漏磁檢測中磁化場方向要盡量與裂紋走向垂直，該裂紋才能夠被激發出最大的漏磁場。按照裂紋相對于不銹鋼(gang)管(guan)的走向，裂紋缺陷主要分為：軸向裂紋和周向裂紋。軸向裂紋平行于鋼管軸向，周向裂紋沿鋼管的周向。因此，漏磁檢測形成了鋼管軸向磁化檢測周向裂紋和周向磁化檢測軸向裂紋的兩種基本檢測形式，對應的檢測設備結構也分為兩種：周向裂紋漏磁檢測主機和軸向裂紋漏磁檢測主機。
不(bu)銹鋼管的軸向磁化通常采用穿過式磁化線圈，如圖2-2a所示，在鋼管軸向局部形成磁化區域，如圖2-2b所示。當檢測敏感探頭的覆蓋范圍大于360°時，即可實現無漏檢測。
不銹(xiu)鋼管軸向磁化檢測周向裂紋的具體實施較為簡單，檢測時的相對掃查運動也只需要軸向直線運動方式。然而，對于不銹鋼管周向磁化檢測軸向裂紋的實施則較為復雜，其磁化方式通常采用正對的周向磁化極對加以完成，如圖2-3a所示。在兩磁極正對的管壁中央區形成均勻的磁化場，對該區域內（DZ或DZ＇）的軸向裂紋激發漏磁場。通過有限元仿真計算可以看出，在磁極正對的管壁處，形成的磁化并非均勻且磁力線方向也不一致，不可能激發出合適的漏磁場，所以該區域為軸向裂紋檢測的盲區，如圖2-3b所示。
軸(zhou)(zhou)向裂(lie)紋檢(jian)(jian)測(ce)(ce)探(tan)(tan)頭(tou)最好布置于兩(liang)磁(ci)極正對(dui)(dui)(dui)的(de)管壁(bi)中央區的(de)軸(zhou)(zhou)平面上(shang)，為此(ci)，只有(you)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)探(tan)(tan)頭(tou)與鋼(gang)(gang)管之間(jian)實現相對(dui)(dui)(dui)螺(luo)旋(xuan)掃(sao)查才能達到(dao)無盲區檢(jian)(jian)測(ce)(ce)。所以(yi)，為了完成鋼(gang)(gang)管上(shang)軸(zhou)(zhou)／周(zhou)向裂(lie)紋的(de)全面檢(jian)(jian)測(ce)(ce)，通常需要兩(liang)種獨(du)立的(de)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)單(dan)元：周(zhou)向裂(lie)紋檢(jian)(jian)測(ce)(ce)單(dan)元和軸(zhou)(zhou)向裂(lie)紋檢(jian)(jian)測(ce)(ce)單(dan)元。檢(jian)(jian)測(ce)(ce)探(tan)(tan)頭(tou)與鋼(gang)(gang)管之間(jian)的(de)相對(dui)(dui)(dui)螺(luo)旋(xuan)掃(sao)查運動(dong)有(you)兩(liang)種組合形式：①. 探(tan)(tan)頭(tou)固定，鋼(gang)(gang)管做(zuo)螺(luo)旋(xuan)推進；②. 軸(zhou)(zhou)向裂(lie)紋檢(jian)(jian)測(ce)(ce)單(dan)元的(de)磁(ci)化器與探(tan)(tan)頭(tou)一起旋(xuan)轉(zhuan)，鋼(gang)(gang)管做(zuo)直線運動(dong)，分別如圖2-4a、b所示。
一(yi)、軸向磁化方法與軸向磁化器
根據(ju)垂直磁(ci)(ci)化(hua)基(ji)(ji)本理(li)論，漏磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)中(zhong)形(xing)成了鋼(gang)(gang)管(guan)軸(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)磁(ci)(ci)化(hua)檢(jian)測(ce)(ce)周(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)裂紋的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)(ji)本檢(jian)測(ce)(ce)形(xing)式(shi)和設備結構。目(mu)前(qian)主要有兩種驅動方式(shi)，一種是(shi)鋼(gang)(gang)管(guan)直線前(qian)進，周(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)裂紋檢(jian)測(ce)(ce)探頭(tou)沿圓周(zhou)(zhou)(zhou)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)包圍鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)檢(jian)測(ce)(ce)方法；另一種是(shi)鋼(gang)(gang)管(guan)螺旋前(qian)進，周(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)裂紋檢(jian)測(ce)(ce)探頭(tou)沿軸(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)覆蓋鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)檢(jian)測(ce)(ce)方法。這兩種檢(jian)測(ce)(ce)形(xing)式(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)提(ti)是(shi)相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)，即需(xu)要磁(ci)(ci)化(hua)器產生(sheng)合適的(de)(de)(de)(de)(de)軸(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)磁(ci)(ci)化(hua)場，以激勵(li)周(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)裂紋產生(sheng)足夠強度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)漏磁(ci)(ci)場。
不銹鋼管軸向磁化通常采用穿過式線圈磁化器產生軸向磁化場，如圖2-5所示，主要分為單線圈磁化和雙線圈磁化兩種形式。單線圈磁化時，檢測探頭一般放置在磁化線圈內部；雙線圈磁化時，檢測探頭放置在兩個線圈之間。由此可見，由于檢測探頭布置空間的需要，相對于單線圈而言，鋼管與雙線圈的耦合度更高。
1. 單線圈磁化器及(ji)特點(dian)
如(ru)圖2-5a所示(shi)，單線(xian)(xian)圈(quan)磁(ci)化(hua)(hua)(hua)器是目(mu)前軸向磁(ci)化(hua)(hua)(hua)器的(de)(de)主要形式之一。此種磁(ci)化(hua)(hua)(hua)器結構簡(jian)單，成本相對較(jiao)低(di)。但是，因檢測探(tan)頭需(xu)放置在線(xian)(xian)圈(quan)內(nei)部(bu)，造成線(xian)(xian)圈(quan)內(nei)徑相對鋼管外徑較(jiao)大，鋼管與線(xian)(xian)圈(quan)的(de)(de)耦(ou)合度較(jiao)低(di)，影(ying)響磁(ci)化(hua)(hua)(hua)效(xiao)果。
單(dan)勵磁線圈(quan)(quan)(quan)結構如(ru)圖2-6所示，其主要參(can)數包(bao)括(kuo)線圈(quan)(quan)(quan)匝數nc 線圈(quan)(quan)(quan)電(dian)流Ic、線圈(quan)(quan)(quan)外(wai)徑dc1、線圈(quan)(quan)(quan)內徑dc2、線圈(quan)(quan)(quan)厚度Te。以(yi)及內部漆包(bao)線直徑 dcw。
勵磁線圈的磁化能力主要由線圈的安匝數以及線圈與鋼管的耦合度決定。漆包線直徑越大，其能夠承受的電流越大，也帶來更加嚴重的散熱問題；線圈內徑越小，與不銹鋼管的耦合度越高，磁化效果越好，但需留足空間以保證不銹鋼管順利通過。
以下(xia)舉例說明線圈結構(gou)與設(she)計過程(cheng)。
討論壁厚為(wei)9.19mm、直徑(jing)為(wei)127mm不銹鋼(gang)管的(de)單勵(li)(li)(li)磁線(xian)(xian)圈(quan)設計，如圖(tu)(tu)2-7所示(shi)。保持勵(li)(li)(li)磁線(xian)(xian)圈(quan)的(de)安(an)匝(za)數(shu)和線(xian)(xian)圈(quan)內徑(jing)不變，改(gai)變線(xian)(xian)圖(tu)(tu)2-6 單勵(li)(li)(li)磁線(xian)(xian)圈(quan)結構圈(quan)厚度和線(xian)(xian)圈(quan)外(wai)徑(jing)，得到不同結構參數(shu)的(de)單勵(li)(li)(li)磁線(xian)(xian)圈(quan)。進(jin)一步，通過(guo)仿真計算，選(xuan)(xuan)擇磁化(hua)效果相對較(jiao)好，并(bing)且線(xian)(xian)圈(quan)厚度、質(zhi)量(liang)均滿足(zu)實際要求的(de)勵(li)(li)(li)磁線(xian)(xian)圈(quan)，具體參數(shu)選(xuan)(xuan)取如下。
a. 線(xian)(xian)圈安(an)(an)匝(za)(za)數(shu)：線(xian)(xian)圈安(an)(an)匝(za)(za)數(shu)主要根據鋼管的(de)磁化特性曲線(xian)(xian)，以(yi)及鋼管的(de)內外徑尺ru寸進行(xing)選取(qu)。針對以(yi)上尺寸鋼管，n。初步選取(qu)2000匝(za)(za)，漆(qi)包線(xian)(xian)直徑dcw取(qu)1.7mm，單根漆(qi)包線(xian)(xian)能夠承受(shou)的(de)最大電流為20A，實際磁化過程(cheng)中取(qu)10A。
b. 線(xian)圈(quan)內徑(jing)dc2：由于鋼(gang)(gang)(gang)管的(de)直線(xian)度誤差(cha)，以及(ji)輸送輥道的(de)制造安裝誤差(cha)，鋼(gang)(gang)(gang)管在前進過程(cheng)中(zhong)不(bu)可(ke)避免(mian)地(di)存(cun)在多自(zi)由度擺動(dong)。為使鋼(gang)(gang)(gang)管順利通過線(xian)圈(quan)而不(bu)發生碰撞，并盡(jin)量形成最好(hao)的(de)磁化效果，d2初(chu)步選取(qu)284mm。
c. 線(xian)圈(quan)厚(hou)度(du)：線(xian)圈(quan)厚(hou)度(du)是需要優(you)化(hua)的(de)指標(biao)之一(yi)，線(xian)圈(quan)厚(hou)度(du)依次取130mm、120mm、110mm、100mm、90mm、80mm、70mm、60mm、50mm、40mm和(he)30mm。
d. 線(xian)(xian)圈(quan)外徑dcl：保證線(xian)(xian)圈(quan)的匝數不(bu)變(bian)，在線(xian)(xian)圈(quan)厚(hou)度(du)變(bian)化(hua)時，外徑也做相(xiang)應調(diao)整。對應上(shang)述(shu)的線(xian)(xian)圈(quan)厚(hou)度(du)，線(xian)(xian)圈(quan)外徑依次(ci)取ф354.2mm、φ360mm、φ366.9mm、φ375.2mm、ф385.4mm、φ398mm、φ414mm、Φ436mm、φ466.4mm、φ512mm 和φ588mm。
對不同結構參(can)數的單(dan)勵磁線圈磁化效(xiao)果進行量(liang)化分析(xi)，利用仿(fang)真(zhen)方法(fa)對單(dan)勵磁線圈磁化鋼(gang)管管體的過(guo)程依次進行求(qiu)解，各(ge)個線圈的具體參(can)數如圖2-8所示。
提取不銹鋼管管體內部軸向磁感應強度B2，得到圖2-9所示曲線。從圖中可以看出，不同參數單勵磁線圈對鋼管管體的磁化效果不同。為進一步評估各勵磁線圈的磁化效果，提取不同參數單勵磁線圈磁化時管體內部最大磁感應強度值，用max表示，得到圖2-10所示曲線。
從圖(tu)2-10中可以看出，隨著(zhu)線(xian)圈厚度(du)的不斷增加，鋼管(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)內(nei)的Bmax急劇增大(da)，當線(xian)圈厚度(du)達(da)到100mm時，鋼管(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)內(nei)磁(ci)(ci)(ci)感應強度(du)基(ji)本達(da)到最大(da)值。此后(hou)，繼續(xu)增大(da)線(xian)圈厚度(du)，鋼管(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)內(nei)的Bmax基(ji)本保持不變。此外，從圖(tu)2-9中可以看出，當采用單勵磁(ci)(ci)(ci)線(xian)圈對(dui)不銹鋼管(guan)(guan)(guan)進行(xing)磁(ci)(ci)(ci)化時，管(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)內(nei)磁(ci)(ci)(ci)感應強度(du)軸向均勻性較差。
根(gen)據式（2-3），計(ji)算圖2-8所(suo)示不同參數勵(li)磁(ci)線(xian)圈(quan)的質(zhi)量(liang)(liang)，如圖2-11所(suo)示。從圖中可以看出，隨著勵(li)磁(ci)線(xian)圈(quan)厚度(du)(du)(du)不斷增加，其(qi)質(zhi)量(liang)(liang)逐漸減(jian)小(xiao)。當勵(li)磁(ci)線(xian)圈(quan)厚度(du)(du)(du)較小(xiao)時(shi)(shi)，隨著線(xian)圈(quan)厚度(du)(du)(du)增加，勵(li)磁(ci)線(xian)圈(quan)質(zhi)量(liang)(liang)減(jian)少(shao)較快；當勵(li)磁(ci)線(xian)圈(quan)厚度(du)(du)(du)大(da)于100mm時(shi)(shi)，勵(li)磁(ci)線(xian)圈(quan)質(zhi)量(liang)(liang)減(jian)少(shao)速度(du)(du)(du)趨緩。
綜上，根據磁化(hua)效(xiao)果與線(xian)(xian)(xian)圈(quan)質量，針對(dui)(dui)φ127mm鋼管(guan)可優化(hua)選擇厚(hou)度(du)參(can)數(shu)即磁化(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)內徑為(wei)284mm，外徑為(wei)375.2mm，厚(hou)度(du)為(wei)100mm。對(dui)(dui)該勵磁線(xian)(xian)(xian)圈(quan)磁化(hua)鋼管(guan)管(guan)體的過程進行(xing)有限元仿(fang)真(zhen)計算，圖(tu)2-12所示(shi)為(wei)磁力線(xian)(xian)(xian)密度(du)分(fen)布圖(tu)，圖(tu)2-13所示(shi)為(wei)磁感應強度(du)等值云圖(tu)。
從圖2-12中可以看(kan)出，勵磁(ci)(ci)線圈產(chan)生的磁(ci)(ci)力線大部分(fen)都(dou)從鋼(gang)管管體中通過，這是由(you)于鋼(gang)管的磁(ci)(ci)導率(lv)遠大于空氣的磁(ci)(ci)導率(lv)。從圖2-13中可以看(kan)出，管體內的最(zui)大磁(ci)(ci)感應強度(du)點位于線圈中心位置，最(zui)大值(zhi)為Bmax=2.314T。另外，管體內的磁(ci)(ci)感應強度(du)隨著遠離線圈中心呈現逐漸下降的趨勢。
2. 雙線圈磁化器及特點(dian)
雙線(xian)圈(quan)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)方式(shi)如圖2-5b所示(shi)，檢測探(tan)頭放(fang)置在兩個(ge)線(xian)圈(quan)之間(jian)，這樣可減小線(xian)圈(quan)內徑，提(ti)高磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)效(xiao)率。當(dang)然，磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)器(qi)設備成本也更高。雙線(xian)圈(quan)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)器(qi)在鋼管內更易形(xing)成密集均(jun)勻(yun)的軸向(xiang)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)場，有利于提(ti)高檢測靈(ling)敏度和一致(zhi)性。為了保證檢測區域中相同形(xing)態的缺陷產生相同的漏磁(ci)(ci)信(xin)號，鋼管由線(xian)圈(quan)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)后，必須保證磁(ci)(ci)感應強度的軸向(xiang)均(jun)勻(yun)性。
在不銹鋼管高速生產線上配置的周向裂紋漏磁檢測設備，一般采用雙勵磁線圈對鋼管管體進行軸向磁化。在得到單勵磁線圈的具體參數之后，需要對雙勵磁線圈間距L。c進行優化，以形成足夠強度的軸向均勻場。如雙勵磁線圈間距L。。過小，則無法滿足軸向磁化均勻的要求；如間距過大，則無法滿足磁化強度的要求。
雙(shuang)勵磁(ci)線圈磁(ci)化鋼(gang)管管體示(shi)(shi)意圖(tu)如圖(tu)2-14所示(shi)(shi)。為得到(dao)合(he)理的線圈間(jian)距，計(ji)算過程(cheng)中Lcc依次取20mm、40mm、60mm、80mm、100mm、140mm、180mm、220mm、260mm、300mm、340mm、380mm、440mm和(he)500mm。
提取鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)體內(nei)部(bu)軸(zhou)向磁感應(ying)(ying)強度(du)(du)B2，如圖2-15所示。從圖中(zhong)可(ke)以(yi)看出(chu)，當Lcc較(jiao)小(xiao)時，管(guan)(guan)(guan)體內(nei)部(bu)存在(zai)一個磁感應(ying)(ying)強度(du)(du)極大(da)值(zhi)點，并(bing)位于兩(liang)線(xian)圈的(de)(de)中(zhong)間(jian)位置；隨著Lcc不斷增大(da)，極大(da)值(zhi)點的(de)(de)磁感應(ying)(ying)強度(du)(du)逐漸減小(xiao)，當Lcc≥140mm時，管(guan)(guan)(guan)體內(nei)部(bu)則出(chu)現兩(liang)個磁感應(ying)(ying)強度(du)(du)極大(da)值(zhi)點，并(bing)且兩(liang)極大(da)值(zhi)點的(de)(de)距(ju)離(li)不斷增大(da)，且兩(liang)線(xian)圈中(zhong)心處的(de)(de)磁感應(ying)(ying)強度(du)(du)逐漸變小(xiao)。特別(bie)地，當Lcc=100mm時，鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)體具有較(jiao)大(da)的(de)(de)磁感應(ying)(ying)強度(du)(du)和(he)較(jiao)好的(de)(de)軸(zhou)向磁化(hua)均勻區域，均勻區域軸(zhou)向長度(du)(du)約為(wei)200mm。綜合考慮(lv)磁感應(ying)(ying)強度(du)(du)和(he)均勻性要求(qiu)，雙勵磁線(xian)圈間(jian)距(ju)Lcc取100mm較(jiao)為(wei)合適。
二、周(zhou)向(xiang)磁(ci)化方法(fa)與周(zhou)向(xiang)磁(ci)化器
不(bu)銹鋼管軸向裂紋檢測的基礎是產生足夠強度和均勻性的周向磁化場。如2-16所示，由于鋼管圓周狀的幾何形態，周向磁化時磁力線難以全部沿鋼管周向從管壁內通過，始終會有一部分磁通會擴散到空氣中，導致在磁極處磁場最強，在兩磁極正中間的鋼管區域磁場最弱。磁極在鋼管軸向方向的長度有限，因此，磁化場覆蓋的軸向區域也是有限的。在設計磁化線圈磁化能力時，主要考慮鋼管的磁化特性曲線、不銹鋼管內外徑尺寸以及檢測區域的軸向長度。
周向(xiang)磁(ci)(ci)化場是由繞在(zai)磁(ci)(ci)極(ji)上的(de)線(xian)圈產生的(de)。磁(ci)(ci)極(ji)正對的(de)管(guan)壁(bi)磁(ci)(ci)化不均勻(yun)，且管(guan)壁(bi)與極(ji)靴之間的(de)背(bei)景磁(ci)(ci)場分布雜亂(luan)。然(ran)而，在(zai)遠離兩磁(ci)(ci)極(ji)的(de)管(guan)壁(bi)中央區(qu)域，磁(ci)(ci)場分布較均勻(yun)，因此，一般將條形(xing)陣列探(tan)頭(tou)布置在(zai)該(gai)區(qu)域，如2-16所示，并且其(qi)長度(du)必須(xu)小于或等于均勻(yun)磁(ci)(ci)化區(qu)域的(de)軸向(xiang)長度(du)。
如圖2-17所示，為實(shi)現(xian)軸向裂紋的全覆蓋檢測，一般采用探頭與(yu)鋼管表面之間的螺旋(xuan)掃(sao)查來完成(cheng)。對于雙(shuang)探頭檢測布置，在掃(sao)查過(guo)程中需滿足條件
2Ls≥P (2-4) 式中(zhong)，Ls為單個縱(zong)向探(tan)頭的有(you)效(xiao)長度(du)；為鋼管(guan)表(biao)面形成的掃查(cha)螺距。
鋼(gang)管(guan)直線前進的速(su)度(du)v。與螺(luo)距P的關系(xi)為 Va=ntP (2-5) 式中，n為鋼(gang)管(guan)旋(xuan)轉速(su)度(du)。
由此可(ke)見，在高速漏(lou)磁檢測(ce)中可(ke)通(tong)過(guo)增(zeng)大螺(luo)距(ju)P來提高檢測(ce)速度Va0但是，根據式(shi)（2-4）可(ke)知，為(wei)了保證軸(zhou)向裂紋的全覆蓋(gai)掃(sao)查(cha)，必須增(zeng)大單個(ge)探頭的軸(zhou)向有效掃(sao)查(cha)范圍，此時鋼管中的均勻磁化(hua)區域的軸(zhou)向長度也需要相(xiang)應增(zeng)加(jia)。
舉例分析如下：
圖2-18a所示為常用的鋼管周向磁化結構，鋼管外徑為90mm，壁厚為8mm，磁極靴尺寸為200mm（00mm（長）×40mm（寬）×50mm（（高），磁極靴底面到鋼管外表面的距離為15mm，勵磁線圈參數為15000安匝。仿真分析得到不銹(xiu)鋼管表面磁感應強度分布云圖如圖2-18b所示，為了便于觀察，將鋼管的側面展開成了一個平面，從圖中可以看出這種磁極形式得到的均勻磁化區域較小。
進一步分析磁化(hua)不(bu)均勻(yun)帶來的檢測不(bu)一致性問(wen)題(ti)。
在圖2-18b中給出的三個位置處分別設置三個尺寸相同的軸向裂紋，位置1為不銹鋼管側面的正中心，位置2與位置1之間的軸向距離為50mm，位置3與位置1之間的軸向距離為100mm，裂紋尺寸為20mm20mm（長）×3mm（寬）×2mm（深）深），圖2-19給出了在三個不同位置處的裂紋漏磁檢測信號。
從圖2-19中可(ke)以(yi)看出，如果陣列探頭同(tong)時掃(sao)查到(dao)了三(san)個缺(que)陷，則尺寸(cun)相同(tong)的(de)(de)裂(lie)紋產生(sheng)的(de)(de)漏磁(ci)檢測信號幅值(zhi)與(yu)基線均出現了嚴重的(de)(de)不一致，從而無法(fa)對(dui)缺(que)陷進行精確的(de)(de)定量評價，因(yin)此(ci)，探頭長度必(bi)須小于200mm。
為了提高(gao)檢測速度(du)(du)，需要使陣列探頭(tou)在軸向(xiang)上(shang)有足(zu)夠的(de)長度(du)(du)。然而鋼管(guan)磁感應強度(du)(du)在軸向(xiang)上(shang)的(de)非均勻性限(xian)制(zhi)了陣列探頭(tou)沿軸向(xiang)布置的(de)有效長度(du)(du)，解決這一(yi)矛盾最(zui)為關鍵的(de)問題就是如何在鋼管(guan)表面建立更大范圍的(de)均勻磁場。
對此(ci)，在(zai)原有磁(ci)(ci)(ci)(ci)極的下方(fang)加(jia)上(shang)一個導(dao)磁(ci)(ci)(ci)(ci)板，將一部分(fen)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)導(dao)入(ru)遠離(li)磁(ci)(ci)(ci)(ci)極的區域，從而可擴大磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)在(zai)軸向(xiang)上(shang)的覆蓋范圍，如圖2-20a所(suo)示(shi)的模(mo)型。模(mo)型中使用的導(dao)磁(ci)(ci)(ci)(ci)板尺寸為300mm（長）×40mm（寬）×10mm（厚），保持導(dao)磁(ci)(ci)(ci)(ci)板底面(mian)到鋼管外(wai)表(biao)面(mian)的距(ju)離(li)為15mm。增加(jia)該導(dao)磁(ci)(ci)(ci)(ci)板后，仿真獲得(de)的鋼管表(biao)面(mian)的磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)分(fen)布云圖如圖2-20b所(suo)示(shi)。
從圖2-20b中(zhong)可以看出(chu)，與常(chang)規磁(ci)(ci)(ci)(ci)極相比，增加導磁(ci)(ci)(ci)(ci)板之(zhi)后，磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)覆蓋的(de)范(fan)圍(wei)有所增大(da)，而(er)且(qie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)分布也更加均勻，起到了一(yi)定的(de)優化(hua)效果。另(ling)一(yi)方面，通(tong)過觀察磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)分布云圖可以發現，鋼管(guan)表面中(zhong)間部位的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)要比兩邊稍(shao)強，所以，進一(yi)步(bu)地(di)，需要消(xiao)除或者(zhe)減弱(ruo)周(zhou)向磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)區域的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)強度(du)差異。
如圖2-21a所示的極靴模型，在之前的導磁板上增開一個槽，這樣由于中間部位磁阻增大，一部分磁通就會往兩邊擴散，從而達到減弱中間磁場增大兩邊磁場的目的。模型中，開槽尺寸為150mm（長50mm（長）x40mm（寬）x5mm（m（深），獲得的不銹(xiu)鋼管表面的磁場分布云圖如圖2-21b所示。
由圖(tu)2-21b可以看出，在磁極中(zhong)部開(kai)槽(cao)之(zhi)后，均勻磁場(chang)的區域進一步擴大。為了更好(hao)地(di)比較上述三種磁極的磁化效果(guo)，在探頭(tou)所(suo)在位置(zhi)沿(yan)鋼管軸向取(qu)長度為600mm的路(lu)徑(jing)，得到路(lu)徑(jing)上各(ge)個點的磁感應(ying)強度，結果(guo)如圖(tu)2-22所(suo)示(shi)。
從圖(tu)中可以(yi)看出(chu)，傳統磁(ci)(ci)極磁(ci)(ci)化下(xia)的均勻(yun)區(qu)域(yu)最小(xiao)，軸(zhou)向長(chang)度(du)約為(wei)150mm；增加導(dao)磁(ci)(ci)板后，均勻(yun)磁(ci)(ci)場區(qu)域(yu)的軸(zhou)向長(chang)度(du)增加至180mm；如果在導(dao)磁(ci)(ci)板上開槽，均勻(yun)磁(ci)(ci)場區(qu)域(yu)的軸(zhou)向長(chang)度(du)進一步擴大為(wei)240mm。
進(jin)一步在圖2-18b所(suo)示的(de)三個不同(tong)位置設置尺寸相同(tong)的(de)軸向(xiang)裂紋，仿真(zhen)獲得缺陷的(de)漏(lou)磁檢測(ce)信(xin)號，如圖2-23所(suo)示。從圖中(zhong)可(ke)以看出(chu)，沿軸向(xiang)距(ju)離100mm的(de)兩個缺陷產生的(de)漏(lou)磁信(xin)號幅值差(cha)異僅為0.5％，基線漂移量(liang)也基本相似。因此，圖2-21a所(suo)示的(de)磁化極(ji)靴形式可(ke)基本滿足磁化的(de)均勻性要求。
