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(yi)、管體漏磁場差異(yi)消除方法
不銹鋼管(guan)(guan)橫(heng)向(xiang)缺陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測系統(tong)主(zhu)要由穿過(guo)式磁(ci)(ci)(ci)化線圈和位于線圈內(nei)部的探(tan)(tan)頭(tou)(tou)陣(zhen)列組成。在鋼管(guan)(guan)通過(guo)檢(jian)測系統(tong)時(shi)(shi)，探(tan)(tan)頭(tou)(tou)陣(zhen)列中某一個(ge)傳感(gan)單(dan)元(yuan)對局部缺陷(xian)(xian)的掃查具有(you)隨機性(xing)，因此必須保證探(tan)(tan)頭(tou)(tou)中所有(you)傳感(gan)單(dan)元(yuan)掃查同(tong)尺(chi)寸缺陷(xian)(xian)時(shi)(shi)獲(huo)得相同(tong)的檢(jian)測信(xin)號(hao)。當(dang)鋼管(guan)(guan)高(gao)速運行(xing)(xing)時(shi)(shi)，感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)會使鋼管(guan)(guan)磁(ci)(ci)(ci)化狀態(tai)呈現不均勻，離開區(qu)(qu)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)(qiang)度大于進入(ru)區(qu)(qu)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)(qiang)度。如圖5-18所示，檢(jian)測區(qu)(qu)域內(nei)依次(ci)分(fen)布四個(ge)尺(chi)寸相同(tong)的橫(heng)向(xiang)缺陷(xian)(xian)，其(qi)中C2和C21位于進入(ru)區(qu)(qu)，和位于離開區(qu)(qu)。當(dang)鋼管(guan)(guan)運行(xing)(xing)速度較低(di)時(shi)(shi)，感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)對鋼管(guan)(guan)磁(ci)(ci)(ci)化狀態(tai)的影響(xiang)可以忽略(lve)。此時(shi)(shi)，磁(ci)(ci)(ci)化場(chang)關于線圈中心對稱分(fen)布，檢(jian)測區(qu)(qu)域內(nei)鋼管(guan)(guan)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)(qiang)度差(cha)異較小，C2、C21、C22和C23生(sheng)的漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)強(qiang)(qiang)度B2、B21、B22和B23基本相同(tong)。
隨著檢(jian)測速(su)度(du)的(de)(de)不斷提高，不銹鋼管離(li)開(kai)區(qu)(qu)(qu)磁(ci)感(gan)應強(qiang)度(du)逐(zhu)漸大(da)于(yu)(yu)進入區(qu)(qu)(qu)，從而導致位(wei)于(yu)(yu)離(li)開(kai)區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)缺(que)陷漏(lou)磁(ci)場(chang)強(qiang)度(du)大(da)于(yu)(yu)位(wei)于(yu)(yu)進入區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)缺(que)陷漏(lou)磁(ci)場(chang)強(qiang)度(du)，感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁場造成處于不同空(kong)間位(wei)置對應傳(chuan)感(gan)(gan)器單元檢測到(dao)了(le)不一致的(de)缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁場信(xin)號(hao)(hao)(hao)。消除(chu)(chu)管體(ti)缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁場差(cha)異(yi)有兩種(zhong)途徑(jing)：一方面，可以通過消除(chu)(chu)鋼(gang)管中的(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流(liu)來消除(chu)(chu)磁化狀態的(de)差(cha)異(yi)；另一方面，還(huan)可采(cai)取修(xiu)正(zheng)傳(chuan)感(gan)(gan)單元的(de)增(zeng)益(yi)(yi)使檢測信(xin)號(hao)(hao)(hao)達到(dao)一致。由于鋼(gang)管內產生(sheng)(sheng)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流(liu)無法消除(chu)(chu)，為此(ci)，提出通過修(xiu)正(zheng)陣列傳(chuan)感(gan)(gan)單元增(zeng)益(yi)(yi)來消除(chu)(chu)同尺寸缺(que)(que)陷(xian)產生(sheng)(sheng)的(de)漏(lou)(lou)磁信(xin)號(hao)(hao)(hao)差(cha)異(yi)，如圖5-19所示。
在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)中(zhong)部刻制標定(ding)圓環(huan)作為(wei)標定(ding)信(xin)號(hao)的(de)管(guan)體漏磁(ci)場(chang)差異消除方法(fa)示(shi)意圖源，將鋼(gang)管(guan)以穩(wen)定(ding)速(su)度依(yi)次通過n個檢(jian)測(ce)傳(chuan)感器單元S1、S2、S，時，圓環(huan)產生(sheng)的(de)漏磁(ci)場(chang)信(xin)號(hao)分(fen)別為(wei)設陣列傳(chuan)感器單元增益修正參(can)數(shu)分(fen)別為(wei)a1、a2、、a;、、an,且Vs為(wei)標定(ding)參(can)考幅0"SA值。進一(yi)步可獲(huo)得陣列傳(chuan)感單元增益修正參(can)數(shu)。
在(zai)基于陣(zhen)列傳(chuan)感(gan)(gan)單(dan)元增益(yi)修(xiu)正(zheng)的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體漏磁場(chang)差異(yi)消除方法中，刻制有(you)(you)標(biao)定圓環(huan)的(de)(de)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)以穩定速度通過(guo)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)探頭時(shi)，標(biao)定信(xin)(xin)號(hao)源(yuan)具有(you)(you)單(dan)一性(xing)并(bing)能夠(gou)一次性(xing)遍歷每(mei)個傳(chuan)感(gan)(gan)器單(dan)元。由(you)于感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流磁場(chang)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用使得管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體形成了(le)非均勻的(de)(de)磁感(gan)(gan)應強度，從而導致圓環(huan)在(zai)經(jing)過(guo)不同(tong)傳(chuan)感(gan)(gan)器單(dan)元時(shi)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)漏磁信(xin)(xin)號(hao)幅值存在(zai)差異(yi)。在(zai)對自然管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)進行檢(jian)測(ce)(ce)(ce)之前(qian)，先利用帶有(you)(you)標(biao)定圓環(huan)的(de)(de)樣(yang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)對傳(chuan)感(gan)(gan)器單(dan)元增益(yi)進行修(xiu)正(zheng)，并(bing)且必須保證鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)速度與標(biao)定速度相同(tong)。最終，采用標(biao)定圓環(huan)作(zuo)(zuo)為勵磁源(yuan)來修(xiu)正(zheng)傳(chuan)感(gan)(gan)器單(dan)元的(de)(de)增益(yi)，可有(you)(you)效消除同(tong)尺寸缺陷在(zai)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體不同(tong)位置處產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)號(hao)差異(yi)。
二、管端漏磁場(chang)差異消除方法
感(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)對鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)端(duan)(duan)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)狀態的(de)(de)影(ying)響主要來自鋼(gang)管(guan)(guan)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)(de)感(gan)(gan)生(sheng)渦流和磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線圈(quan)產(chan)生(sheng)的(de)(de)感(gan)(gan)生(sheng)電流，因此，消除(chu)管(guan)(guan)端(duan)(duan)缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)差異(yi)包括兩個方面(mian)內(nei)容(rong)：一(yi)方面(mian)需要消除(chu)當(dang)鋼(gang)管(guan)(guan)端(duan)(duan)部進入和離開磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線圈(quan)時由于磁(ci)(ci)(ci)通(tong)量劇烈變(bian)化(hua)(hua)(hua)而在線圈(quan)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)(de)感(gan)(gan)生(sheng)電流；另一(yi)方面(mian)需要消除(chu)當(dang)鋼(gang)管(guan)(guan)端(duan)(duan)部與磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線圈(quan)耦合時僅(jin)存在單一(yi)方向感(gan)(gan)生(sheng)渦流磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)影(ying)響。
感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)會引起鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)端(duan)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)狀(zhuang)態(tai)發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)變化(hua)，進(jin)(jin)一步導致位于鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)體和管(guan)(guan)(guan)尾(wei)的(de)(de)(de)具(ju)有相(xiang)同尺寸的(de)(de)(de)缺(que)(que)陷產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)不同的(de)(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)強度。如圖(tu)5-20所(suo)(suo)示，在(zai)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)作用下，位于鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)體和管(guan)(guan)(guan)尾(wei)處的(de)(de)(de)缺(que)(que)陷C1C2和C3產(chan)(chan)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)Bc1、Bc2和Bc3的(de)(de)(de)強度依次(ci)增大(da)，為消(xiao)除感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)引起的(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)端(duan)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)差(cha)異(yi)(yi)(yi)，將感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)影響(xiang)由(you)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)本體轉移(yi)到(dao)(dao)延(yan)伸(shen)區(qu)內。如圖(tu)5-21所(suo)(suo)示，在(zai)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)端(duan)部補充鐵磁(ci)(ci)(ci)性物(wu)質，使鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)整體長度向兩端(duan)延(yan)伸(shen)，從(cong)(cong)而(er)在(zai)端(duan)部發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)電磁(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應(ying)現象(xiang)將轉移(yi)到(dao)(dao)延(yan)伸(shen)區(qu)內。由(you)于延(yan)伸(shen)區(qu)的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)，當鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)端(duan)部進(jin)(jin)入和離(li)(li)開磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)時，磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)內部磁(ci)(ci)(ci)介質總量已基本進(jin)(jin)入穩定狀(zhuang)態(tai)，線圈(quan)磁(ci)(ci)(ci)通量保(bao)持恒(heng)定而(er)不會產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)；由(you)于在(zai)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)進(jin)(jin)入區(qu)和離(li)(li)開區(qu)同時產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)反向的(de)(de)(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)，從(cong)(cong)而(er)減弱了單(dan)一方向感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)劇烈影響(xiang)。將鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)端(duan)部進(jin)(jin)行延(yan)伸(shen)之后，管(guan)(guan)(guan)端(duan)缺(que)(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)差(cha)異(yi)(yi)(yi)與管(guan)(guan)(guan)體相(xiang)似，僅存(cun)在(zai)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)進(jin)(jin)入區(qu)和離(li)(li)開區(qu)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)，因此可采(cai)用管(guan)(guan)(guan)體缺(que)(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)差(cha)異(yi)(yi)(yi)消(xiao)除方法進(jin)(jin)一步處理。
圖5-22所示為含有延伸(shen)導磁極靴(xue)的鋼管自動化(hua)漏(lou)磁檢(jian)測設備，主要包括(kuo)雙(shuang)層磁化(hua)線圈、管頭延伸(shen)極靴(xue)、管尾延伸(shen)極靴(xue)、磁化(hua)回路(lu)以及探頭陣列等。
當鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭進入檢(jian)測(ce)區(qu)(qu)域(yu)時(shi)，管(guan)(guan)頭與管(guan)(guan)頭導磁(ci)(ci)延(yan)(yan)伸極(ji)靴形成對接，此時(shi)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)內部(bu)鐵磁(ci)(ci)性物質(zhi)總量(liang)變(bian)化(hua)(hua)緩慢，線(xian)圈(quan)的(de)磁(ci)(ci)通總量(liang)基本(ben)保持不變(bian)，從而極(ji)大地(di)削(xue)弱(ruo)了磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)中產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)感生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)，如圖(tu)5-23所示。同樣，當不銹鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)尾離開檢(jian)測(ce)區(qu)(qu)域(yu)時(shi)，其與管(guan)(guan)尾導磁(ci)(ci)延(yan)(yan)伸極(ji)靴對接，此時(shi)，磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)中產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)感生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)也將大大削(xue)弱(ruo)，如圖(tu)5-24所示。
對不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)整體(ti)同尺寸(cun)缺陷產(chan)生(sheng)的(de)漏(lou)磁場(chang)(chang)強度差異而言，感(gan)生(sheng)磁場(chang)(chang)對鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)端缺陷漏(lou)磁場(chang)(chang)的(de)影(ying)響遠大于(yu)管(guan)(guan)體(ti)。一方(fang)面(mian)，由(you)于(yu)管(guan)(guan)端進(jin)入(ru)和離開磁化線圈時，劇烈(lie)的(de)磁通量變化會在線圈中產(chan)生(sheng)較大的(de)感(gan)生(sheng)電流；另一方(fang)面(mian)，由(you)于(yu)僅在鋼(gang)管(guan)(guan)進(jin)入(ru)區或者離開區產(chan)生(sheng)單(dan)一方(fang)向的(de)感(gan)生(sheng)渦流，相應的(de)感(gan)生(sheng)磁場(chang)(chang)將(jiang)在管(guan)(guan)頭減弱并在管(guan)(guan)尾增強缺陷漏(lou)磁場(chang)(chang)。施加(jia)延伸(shen)極靴后(hou)將(jiang)鋼(gang)管(guan)(guan)端部的(de)電磁感(gan)應作用轉移到延伸(shen)區，從而可(ke)有效削弱感(gan)生(sheng)磁場(chang)(chang)對鋼(gang)管(guan)(guan)端部缺陷漏(lou)磁場(chang)(chang)的(de)影(ying)響。
建立EMT-P48／180 不(bu)銹鋼管高速漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)檢測系統(tong)，如圖5-25所示(shi)。鋼管漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)檢測系統(tong)包(bao)括輸(shu)送(song)輥(gun)道、磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)源(yuan)、磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)和探頭信號系統(tong)等。圖5-26所示(shi)為(wei)(wei)輸(shu)送(song)輥(gun)道，在(zai)變(bian)壓(ya)器控制(zhi)下實現變(bian)速輸(shu)出。圖5-27所示(shi)的磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)源(yuan)具有恒(heng)壓(ya)和恒(heng)流兩種功能模(mo)式(shi)，當采(cai)用恒(heng)壓(ya)模(mo)式(shi)時(shi)，磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中通(tong)過的電(dian)(dian)流為(wei)(wei)初始磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)流與線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感(gan)生電(dian)(dian)流疊加之和；如將磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)源(yuan)設置為(wei)(wei)恒(heng)流模(mo)式(shi)，電(dian)(dian)源(yuan)內(nei)部的穩流模(mo)塊電(dian)(dian)路將對線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感(gan)生電(dian)(dian)流進行補償，從而保(bao)證線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中通(tong)過的電(dian)(dian)流值始終保(bao)持不(bu)變(bian)。磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)的內(nei)徑、外徑和厚度分別為(wei)(wei)400mm、800mm和300mm，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)總匝(za)數為(wei)(wei)5000匝(za)。圖5-28所示(shi)為(wei)(wei)探頭系統(tong)，實現鋼管周向360°全覆蓋(gai)檢測。
首先，分(fen)析磁(ci)化(hua)線圈(quan)中(zhong)(zhong)產(chan)生(sheng)的感生(sheng)電(dian)流(liu)與鋼(gang)管(guan)(guan)運(yun)動速度關系。將磁(ci)化(hua)電(dian)源設(she)置為(wei)恒(heng)壓模(mo)式，電(dian)壓設(she)定為(wei)20V，當磁(ci)化(hua)線圈(quan)中(zhong)(zhong)沒(mei)有鋼(gang)管(guan)(guan)時，線圈(quan)內部電(dian)流(liu)為(wei)19A。管(guan)(guan)端(duan)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)場差異測(ce)試樣管(guan)(guan)如(ru)圖(tu)(tu)5-29所(suo)(suo)示，在樣管(guan)(guan)兩端(duan)及中(zhong)(zhong)部刻制三(san)個尺(chi)寸相同(tong)的圓環缺陷(xian)。如(ru)圖(tu)(tu)5-26所(suo)(suo)示，利(li)用(yong)變頻輸送(song)輥道驅動鋼(gang)管(guan)(guan)分(fen)別以速度1.0m／s、1.3m／1.61.9m2.2m/s、2.5m／s通(tong)過(guo)(guo)(guo)漏(lou)磁(ci)檢測(ce)設(she)備。當鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)體和管(guan)(guan)尾分(fen)別通(tong)過(guo)(guo)(guo)磁(ci)化(hua)線圈(quan)時，測(ce)量線圈(quan)中(zhong)(zhong)通(tong)過(guo)(guo)(guo)的電(dian)流(liu)值，獲得磁(ci)化(hua)線圈(quan)內部通(tong)過(guo)(guo)(guo)電(dian)流(liu)與運(yun)行(xing)速度關系曲線，如(ru)圖(tu)(tu)5-30所(suo)(suo)示。
從圖(tu)5-30中(zhong)(zhong)可以看出，當(dang)不(bu)銹鋼管(guan)(guan)(guan)不(bu)同部(bu)位運動至磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)(zhong)時，磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)內(nei)部(bu)通過(guo)電流(liu)(liu)幅值差異較大：管(guan)(guan)(guan)尾處線(xian)圈(quan)(quan)內(nei)部(bu)電流(liu)(liu)最大，管(guan)(guan)(guan)體(ti)次(ci)之，管(guan)(guan)(guan)頭最弱；并且，隨著鋼管(guan)(guan)(guan)運行速度不(bu)斷提升，管(guan)(guan)(guan)頭處線(xian)圈(quan)(quan)內(nei)部(bu)電流(liu)(liu)不(bu)斷減小，管(guan)(guan)(guan)體(ti)基本不(bu)變，管(guan)(guan)(guan)尾處電流(liu)(liu)不(bu)斷增加，試驗結果與(yu)圖(tu)5-18所示的仿真結論(lun)吻合。鋼管(guan)(guan)(guan)在(zai)進入和離開(kai)磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時，線(xian)圈(quan)(quan)磁(ci)通總量發(fa)生劇烈變化(hua)(hua)而(er)在(zai)其中(zhong)(zhong)產(chan)生感(gan)生電流(liu)(liu)。當(dang)管(guan)(guan)(guan)體(ti)通過(guo)磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時，由于線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)(zhong)磁(ci)通量基本不(bu)變而(er)無感(gan)生電流(liu)(liu)產(chan)生。
進一步分(fen)析感生磁場對缺陷漏磁場的(de)(de)影(ying)響。在恒壓(ya)模式(shi)下，對處于(yu)管(guan)頭、管(guan)體(ti)和(he)管(guan)尾(wei)的(de)(de)圓環缺陷進行(xing)檢測，當鋼管(guan)運行(xing)速度(du)為1.0m／s時檢測信號如(ru)圖5-31所示。從圖中可以看出(chu)，不同位置處的(de)(de)圓環缺陷產生的(de)(de)信號幅值不同，其中管(guan)尾(wei)處缺陷幅值最大，管(guan)體(ti)次之，管(guan)頭處缺陷信號最小。
在(zai)恒壓(ya)模(mo)式(shi)(shi)下，同(tong)尺(chi)寸缺陷多樣漏(lou)磁場產(chan)生(sheng)源包括(kuo)磁化線圈中產(chan)生(sheng)的(de)感(gan)生(sheng)電流(liu)和(he)鋼(gang)管中的(de)感(gan)生(sheng)渦流(liu)。為單獨分(fen)析(xi)鋼(gang)管中感(gan)生(sheng)渦流(liu)對缺陷漏(lou)磁場的(de)影(ying)響，可將磁化電源設置為恒流(liu)模(mo)式(shi)(shi)以消除磁化線圈感(gan)生(sheng)電流(liu)的(de)影(ying)響。分(fen)別(bie)在(zai)恒壓(ya)和(he)恒流(liu)兩(liang)種模(mo)式(shi)(shi)下對樣管缺陷進(jin)行(xing)檢測(ce)，樣管分(fen)別(bie)以速度(du)1.0m／s、1.3m／1.6m／s、1.9m／s、2.2m／s和(he)2.5m／s通過檢測(ce)設備并記錄缺陷漏(lou)磁信號幅值，最終(zhong)獲得不(bu)同(tong)位置圓(yuan)環缺陷檢測(ce)信號幅值與運(yun)行(xing)速度(du)的(de)關(guan)系(xi)曲線，如圖5-32所示(shi)。
從圖5-32中可以看出，當磁(ci)化電(dian)(dian)源(yuan)設(she)置(zhi)為(wei)恒壓(ya)模(mo)式(shi)(shi)(shi)時(shi)，管尾(wei)缺(que)陷(xian)信(xin)號(hao)最(zui)強(qiang)，管體次之，管頭(tou)缺(que)陷(xian)信(xin)號(hao)最(zui)弱；隨著檢(jian)測速度的(de)提高，管頭(tou)缺(que)陷(xian)信(xin)號(hao)幅(fu)值不斷減(jian)弱，管體基本不變(bian)，管尾(wei)逐漸增(zeng)加，三者幅(fu)值差(cha)異逐漸增(zeng)大。將磁(ci)化電(dian)(dian)源(yuan)設(she)置(zhi)為(wei)恒流模(mo)式(shi)(shi)(shi)消除磁(ci)化線圈感生(sheng)電(dian)(dian)流影(ying)響之后，同(tong)樣，管尾(wei)缺(que)陷(xian)信(xin)號(hao)最(zui)強(qiang)，管體其次，管頭(tou)最(zui)弱。當鋼管運(yun)行速度相同(tong)時(shi)，與(yu)恒壓(ya)模(mo)式(shi)(shi)(shi)相比(bi)，不同(tong)位置(zhi)缺(que)陷(xian)在恒流模(mo)式(shi)(shi)(shi)下(xia)產生(sheng)的(de)檢(jian)測信(xin)號(hao)差(cha)異更(geng)小。
從圖(tu)5-32中還可以看出(chu)，感生(sheng)(sheng)(sheng)磁場在管(guan)(guan)(guan)端引起的(de)缺(que)陷漏磁場差(cha)異(yi)遠(yuan)大于管(guan)(guan)(guan)體(ti)；線(xian)圈感生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)磁場引起的(de)管(guan)(guan)(guan)端缺(que)陷漏磁場差(cha)異(yi)大于鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)感生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)磁場；在管(guan)(guan)(guan)體(ti)處磁化線(xian)圈中幾乎(hu)不產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)感生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)，管(guan)(guan)(guan)體(ti)缺(que)陷漏磁場差(cha)異(yi)源主要(yao)來(lai)自不銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)中產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)感生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)。
根(gen)據(ju)圖(tu)5-22所示的設備方案制作了相應的管端延伸導磁極靴，如圖(tu)5-33所示。將延伸極靴固定在橫向磁化(hua)線(xian)圈上，在完全相同(tong)的條件下進行測試，獲得在恒壓(ya)模式下磁化(hua)線(xian)圈內部通過電(dian)流與運(yun)行速度的關系曲線(xian)，如圖(tu)5-34所示。
從圖5-34中可以(yi)看(kan)出(chu)，磁(ci)化線(xian)圈(quan)電(dian)流(liu)(liu)幅(fu)值(zhi)變(bian)化規律與未(wei)施加延伸極靴(xue)時相同，仍(reng)然是管(guan)頭處(chu)(chu)電(dian)流(liu)(liu)幅(fu)值(zhi)最(zui)小，管(guan)體基本不(bu)變(bian)，而管(guan)尾處(chu)(chu)電(dian)流(liu)(liu)幅(fu)值(zhi)最(zui)大，并且隨著運行(xing)速(su)度(du)的(de)增加，差異(yi)逐漸增大。但是，延伸極靴(xue)極大地削(xue)弱(ruo)了磁(ci)化線(xian)圈(quan)中產(chan)生的(de)感(gan)生電(dian)流(liu)(liu)，與未(wei)施加延伸極靴(xue)相比，當運行(xing)速(su)度(du)為2.5m／s時，管(guan)頭處(chu)(chu)線(xian)圈(quan)電(dian)流(liu)(liu)由10.2A上升至(zhi)16.2A，管(guan)尾處(chu)(chu)線(xian)圈(quan)電(dian)流(liu)(liu)由25.8A降為21.9A。
同樣，將磁化電源設置(zhi)為恒壓和恒流兩種模式，在(zai)施加延(yan)伸(shen)極靴的(de)(de)情況下，對樣管(guan)上不(bu)同位置(zhi)圓環(huan)缺陷進行檢測，獲得相應漏(lou)磁檢測信號幅值與運行速度的(de)(de)關系曲線，如圖5-35所(suo)示。
從(cong)(cong)圖5-35中可以(yi)看出，一方面，施(shi)加延(yan)伸極靴之(zhi)后缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)變化(hua)(hua)規律與未(wei)施(shi)加極靴時相同。感生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)造成(cheng)管(guan)(guan)尾圓環缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)強度(du)最高(gao)，管(guan)(guan)體次之(zhi)，而(er)(er)管(guan)(guan)頭缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)強度(du)最低，并且磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈感生(sheng)電流對管(guan)(guan)端缺(que)陷檢測信(xin)號(hao)的(de)(de)影響大于鋼(gang)管(guan)(guan)中的(de)(de)感生(sheng)渦流。另一方面，由于延(yan)伸導(dao)磁(ci)(ci)(ci)極靴的(de)(de)作(zuo)用，感生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)對端部缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)影響由鋼(gang)管(guan)(guan)本體轉移到延(yan)伸極靴上(shang)，從(cong)(cong)而(er)(er)有效削弱了(le)管(guan)(guan)端缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)差異。此外，由于延(yan)伸極靴降低了(le)整個磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)回路的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)阻(zu)，故從(cong)(cong)整體上(shang)增強了(le)所有缺(que)陷的(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)幅值。
為(wei)分(fen)析(xi)比較延伸導(dao)磁(ci)(ci)(ci)極(ji)(ji)靴的(de)(de)缺(que)(que)陷漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異(yi)(yi)消除效果，分(fen)別計算不同運行速度下鋼(gang)管(guan)管(guan)端(duan)圓(yuan)環(huan)缺(que)(que)陷漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)檢測(ce)(ce)信號的(de)(de)幅值差異(yi)(yi)，見表5-1。從(cong)表中可以(yi)看出，延伸極(ji)(ji)靴可有效消除感生磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)引起(qi)的(de)(de)同尺寸缺(que)(que)陷漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異(yi)(yi)。當鋼(gang)管(guan)運行速度為(wei)2.5m／s時，磁(ci)(ci)(ci)化電源(yuan)設置(zhi)為(wei)恒流模(mo)式并施加延伸極(ji)(ji)靴時，感生磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)引起(qi)的(de)(de)不同位置(zhi)同尺寸缺(que)(que)陷檢測(ce)(ce)信號差異(yi)(yi)為(wei)0.45dB，已能滿足鋼(gang)管(guan)檢測(ce)(ce)要求。因此，在不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)漏磁(ci)(ci)(ci)檢測(ce)(ce)過程(cheng)中，可根據(ju)鋼(gang)管(guan)外(wai)徑制作對應尺寸的(de)(de)延伸導(dao)磁(ci)(ci)(ci)極(ji)(ji)靴，從(cong)而可消除由于感生磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)帶(dai)來的(de)(de)管(guan)端(duan)缺(que)(que)陷漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異(yi)(yi)。
當不(bu)銹鋼(gang)管管體通過(guo)磁(ci)(ci)化(hua)線圈時(shi)，缺(que)陷漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)差異(yi)主要受(shou)鋼(gang)管感(gan)生渦流(liu)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)的影響。由(you)于進入區感(gan)生渦流(liu)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)與原(yuan)始磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)方向相(xiang)反，而在離開區兩者方向相(xiang)同，因此感(gan)生渦流(liu)造成磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)分布不(bu)均勻(yun)，進而引起缺(que)陷漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)差異(yi)。
為(wei)(wei)(wei)(wei)消(xiao)除(chu)感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)引(yin)起的(de)管(guan)體同(tong)尺(chi)寸(cun)缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)差異，以(yi)(yi)圓(yuan)環作為(wei)(wei)(wei)(wei)標(biao)(biao)定信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)源對(dui)陣列傳感(gan)單元(yuan)增(zeng)益(yi)(yi)進行修正，樣(yang)管(guan)如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-36所(suo)示(shi)(shi)。檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)系統(tong)共(gong)32個通(tong)道(dao)，初(chu)始采(cai)集時各(ge)通(tong)道(dao)增(zeng)益(yi)(yi)統(tong)一(yi)設置為(wei)(wei)(wei)(wei)200，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-37所(suo)示(shi)(shi)。當樣(yang)管(guan)以(yi)(yi)速度(du)1.0m／s通(tong)過檢測(ce)探頭(tou)時，獲(huo)得(de)編號(hao)(hao)(hao)(hao)25～32八個通(tong)道(dao)缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)波形，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-38所(suo)示(shi)(shi)，其中(zhong)每(mei)一(yi)條曲線(xian)代(dai)表一(yi)個通(tong)道(dao)。從圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)可以(yi)(yi)看(kan)出，標(biao)(biao)定圓(yuan)環在各(ge)傳感(gan)單元(yuan)中(zhong)產生(sheng)的(de)漏(lou)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅值不同(tong)。進一(yi)步(bu)，將(jiang)目標(biao)(biao)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅值Vs設置為(wei)(wei)(wei)(wei)90，根(gen)據式(shi)（5-12）算法獲(huo)得(de)各(ge)通(tong)道(dao)的(de)修正參數，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-39所(suo)示(shi)(shi)。將(jiang)標(biao)(biao)定圓(yuan)環再次以(yi)(yi)相同(tong)速度(du)通(tong)過橫向檢測(ce)系統(tong)時獲(huo)得(de)如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-40所(suo)示(shi)(shi)的(de)檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)，其中(zhong)一(yi)條曲線(xian)為(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)個通(tong)道(dao)。從圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)可以(yi)(yi)看(kan)出，經(jing)過增(zeng)益(yi)(yi)修正之(zhi)后，各(ge)通(tong)道(dao)之(zhi)間的(de)缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)差異基本(ben)得(de)到(dao)消(xiao)除(chu)。
當(dang)不(bu)銹鋼(gang)管通過磁(ci)(ci)化線圈時會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)兩種(zhong)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)現象：一(yi)方面，鋼(gang)管電(dian)(dian)介(jie)質(zhi)切割(ge)磁(ci)(ci)力線而產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)；另一(yi)方面，磁(ci)(ci)化線圈由(you)于(yu)內部鋼(gang)管磁(ci)(ci)介(jie)質(zhi)總量發生(sheng)(sheng)(sheng)變(bian)化而產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)流(liu)。鋼(gang)管感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)和線圈感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的磁(ci)(ci)場會(hui)改變(bian)磁(ci)(ci)化場的強度與分布，進一(yi)步改變(bian)鋼(gang)管的磁(ci)(ci)化狀態，最(zui)終導(dao)致不(bu)同(tong)(tong)位置的同(tong)(tong)尺寸(cun)缺陷產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)不(bu)同(tong)(tong)的漏磁(ci)(ci)場。可(ke)得出以(yi)下結論：
1. 不銹鋼管電(dian)介質通過(guo)磁(ci)化線圈時，在(zai)進入區內形成與原(yuan)始磁(ci)化電(dian)流方向(xiang)相反的感(gan)生(sheng)(sheng)渦流；在(zai)離開區形成與原(yuan)始磁(ci)化電(dian)流方向(xiang)相同(tong)的感(gan)生(sheng)(sheng)渦流；在(zai)中間區域基本沒(mei)有感(gan)生(sheng)(sheng)渦流產(chan)生(sheng)(sheng)。
2. 當(dang)(dang)不銹鋼管(guan)管(guan)頭進(jin)入(ru)(ru)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈時(shi)(shi)，線(xian)(xian)圈中(zhong)形成與原始磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電(dian)流(liu)(liu)方(fang)向相(xiang)反的感(gan)(gan)(gan)生(sheng)電(dian)流(liu)(liu)；隨著(zhu)鋼管(guan)進(jin)一步(bu)深入(ru)(ru)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈，當(dang)(dang)管(guan)體通過磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈時(shi)(shi)，線(xian)(xian)圈中(zhong)無感(gan)(gan)(gan)生(sheng)電(dian)流(liu)(liu)產生(sheng)；當(dang)(dang)管(guan)尾離開磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈時(shi)(shi)，線(xian)(xian)圈中(zhong)無感(gan)(gan)(gan)生(sheng)電(dian)流(liu)(liu)產生(sheng)；當(dang)(dang)管(guan)尾離開磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈時(shi)(shi)，線(xian)(xian)圈中(zhong)產生(sheng)與原始磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電(dian)流(liu)(liu)方(fang)向相(xiang)同的感(gan)(gan)(gan)生(sheng)電(dian)流(liu)(liu)。
3. 管體(ti)同尺寸(cun)缺陷(xian)(xian)漏磁(ci)場差異(yi)主要來(lai)自鋼管內部(bu)的(de)(de)感(gan)生渦流磁(ci)場的(de)(de)影(ying)響。在進入區，感(gan)生磁(ci)場與原(yuan)始磁(ci)化(hua)場方向相反；在離(li)開區，感(gan)生磁(ci)場與原(yuan)始磁(ci)化(hua)場方向相同。從而使得鋼管離(li)開區磁(ci)感(gan)應強(qiang)度高于(yu)進入區，最(zui)終導致位(wei)于(yu)離(li)開區的(de)(de)缺陷(xian)(xian)漏磁(ci)場強(qiang)度高于(yu)進入區的(de)(de)缺陷(xian)(xian)漏磁(ci)場強(qiang)度。
4. 管(guan)(guan)端(duan)同(tong)尺寸缺陷漏磁場(chang)(chang)(chang)差異同(tong)時受到鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)內部感(gan)(gan)(gan)生(sheng)渦流(liu)(liu)和磁化(hua)線(xian)圈感(gan)(gan)(gan)生(sheng)電(dian)(dian)流(liu)(liu)的影響。當(dang)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)進(jin)入磁化(hua)線(xian)圈時，鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)內部感(gan)(gan)(gan)生(sheng)渦流(liu)(liu)和磁化(hua)線(xian)圈感(gan)(gan)(gan)生(sheng)電(dian)(dian)流(liu)(liu)產(chan)生(sheng)的磁場(chang)(chang)(chang)均與(yu)原始(shi)磁化(hua)場(chang)(chang)(chang)方(fang)向相反，從(cong)而(er)降低(di)了鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)磁感(gan)(gan)(gan)應強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)；當(dang)管(guan)(guan)尾(wei)離開磁化(hua)線(xian)圈時，鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)內部感(gan)(gan)(gan)生(sheng)渦流(liu)(liu)和磁化(hua)線(xian)圈感(gan)(gan)(gan)生(sheng)電(dian)(dian)流(liu)(liu)產(chan)生(sheng)的磁場(chang)(chang)(chang)均與(yu)原始(shi)磁化(hua)場(chang)(chang)(chang)方(fang)向相同(tong)，從(cong)而(er)增(zeng)強(qiang)(qiang)(qiang)了管(guan)(guan)尾(wei)磁感(gan)(gan)(gan)應強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)。最終(zhong)，感(gan)(gan)(gan)生(sheng)磁場(chang)(chang)(chang)導致位(wei)于(yu)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)體(ti)和管(guan)(guan)尾(wei)處的同(tong)尺寸缺陷形成了依次增(zeng)加的漏磁場(chang)(chang)(chang)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)。
5. 為實(shi)現高速運(yun)行時(shi)不銹鋼管(guan)同尺(chi)寸缺(que)陷(xian)的(de)一致性(xing)檢測(ce)與評價，基于陣列傳感單元(yuan)增益修正和延伸(shen)導磁極靴的(de)檢測(ce)方法可消除(chu)同尺(chi)寸缺(que)陷(xian)漏磁場差異，使得同尺(chi)寸缺(que)陷(xian)在管(guan)體和管(guan)端處產(chan)生(sheng)相同的(de)漏磁檢測(ce)信號。
6. 此(ci)外，在(zai)研究磁(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)內(nei)部感生電流(liu)(liu)形(xing)成機制及變化(hua)規律的(de)(de)基(ji)礎上，可采(cai)取在(zai)管頭處提前增加磁(ci)(ci)化(hua)電流(liu)(liu)并在(zai)管尾(wei)處提前減小磁(ci)(ci)化(hua)電流(liu)(liu)的(de)(de)控制方(fang)式，用于抵消線圈(quan)中的(de)(de)感生電流(liu)(liu)，從而可有效提高磁(ci)(ci)化(hua)電流(liu)(liu)的(de)(de)穩定性。
