與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管外表面的磁測頭距離更遠，因此，其靈敏度更低。目前，對于內、外部缺陷靈敏度差異造成的影響，根據不銹鋼管質量檢測的不同要求，形成了不同的處理方法。一種是接受內、外部缺陷漏磁場強度差異帶來的不利影響，在制作樣管時使內部標準缺陷深度高于外部缺陷，并采用相同的報警門限進行評判。此方法使得外部缺陷較內部缺陷評判標準更嚴，會導致外部缺陷的誤判或內部缺陷的漏判。高精度漏磁檢測的基礎是實現內、外部缺陷的一致性檢測與評價，即不論缺陷處于哪個位置，相同尺寸的缺陷經過漏磁檢測與評價之后，它們應該具有相同的損傷量級。此時，如果可以先對缺陷內外位置進行區分，然后分別采用獨立的內、外部缺陷報警門限進行分類評判，則可實現鋼管內、外部缺陷的一致性判別。
漏磁(ci)(ci)(ci)無(wu)損檢(jian)測的(de)(de)原理源(yuan)于(yu)磁(ci)(ci)(ci)粉檢(jian)測，當用一個或多個磁(ci)(ci)(ci)化(hua)器將鋼(gang)管的(de)(de)某一部位(wei)(wei)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)到飽和狀態時，鋼(gang)管中任何形式的(de)(de)材質(zhi)不連續都會在其所(suo)在位(wei)(wei)置引發磁(ci)(ci)(ci)場畸變，由此產生泄漏于(yu)材質(zhi)之外的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)力(li)線或磁(ci)(ci)(ci)通。這些泄漏磁(ci)(ci)(ci)場量的(de)(de)空間分(fen)布具有微小、非線性(xing)等特(te)點。磁(ci)(ci)(ci)敏(min)感元件以(yi)電信(xin)號的(de)(de)形式描述這些磁(ci)(ci)(ci)場量信(xin)號時，會失去漏磁(ci)(ci)(ci)場的(de)(de)矢量特(te)性(xing)，從而(er)難以(yi)準(zhun)確(que)獲(huo)得材質(zhi)中的(de)(de)缺(que)陷(xian)形態特(te)征，如缺(que)陷(xian)的(de)(de)位(wei)(wei)置、形狀和走(zou)向等。
內、外部缺陷靈敏度差異一直是影響不銹鋼管漏磁檢測可靠性和一致性的主要因素之一，因為內、外部缺陷靈敏度差異較大，相同尺寸的缺陷在鋼管不同深度處會產生不同的信號幅值，從而造成誤判或漏檢。因此，對疑似缺陷檢測信號進行位置特征識別，將直接有利于提升漏磁檢測信號的可利用價值及作為最終評價依據時的可靠性。
1. 內、外部缺陷檢測信號特(te)征
漏磁(ci)場(chang)是一種非(fei)線性的(de)(de)空間三維場(chang)，是由(you)磁(ci)飽和狀態下(xia)鐵磁(ci)性鋼(gang)管中(zhong)的(de)(de)磁(ci)導(dao)率不一致(zhi)引(yin)起的(de)(de)。為了盡(jin)可能詳(xiang)細地了解漏磁(ci)場(chang)在(zai)各個方向上的(de)(de)分(fen)布情況，通常將(jiang)漏磁(ci)場(chang)分(fen)解為兩(liang)個分(fen)量，即一個切(qie)向分(fen)量B1和一個法向分(fen)量Bn,如圖(tu)4-1所示。在(zai)檢測過(guo)程中(zhong)，當傳感器與(yu)缺(que)(que)陷同側(ce)時，則(ze)可視為外(wai)部(bu)缺(que)(que)陷，此時測量的(de)(de)漏磁(ci)場(chang)切(qie)向與(yu)法向分(fen)量分(fen)別記(ji)為Bex和B當0傳感器與(yu)缺(que)(que)陷異側(ce)時，則(ze)可視為內部(bu)缺(que)(que)陷，漏磁(ci)場(chang)切(qie)向與(yu)法向分(fen)量分(fen)別記(ji)為B和從圖(tu)4-1中(zhong)可以看出，內、外(wai)部(bu)缺(que)(que)陷在(zai)傳感器處產生的(de)(de)漏磁(ci)場(chang)存在(zai)較大差(cha)異。
法(fa)向(xiang)分量(liang)是指漏磁(ci)場在(zai)不銹鋼(gang)管(guan)表面法(fa)線方向(xiang)上的(de)分量(liang)，檢測信號在(zai)裂紋(wen)中(zhong)心的(de)正(zheng)上方幅值為零，而在(zai)裂紋(wen)的(de)兩(liang)個(ge)斷面附近分別(bie)達到正(zheng)、負極(ji)大值，相鄰極(ji)值之間的(de)距離(li)取決于裂紋(wen)的(de)寬度、缺(que)陷的(de)形狀、提離(li)距離(li)以(yi)及缺(que)陷所(suo)在(zai)位置等因素(su)。
下面以漏磁場(chang)法(fa)向分量進行討論。
內(nei)、外部(bu)缺陷的(de)(de)漏磁(ci)(ci)(ci)場形(xing)成(cheng)機理略有不同：當缺陷處(chu)于(yu)被測鋼(gang)管(guan)外表(biao)面時，其溢出磁(ci)(ci)(ci)場可以(yi)視為磁(ci)(ci)(ci)力線遇到磁(ci)(ci)(ci)導率變化時外逸的(de)(de)部(bu)分(fen)；而不銹鋼(gang)管(guan)的(de)(de)內(nei)部(bu)缺陷在鋼(gang)管(guan)外部(bu)產生(sheng)的(de)(de)漏磁(ci)(ci)(ci)場，實質(zhi)是由于(yu)材質(zhi)不連續產生(sheng)的(de)(de)畸變擾動磁(ci)(ci)(ci)場，將磁(ci)(ci)(ci)力線從原本分(fen)布均勻的(de)(de)鐵磁(ci)(ci)(ci)性構(gou)件內(nei)“擠壓”出材質(zhi)表(biao)面，形(xing)成(cheng)可檢測量。
從圖4-1中可(ke)以看出，外(wai)部缺陷(xian)(xian)檢(jian)測(ce)信號(hao)的(de)(de)峰(feng)-峰(feng)值較大(da)，且具有陡(dou)峭的(de)(de)畸(ji)變特(te)征；內(nei)(nei)部缺陷(xian)(xian)檢(jian)測(ce)信號(hao)的(de)(de)強度及畸(ji)變特(te)征都與(yu)前者不同。當用霍(huo)爾元件(jian)檢(jian)測(ce)漏磁(ci)場的(de)(de)法(fa)向分量時(shi)，會獲(huo)得(de)含過零(ling)點的(de)(de)正、負波峰(feng)特(te)征的(de)(de)缺陷(xian)(xian)信號(hao)。為(wei)了方便標記缺陷(xian)(xian)產(chan)生的(de)(de)漏磁(ci)場檢(jian)測(ce)信號(hao)，將外(wai)部缺陷(xian)(xian)檢(jian)測(ce)信號(hao)記為(wei)Vex(h)，內(nei)(nei)部缺陷(xian)(xian)檢(jian)測(ce)信號(hao)記為(wei)Vin(h)，h為(wei)磁(ci)敏(min)感(gan)元件(jian)與(yu)被檢(jian)測(ce)構件(jian)表面的(de)(de)提離(li)距(ju)離(li)。
以二維軸(zhou)對稱(cheng)模型為例，仿真計算鋼(gang)管軸(zhou)向(xiang)磁(ci)化(hua)時(shi)內、外(wai)(wai)部缺陷的檢測信(xin)號特性。鋼(gang)管厚度為10.0mm，內、外(wai)(wai)部裂紋尺寸(cun)相(xiang)同(tong)：深度為2.5mm，寬度為0.5mm。如圖(tu)4-2所示，磁(ci)敏感元件沿著(zhu)提(ti)離值(zhi)．0mm的路徑掃過(guo)外(wai)(wai)部裂紋時(shi)，得到(dao)相(xiang)應(ying)檢測信(xin)號的峰(feng)-峰(feng)值(zhi)，記為Vexpp(1.0)；掃過(guo)內部裂紋時(shi)，得到(dao)相(xiang)應(ying)檢測信(xin)號的峰(feng)-峰(feng)值(zhi)。
在(zai)不銹(xiu)鋼管(guan)自(zi)動化漏(lou)磁檢(jian)測過程中(zhong)，一般將檢(jian)測探頭布置在(zai)鋼管(guan)外表面來(lai)實現(xian)不銹(xiu)鋼管(guan)的(de)(de)全覆蓋(gai)檢(jian)測。從圖4-2中(zhong)可以(yi)看出，相(xiang)同尺寸的(de)(de)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)分(fen)別位于鋼管(guan)的(de)(de)內、外表面時，產(chan)生(sheng)的(de)(de)檢(jian)測信號差(cha)異很大，包括(kuo)幅(fu)值(zhi)和寬度。然而(er)，在(zai)常規漏(lou)磁檢(jian)測中(zhong)，一般將檢(jian)測信號幅(fu)值(zhi)作為裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)深(shen)度的(de)(de)評(ping)判(pan)依據。因此，如(ru)果不對裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)位置進行(xing)區(qu)分(fen)，而(er)直(zhi)接(jie)使用相(xiang)同的(de)(de)報警門限進行(xing)評(ping)判(pan)，則會造成(cheng)外部(bu)(bu)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)誤判(pan)或內部(bu)(bu)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)漏(lou)判(pan)，使相(xiang)同尺寸的(de)(de)缺陷(xian)產(chan)生(sheng)不一致的(de)(de)評(ping)價結果。
圖4-3給出(chu)(chu)了(le)不銹(xiu)鋼(gang)管內(nei)(nei)壁(bi)上的裂(lie)紋(wen)（內(nei)(nei)部(bu)缺陷）漏磁場法向分(fen)量檢(jian)(jian)測信(xin)號波(bo)形(xing)，同時(shi)給出(chu)(chu)了(le)檢(jian)(jian)測信(xin)號極值間隔(ge)寬度W與管壁(bi)厚(hou)度的關系曲線。從圖中(zhong)可以看出(chu)(chu)，當(dang)檢(jian)(jian)測探(tan)頭與鋼(gang)管表(biao)面的提離距離h增大，或者壁(bi)厚(hou)增大時(shi)，檢(jian)(jian)測信(xin)號的極值間隔(ge)寬度W均會增大。因此，當(dang)借助于(yu)檢(jian)(jian)測信(xin)號的波(bo)形(xing)特征構(gou)建(jian)評判指(zhi)標時(shi)，應注意這一點。
2. 鋼板正、反面缺陷檢測(ce)信(xin)號對比
下(xia)面通過在鋼(gang)板(ban)上刻(ke)制各類人工(gong)缺陷模擬鋼(gang)管漏磁(ci)檢測中內、外部缺陷。采用機加(jia)工(gong)和電火花加(jia)工(gong)的方(fang)法，在鋼(gang)板(ban)表(biao)面相隔一定(ding)距(ju)離加(jia)工(gong)橫(heng)向刻(ke)槽(cao)、斜向刻(ke)槽(cao)以及不通孔(kong)等人工(gong)缺陷，人工(gong)缺陷尺寸見表(biao)4-1。
磁(ci)敏感元件(jian)選(xuan)用集(ji)成霍(huo)爾元件(jian)UGN-3503，將(jiang)其封裝于檢(jian)測(ce)探頭中，傳感器的提(ti)離距離為0.5mm。采用直流(liu)磁(ci)化(hua)線圈對鋼板(ban)進行軸向磁(ci)化(hua)，通過調節磁(ci)化(hua)電流(liu)幅(fu)值，確保(bao)試件(jian)始終處于磁(ci)飽和狀態。分別在人工缺陷所(suo)在鋼板(ban)正面(mian)以(yi)及反(fan)(fan)面(mian)進行檢(jian)測(ce)，隨機抽取一(yi)組(zu)正面(mian)檢(jian)測(ce)與反(fan)(fan)面(mian)檢(jian)測(ce)信號，如(ru)圖4-4和圖4-5所(suo)示。
通(tong)過(guo)對(dui)相同深度（0.9mm）的(de)(de)不通(tong)孔、45°斜向(xiang)刻槽以及橫(heng)向(xiang)刻槽等各種人工缺陷進行漏(lou)磁檢測試驗可以發現，缺陷的(de)(de)形狀、位置和(he)走向(xiang)等形位特征均對(dui)缺陷檢測信(xin)號產(chan)生(sheng)了較大的(de)(de)影(ying)響，具體(ti)體(ti)現在信(xin)號幅值以及極值間(jian)隔寬(kuan)度上(shang)。
3. 鋼(gang)管漏磁檢測內、外部(bu)缺陷區分(fen)的必要性
由(you)于(yu)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)特殊幾何結構，不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)漏磁自動化檢(jian)測一(yi)般將探頭(tou)布置在不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)外壁，來完成對鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)全覆(fu)蓋檢(jian)測。由(you)于(yu)漏磁檢(jian)測采用直(zhi)流磁化方法，磁化場具有很(hen)強的(de)穿透力，內部缺陷同(tong)樣可以(yi)獲得較好的信(xin)(xin)(xin)噪比(bi)。但是，檢測探頭布置在鋼(gang)(gang)管外壁，鋼(gang)(gang)管內、外部(bu)缺陷(xian)的靈敏度(du)卻(que)有不同(tong)，具體表現為(wei)內、外部(bu)缺陷(xian)檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)的峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)和極值(zhi)間隔寬度(du)存在明顯(xian)區別，而且(qie)管壁越厚(hou)，差別越大。當采用常(chang)規(gui)漏磁檢測評(ping)(ping)判指標（信(xin)(xin)(xin)號(hao)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)）對缺陷(xian)進(jin)行評(ping)(ping)判時，無論是切向(xiang)分量(liang)還是法(fa)向(xiang)分量(liang)，都無法(fa)形成(cheng)一(yi)一(yi)對應(ying)的關系，容易受到非(fei)同(tong)類(lei)形態特征(zheng)的干擾，造成(cheng)缺陷(xian)的非(fei)一(yi)致(zhi)性評(ping)(ping)判，最終(zhong)影(ying)響(xiang)鋼(gang)(gang)管的檢測精(jing)度(du)。
漏磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號(hao)既然受到多種因(yin)(yin)素的(de)影響，而(er)常規漏磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)評(ping)判(pan)指標卻(que)又未能提供完(wan)備(bei)(bei)描述矢量(liang)(liang)(liang)(liang)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)信(xin)息(xi)。因(yin)(yin)此，需(xu)(xu)要提取或構造新的(de)評(ping)判(pan)指標來(lai)準確評(ping)估(gu)缺(que)陷形態特征。漏磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)探頭中的(de)磁(ci)(ci)(ci)敏感元(yuan)件是(shi)(shi)以電信(xin)號(hao)的(de)形式(shi)將漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)在(zai)輸出設備(bei)(bei)中顯示出來(lai)的(de)。由于電信(xin)號(hao)標量(liang)(liang)(liang)(liang)在(zai)描述磁(ci)(ci)(ci)場(chang)矢量(liang)(liang)(liang)(liang)時具有(you)不完(wan)備(bei)(bei)性，因(yin)(yin)此，需(xu)(xu)要將這些(xie)標量(liang)(liang)(liang)(liang)信(xin)息(xi)進(jin)行重新整合，而(er)不是(shi)(shi)僅僅依靠檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號(hao)的(de)波形幅值(zhi)來(lai)進(jin)行評(ping)判(pan)。
直流(liu)漏磁(ci)檢測(ce)(ce)的(de)(de)優勢(shi)在(zai)于對(dui)鐵磁(ci)性構(gou)件的(de)(de)深度(du)磁(ci)化，使得(de)檢測(ce)(ce)功(gong)能較其(qi)他電磁(ci)檢測(ce)(ce)方法要強(qiang)大得(de)多。其(qi)中，準確(que)(que)評估(gu)不銹(xiu)鋼管使用性能的(de)(de)基礎是對(dui)缺陷位置特(te)征的(de)(de)準確(que)(que)識別。通過上述對(dui)鋼管內、外部(bu)缺陷檢測(ce)(ce)的(de)(de)討(tao)論(lun)，可以(yi)認識到以(yi)下兩點：
1）漏磁檢(jian)(jian)測(ce)方法可用于鋼(gang)管(guan)的(de)內、外部(bu)缺陷(xian)檢(jian)(jian)測(ce)，但是缺陷(xian)的(de)位置特(te)征會造(zao)成檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)號的(de)差(cha)異(yi)，包括檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)號的(de)峰-峰值(zhi)和極值(zhi)間隔寬度。
2）缺陷的(de)形(xing)狀(zhuang)、走向、深度等形(xing)態特征也(ye)會引起檢測(ce)信號的(de)波(bo)形(xing)變化(hua)。
因(yin)此，對于位置特征(zheng)(zheng)和形態特征(zheng)(zheng)均無法事先確定(ding)的缺(que)陷(xian)(xian)，僅將(jiang)檢測信號(hao)峰(feng)-峰(feng)值作為評價(jia)依據(ju)，勢必(bi)會(hui)造成缺(que)陷(xian)(xian)的非一致性檢測與評判，也(ye)即，分別(bie)處于鋼管內(nei)、外表面(mian)的相同(tong)尺(chi)寸的缺(que)陷(xian)(xian)經漏磁檢測與評判后(hou)得(de)到了不同(tong)的損傷量(liang)級。從客觀上講，這種誤差必(bi)然存在，但是(shi)可以設法盡量(liang)避免，這也(ye)是(shi)定(ding)量(liang)檢測首先需要(yao)解決的問(wen)題(ti)。
