guan)(guan)(guan)頭減弱并在(zai)管(guan)(guan)(guan)尾增強缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場。施加延伸極靴后將鋼管(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)的(de)(de)(de)電磁(ci)感應(ying)作(zuo)用轉移到延伸區，從而可有效削弱感生(sheng)磁(ci)場對(dui)鋼管(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場的(de)(de)(de)影(ying)響。
建立EMT-P48／180 不銹鋼管高(gao)速漏磁(ci)檢測(ce)系(xi)(xi)統(tong)(tong)，如圖5-25所(suo)(suo)示(shi)。鋼管漏磁(ci)檢測(ce)系(xi)(xi)統(tong)(tong)包(bao)括輸(shu)送輥道(dao)、磁(ci)化(hua)(hua)電(dian)(dian)源(yuan)、磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)和(he)探(tan)頭信(xin)號系(xi)(xi)統(tong)(tong)等。圖5-26所(suo)(suo)示(shi)為(wei)(wei)輸(shu)送輥道(dao)，在變壓器(qi)控制下實現(xian)變速輸(shu)出(chu)。圖5-27所(suo)(suo)示(shi)的(de)磁(ci)化(hua)(hua)電(dian)(dian)源(yuan)具有恒(heng)壓和(he)恒(heng)流兩種功能(neng)模(mo)(mo)式，當(dang)采用恒(heng)壓模(mo)(mo)式時，磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)中通(tong)過的(de)電(dian)(dian)流為(wei)(wei)初始磁(ci)化(hua)(hua)電(dian)(dian)流與線(xian)(xian)(xian)圈(quan)感(gan)生電(dian)(dian)流疊加(jia)之(zhi)和(he)；如將磁(ci)化(hua)(hua)電(dian)(dian)源(yuan)設置為(wei)(wei)恒(heng)流模(mo)(mo)式，電(dian)(dian)源(yuan)內(nei)(nei)部的(de)穩流模(mo)(mo)塊電(dian)(dian)路將對(dui)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)感(gan)生電(dian)(dian)流進(jin)行補(bu)償，從而(er)保(bao)(bao)證線(xian)(xian)(xian)圈(quan)中通(tong)過的(de)電(dian)(dian)流值始終保(bao)(bao)持(chi)不變。磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)的(de)內(nei)(nei)徑、外徑和(he)厚度分別為(wei)(wei)400mm、800mm和(he)300mm，線(xian)(xian)(xian)圈(quan)總(zong)匝(za)數為(wei)(wei)5000匝(za)。圖5-28所(suo)(suo)示(shi)為(wei)(wei)探(tan)頭系(xi)(xi)統(tong)(tong)，實現(xian)鋼管周向360°全(quan)覆蓋檢測(ce)。
首先(xian)，分(fen)析(xi)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中產(chan)生(sheng)的(de)感生(sheng)電(dian)(dian)流(liu)與鋼管(guan)運(yun)動(dong)速度關系。將磁(ci)(ci)化(hua)電(dian)(dian)源設置(zhi)為(wei)恒壓(ya)模(mo)式，電(dian)(dian)壓(ya)設定為(wei)20V，當磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中沒有鋼管(guan)時，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)內部(bu)電(dian)(dian)流(liu)為(wei)19A。管(guan)端缺(que)陷漏磁(ci)(ci)場差(cha)異(yi)測(ce)試樣管(guan)如圖5-29所示(shi)，在樣管(guan)兩端及中部(bu)刻制三個尺寸相(xiang)同的(de)圓(yuan)環缺(que)陷。如圖5-26所示(shi)，利用變頻輸送輥道驅(qu)動(dong)鋼管(guan)分(fen)別(bie)以(yi)速度1.0m／s、1.3m／1.61.9m2.2m/s、2.5m／s通(tong)過(guo)漏磁(ci)(ci)檢測(ce)設備。當鋼管(guan)管(guan)頭、管(guan)體和管(guan)尾(wei)分(fen)別(bie)通(tong)過(guo)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)時，測(ce)量線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中通(tong)過(guo)的(de)電(dian)(dian)流(liu)值，獲得磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)內部(bu)通(tong)過(guo)電(dian)(dian)流(liu)與運(yun)行速度關系曲線(xian)(xian)，如圖5-30所示(shi)。
從圖5-30中可以看出(chu)，當不銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)不同部位運動(dong)至磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)中時(shi)(shi)，磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)內部通(tong)過電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)幅值(zhi)差異較大：管(guan)(guan)(guan)(guan)尾處線(xian)(xian)圈(quan)內部電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)最大，管(guan)(guan)(guan)(guan)體次(ci)之，管(guan)(guan)(guan)(guan)頭最弱(ruo)；并(bing)且，隨(sui)著鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)運行速度不斷(duan)提升(sheng)，管(guan)(guan)(guan)(guan)頭處線(xian)(xian)圈(quan)內部電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)不斷(duan)減小，管(guan)(guan)(guan)(guan)體基(ji)本不變，管(guan)(guan)(guan)(guan)尾處電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)不斷(duan)增加，試(shi)驗結果與圖5-18所示(shi)的仿(fang)真結論吻合。鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)在進入和(he)離開磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)時(shi)(shi)，線(xian)(xian)圈(quan)磁(ci)(ci)通(tong)總量發生(sheng)(sheng)劇烈變化(hua)而在其中產(chan)生(sheng)(sheng)感生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)。當管(guan)(guan)(guan)(guan)體通(tong)過磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)時(shi)(shi)，由(you)于線(xian)(xian)圈(quan)中磁(ci)(ci)通(tong)量基(ji)本不變而無感生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)產(chan)生(sheng)(sheng)。
進(jin)(jin)一步分(fen)析(xi)感(gan)生磁(ci)場對缺(que)陷漏磁(ci)場的(de)(de)影響。在恒壓(ya)模(mo)式下，對處(chu)(chu)于管頭、管體(ti)和管尾(wei)的(de)(de)圓環(huan)缺(que)陷進(jin)(jin)行(xing)檢(jian)測，當鋼(gang)管運行(xing)速度為(wei)1.0m／s時(shi)檢(jian)測信(xin)(xin)號如圖(tu)5-31所示。從圖(tu)中可以看(kan)出，不同(tong)位置(zhi)處(chu)(chu)的(de)(de)圓環(huan)缺(que)陷產生的(de)(de)信(xin)(xin)號幅值(zhi)不同(tong)，其中管尾(wei)處(chu)(chu)缺(que)陷幅值(zhi)最大(da)，管體(ti)次之，管頭處(chu)(chu)缺(que)陷信(xin)(xin)號最小。
在恒壓模式下，同尺寸(cun)缺(que)陷多樣(yang)漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)(chang)產生(sheng)源包括(kuo)磁(ci)化線圈中(zhong)產生(sheng)的(de)(de)感生(sheng)電(dian)流(liu)和(he)鋼管中(zhong)的(de)(de)感生(sheng)渦(wo)流(liu)。為單獨(du)分析鋼管中(zhong)感生(sheng)渦(wo)流(liu)對缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)，可將磁(ci)化電(dian)源設置(zhi)為恒流(liu)模式以(yi)消除磁(ci)化線圈感生(sheng)電(dian)流(liu)的(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)。分別(bie)在恒壓和(he)恒流(liu)兩(liang)種(zhong)模式下對樣(yang)管缺(que)陷進行(xing)檢測(ce)，樣(yang)管分別(bie)以(yi)速度1.0m／s、1.3m／1.6m／s、1.9m／s、2.2m／s和(he)2.5m／s通過檢測(ce)設備并(bing)記錄缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)信號幅值(zhi)(zhi)，最終(zhong)獲得(de)不同位(wei)置(zhi)圓環缺(que)陷檢測(ce)信號幅值(zhi)(zhi)與運行(xing)速度的(de)(de)關系(xi)曲線，如圖5-32所示(shi)。
從圖5-32中可以看(kan)出，當磁化(hua)電源(yuan)設(she)置(zhi)(zhi)為恒(heng)壓(ya)模式(shi)時，管(guan)尾(wei)缺陷(xian)信(xin)號(hao)(hao)最強(qiang)，管(guan)體次之，管(guan)頭缺陷(xian)信(xin)號(hao)(hao)最弱；隨著檢測速度的(de)提高，管(guan)頭缺陷(xian)信(xin)號(hao)(hao)幅值(zhi)不(bu)(bu)(bu)斷減(jian)弱，管(guan)體基本(ben)不(bu)(bu)(bu)變，管(guan)尾(wei)逐(zhu)漸(jian)增加，三(san)者幅值(zhi)差異(yi)逐(zhu)漸(jian)增大。將磁化(hua)電源(yuan)設(she)置(zhi)(zhi)為恒(heng)流(liu)模式(shi)消除(chu)磁化(hua)線圈感生電流(liu)影響之后，同樣(yang)，管(guan)尾(wei)缺陷(xian)信(xin)號(hao)(hao)最強(qiang)，管(guan)體其次，管(guan)頭最弱。當鋼(gang)管(guan)運行(xing)速度相(xiang)同時，與恒(heng)壓(ya)模式(shi)相(xiang)比，不(bu)(bu)(bu)同位(wei)置(zhi)(zhi)缺陷(xian)在(zai)恒(heng)流(liu)模式(shi)下產生的(de)檢測信(xin)號(hao)(hao)差異(yi)更小。
從圖5-32中(zhong)還可以看(kan)出，感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場在管(guan)(guan)端引起的缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場差(cha)異遠大于(yu)管(guan)(guan)體(ti)；線(xian)圈感(gan)生(sheng)電流(liu)(liu)磁(ci)(ci)場引起的管(guan)(guan)端缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場差(cha)異大于(yu)鋼管(guan)(guan)感(gan)生(sheng)渦流(liu)(liu)磁(ci)(ci)場；在管(guan)(guan)體(ti)處磁(ci)(ci)化線(xian)圈中(zhong)幾(ji)乎不(bu)產生(sheng)感(gan)生(sheng)電流(liu)(liu)，管(guan)(guan)體(ti)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場差(cha)異源主要來自(zi)不(bu)銹鋼管(guan)(guan)中(zhong)產生(sheng)的感(gan)生(sheng)渦流(liu)(liu)。
根據(ju)圖5-22所示的設備(bei)方案(an)制作(zuo)了相應的管(guan)端延伸(shen)導(dao)磁極靴(xue)，如圖5-33所示。將(jiang)延伸(shen)極靴(xue)固定(ding)在(zai)橫向磁化線(xian)圈上(shang)，在(zai)完全(quan)相同的條件下(xia)進行(xing)測試，獲得在(zai)恒壓模式下(xia)磁化線(xian)圈內部通過(guo)電流與(yu)運行(xing)速度的關系曲(qu)線(xian)，如圖5-34所示。
從圖5-34中(zhong)(zhong)可以看出，磁化線(xian)圈(quan)(quan)(quan)電(dian)流(liu)幅值變化規(gui)律與未施(shi)加延(yan)伸極靴(xue)時(shi)相同，仍然(ran)是管(guan)頭處(chu)電(dian)流(liu)幅值最小(xiao)，管(guan)體(ti)基本不變，而管(guan)尾處(chu)電(dian)流(liu)幅值最大(da)(da)，并且隨著(zhu)運行速度(du)的(de)增加，差異(yi)逐漸增大(da)(da)。但(dan)是，延(yan)伸極靴(xue)極大(da)(da)地削弱了磁化線(xian)圈(quan)(quan)(quan)中(zhong)(zhong)產生的(de)感生電(dian)流(liu)，與未施(shi)加延(yan)伸極靴(xue)相比，當運行速度(du)為2.5m／s時(shi)，管(guan)頭處(chu)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)電(dian)流(liu)由10.2A上升至16.2A，管(guan)尾處(chu)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)電(dian)流(liu)由25.8A降為21.9A。
同樣，將磁(ci)化電(dian)源設置(zhi)為恒壓和(he)恒流兩種模式，在施(shi)加延伸極靴的情(qing)況下，對樣管(guan)上不同位置(zhi)圓環缺陷進行檢(jian)(jian)測，獲得相應漏(lou)磁(ci)檢(jian)(jian)測信(xin)號(hao)幅值與運行速度的關系(xi)曲線(xian)，如圖(tu)5-35所示(shi)。
從圖5-35中可以看出，一方面，施(shi)(shi)加延伸極(ji)(ji)靴之后缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號變(bian)化規律與未施(shi)(shi)加極(ji)(ji)靴時相同。感生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)造成(cheng)管(guan)(guan)(guan)尾(wei)圓環缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號強(qiang)(qiang)度最高，管(guan)(guan)(guan)體次之，而管(guan)(guan)(guan)頭缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號強(qiang)(qiang)度最低，并且磁(ci)(ci)(ci)化線圈(quan)感生(sheng)電流(liu)對(dui)管(guan)(guan)(guan)端缺(que)(que)陷(xian)檢(jian)測信(xin)號的影(ying)響(xiang)大于(yu)(yu)鋼管(guan)(guan)(guan)中的感生(sheng)渦(wo)流(liu)。另一方面，由于(yu)(yu)延伸導磁(ci)(ci)(ci)極(ji)(ji)靴的作用，感生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)對(dui)端部缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的影(ying)響(xiang)由鋼管(guan)(guan)(guan)本(ben)體轉(zhuan)移(yi)到(dao)延伸極(ji)(ji)靴上，從而有(you)效削弱了管(guan)(guan)(guan)端缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號差異(yi)。此(ci)外，由于(yu)(yu)延伸極(ji)(ji)靴降(jiang)低了整個(ge)磁(ci)(ci)(ci)化回路的磁(ci)(ci)(ci)阻，故從整體上增強(qiang)(qiang)了所有(you)缺(que)(que)陷(xian)的漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號幅值。
為分(fen)(fen)析(xi)比(bi)較延(yan)伸導(dao)磁(ci)(ci)(ci)極靴(xue)的(de)缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差(cha)異消(xiao)(xiao)除效(xiao)果，分(fen)(fen)別計(ji)算(suan)不(bu)(bu)(bu)同運行速(su)度(du)(du)下鋼(gang)(gang)管(guan)管(guan)端圓環缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)檢(jian)測信號(hao)的(de)幅值差(cha)異，見表5-1。從(cong)表中可以看出(chu)，延(yan)伸極靴(xue)可有效(xiao)消(xiao)(xiao)除感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)引起(qi)的(de)同尺(chi)寸(cun)缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差(cha)異。當鋼(gang)(gang)管(guan)運行速(su)度(du)(du)為2.5m／s時，磁(ci)(ci)(ci)化電源設(she)置(zhi)為恒流模式并施加延(yan)伸極靴(xue)時，感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)引起(qi)的(de)不(bu)(bu)(bu)同位置(zhi)同尺(chi)寸(cun)缺陷(xian)(xian)檢(jian)測信號(hao)差(cha)異為0.45dB，已能(neng)滿足鋼(gang)(gang)管(guan)檢(jian)測要求。因此，在不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測過程(cheng)中，可根據鋼(gang)(gang)管(guan)外徑制(zhi)作(zuo)對應尺(chi)寸(cun)的(de)延(yan)伸導(dao)磁(ci)(ci)(ci)極靴(xue)，從(cong)而可消(xiao)(xiao)除由于感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)帶來(lai)的(de)管(guan)端缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差(cha)異。
當不銹鋼管(guan)管(guan)體通過磁化線圈時，缺陷漏磁場(chang)差異主要受鋼管(guan)感(gan)生渦(wo)流磁場(chang)的(de)影響。由于進入(ru)區(qu)感(gan)生渦(wo)流磁場(chang)與原始磁化場(chang)方向(xiang)相反，而(er)在(zai)離開(kai)區(qu)兩(liang)者方向(xiang)相同，因此感(gan)生渦(wo)流造成(cheng)磁化場(chang)分布不均勻，進而(er)引起缺陷漏磁場(chang)差異。
為(wei)(wei)消除感生磁(ci)場(chang)引起的管體(ti)同尺寸缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)場(chang)差異(yi)，以(yi)(yi)圓環作為(wei)(wei)標定(ding)(ding)信號(hao)(hao)源(yuan)對(dui)陣列傳感單元(yuan)增益進(jin)行修正，樣管如(ru)圖(tu)(tu)5-36所(suo)示(shi)。檢(jian)(jian)測信號(hao)(hao)系(xi)統(tong)共32個通(tong)(tong)(tong)道(dao)，初始采集時(shi)各通(tong)(tong)(tong)道(dao)增益統(tong)一(yi)(yi)設(she)置為(wei)(wei)200，如(ru)圖(tu)(tu)5-37所(suo)示(shi)。當樣管以(yi)(yi)速度(du)1.0m／s通(tong)(tong)(tong)過(guo)檢(jian)(jian)測探(tan)頭時(shi)，獲(huo)(huo)得(de)編號(hao)(hao)25～32八個通(tong)(tong)(tong)道(dao)缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)信號(hao)(hao)波形，如(ru)圖(tu)(tu)5-38所(suo)示(shi)，其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)每一(yi)(yi)條曲線(xian)代表一(yi)(yi)個通(tong)(tong)(tong)道(dao)。從(cong)圖(tu)(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)可以(yi)(yi)看(kan)出(chu)，標定(ding)(ding)圓環在各傳感單元(yuan)中(zhong)(zhong)(zhong)產(chan)生的漏磁(ci)信號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)不(bu)同。進(jin)一(yi)(yi)步(bu)，將目標信號(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)Vs設(she)置為(wei)(wei)90，根據式(shi)（5-12）算法獲(huo)(huo)得(de)各通(tong)(tong)(tong)道(dao)的修正參數，如(ru)圖(tu)(tu)5-39所(suo)示(shi)。將標定(ding)(ding)圓環再次以(yi)(yi)相同速度(du)通(tong)(tong)(tong)過(guo)橫向檢(jian)(jian)測系(xi)統(tong)時(shi)獲(huo)(huo)得(de)如(ru)圖(tu)(tu)5-40所(suo)示(shi)的檢(jian)(jian)測信號(hao)(hao)，其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)一(yi)(yi)條曲線(xian)為(wei)(wei)一(yi)(yi)個通(tong)(tong)(tong)道(dao)。從(cong)圖(tu)(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)可以(yi)(yi)看(kan)出(chu)，經過(guo)增益修正之后，各通(tong)(tong)(tong)道(dao)之間的缺(que)(que)陷(xian)信號(hao)(hao)差異(yi)基(ji)本(ben)得(de)到消除。
當不銹鋼(gang)(gang)(gang)管通(tong)過磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈時會(hui)產(chan)生(sheng)兩種電磁(ci)(ci)感(gan)應現象(xiang)：一(yi)方(fang)面(mian)，鋼(gang)(gang)(gang)管電介質(zhi)切割磁(ci)(ci)力線(xian)而(er)產(chan)生(sheng)感(gan)生(sheng)渦流(liu)(liu)(liu)(liu)；另一(yi)方(fang)面(mian)，磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈由于內(nei)部(bu)鋼(gang)(gang)(gang)管磁(ci)(ci)介質(zhi)總量發生(sheng)變化(hua)(hua)而(er)產(chan)生(sheng)感(gan)生(sheng)電流(liu)(liu)(liu)(liu)。鋼(gang)(gang)(gang)管感(gan)生(sheng)渦流(liu)(liu)(liu)(liu)和線(xian)圈感(gan)生(sheng)電流(liu)(liu)(liu)(liu)產(chan)生(sheng)的(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)會(hui)改(gai)變磁(ci)(ci)化(hua)(hua)場(chang)的(de)(de)強(qiang)度與分布，進一(yi)步改(gai)變鋼(gang)(gang)(gang)管的(de)(de)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)狀態，最終導致不同(tong)位置的(de)(de)同(tong)尺寸缺陷產(chan)生(sheng)不同(tong)的(de)(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)。可(ke)得出(chu)以下結(jie)論：
1. 不銹鋼管電介質通(tong)過磁化線圈時，在進入區(qu)內形成與原(yuan)始磁化電流方向相反的感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流；在離開區(qu)形成與原(yuan)始磁化電流方向相同的感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流；在中間區(qu)域基本(ben)沒(mei)有(you)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流產生(sheng)(sheng)(sheng)。
2. 當不(bu)銹鋼管管頭進入(ru)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)(zhong)形成(cheng)與原始(shi)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電(dian)流(liu)方向相(xiang)反的感生(sheng)電(dian)流(liu)；隨著鋼管進一(yi)步深入(ru)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)，當管體(ti)通過磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)(zhong)無(wu)感生(sheng)電(dian)流(liu)產生(sheng)；當管尾(wei)離開磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)(zhong)無(wu)感生(sheng)電(dian)流(liu)產生(sheng)；當管尾(wei)離開磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)(zhong)產生(sheng)與原始(shi)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電(dian)流(liu)方向相(xiang)同的感生(sheng)電(dian)流(liu)。
3. 管(guan)體同尺寸(cun)缺陷漏磁場(chang)(chang)(chang)差異主要來自鋼(gang)(gang)管(guan)內部的感生(sheng)渦(wo)流(liu)磁場(chang)(chang)(chang)的影響。在(zai)進(jin)入區(qu)(qu)(qu)，感生(sheng)磁場(chang)(chang)(chang)與原(yuan)始(shi)磁化場(chang)(chang)(chang)方向(xiang)相反；在(zai)離(li)開(kai)區(qu)(qu)(qu)，感生(sheng)磁場(chang)(chang)(chang)與原(yuan)始(shi)磁化場(chang)(chang)(chang)方向(xiang)相同。從而(er)使得鋼(gang)(gang)管(guan)離(li)開(kai)區(qu)(qu)(qu)磁感應強度(du)(du)高于進(jin)入區(qu)(qu)(qu)，最終導致位于離(li)開(kai)區(qu)(qu)(qu)的缺陷漏磁場(chang)(chang)(chang)強度(du)(du)高于進(jin)入區(qu)(qu)(qu)的缺陷漏磁場(chang)(chang)(chang)強度(du)(du)。
4. 管(guan)(guan)(guan)端同尺(chi)寸缺陷(xian)漏磁場(chang)(chang)差異同時受到鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)內(nei)(nei)部(bu)感生(sheng)(sheng)渦流和(he)磁化線(xian)(xian)圈感生(sheng)(sheng)電(dian)流的(de)影響。當鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)進(jin)入磁化線(xian)(xian)圈時，鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)內(nei)(nei)部(bu)感生(sheng)(sheng)渦流和(he)磁化線(xian)(xian)圈感生(sheng)(sheng)電(dian)流產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)磁場(chang)(chang)均與(yu)原(yuan)始磁化場(chang)(chang)方(fang)向相反，從(cong)而降低了鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)磁感應(ying)強度；當管(guan)(guan)(guan)尾離開磁化線(xian)(xian)圈時，鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)內(nei)(nei)部(bu)感生(sheng)(sheng)渦流和(he)磁化線(xian)(xian)圈感生(sheng)(sheng)電(dian)流產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)磁場(chang)(chang)均與(yu)原(yuan)始磁化場(chang)(chang)方(fang)向相同，從(cong)而增強了管(guan)(guan)(guan)尾磁感應(ying)強度。最(zui)終，感生(sheng)(sheng)磁場(chang)(chang)導致位于鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)(guan)體(ti)和(he)管(guan)(guan)(guan)尾處的(de)同尺(chi)寸缺陷(xian)形成了依次增加的(de)漏磁場(chang)(chang)強度。
5. 為(wei)實現(xian)高速運行時不銹鋼管同(tong)尺寸缺陷的(de)一致性(xing)檢測(ce)與評價，基于陣列(lie)傳(chuan)感單元增益修正和延伸導磁極靴的(de)檢測(ce)方法(fa)可消除同(tong)尺寸缺陷漏磁場差異，使(shi)得同(tong)尺寸缺陷在(zai)管體(ti)和管端處產生相同(tong)的(de)漏磁檢測(ce)信號。
6. 此外，在研究磁化(hua)線圈內部感生電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)形成機制及變化(hua)規律的(de)基礎上，可采(cai)取在管(guan)頭處(chu)提(ti)前(qian)增加磁化(hua)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)并(bing)在管(guan)尾處(chu)提(ti)前(qian)減小磁化(hua)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)控(kong)制方(fang)式，用(yong)于抵消線圈中(zhong)的(de)感生電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)，從而可有效(xiao)提(ti)高磁化(hua)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)穩定性。
