與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不銹鋼(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(lou)磁無損檢(jian)測(ce)的原理源于磁粉檢(jian)測(ce)，當用(yong)一個或多個磁化器將鋼管的某(mou)一部位磁化到飽和狀態(tai)時，鋼管中任(ren)何形式的材(cai)質不連續都會在其所(suo)在位置引發磁場畸變，由此產生泄(xie)漏(lou)于材(cai)質之外的磁力(li)線或磁通(tong)。這些(xie)泄(xie)漏(lou)磁場量的空間(jian)分布(bu)具有微小(xiao)、非線性(xing)等(deng)特(te)(te)點(dian)。磁敏感(gan)元(yuan)件(jian)以電信號的形式描述這些(xie)磁場量信號時，會失去漏(lou)磁場的矢量特(te)(te)性(xing)，從而難以準確獲(huo)得材(cai)質中的缺陷形態(tai)特(te)(te)征，如缺陷的位置、形狀和走(zou)向等(deng)。
內、外部缺陷靈敏度差異一直是影響不銹(xiu)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(bu)缺陷檢測(ce)信號特征
漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場(chang)是一(yi)種非(fei)線性的(de)(de)(de)空間三維場(chang)，是由磁(ci)飽和狀態(tai)下鐵磁(ci)性鋼管(guan)中的(de)(de)(de)磁(ci)導率不一(yi)致(zhi)引起的(de)(de)(de)。為(wei)了盡可能(neng)詳細地了解漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場(chang)在各個(ge)方向(xiang)(xiang)(xiang)上的(de)(de)(de)分(fen)布(bu)情況，通常(chang)將漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場(chang)分(fen)解為(wei)兩個(ge)分(fen)量(liang)(liang)(liang)，即一(yi)個(ge)切(qie)向(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)量(liang)(liang)(liang)B1和一(yi)個(ge)法向(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)量(liang)(liang)(liang)Bn,如圖4-1所示。在檢測過(guo)程(cheng)中，當傳感器與(yu)(yu)缺陷同(tong)側時，則可視(shi)為(wei)外(wai)部缺陷，此(ci)時測量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場(chang)切(qie)向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)法向(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)量(liang)(liang)(liang)分(fen)別記為(wei)Bex和B當0傳感器與(yu)(yu)缺陷異側時，則可視(shi)為(wei)內部缺陷，漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場(chang)切(qie)向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)法向(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)量(liang)(liang)(liang)分(fen)別記為(wei)B和從圖4-1中可以看(kan)出，內、外(wai)部缺陷在傳感器處產生的(de)(de)(de)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場(chang)存在較大差異。
法向(xiang)分量是指漏磁場(chang)在不銹鋼(gang)管表面法線方(fang)向(xiang)上的(de)分量，檢測信號在裂(lie)(lie)紋(wen)中心(xin)的(de)正上方(fang)幅(fu)值(zhi)為(wei)零，而在裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)兩(liang)個斷面附近分別達到正、負極(ji)大值(zhi)，相鄰極(ji)值(zhi)之間的(de)距離取決于(yu)裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)寬度、缺陷的(de)形狀、提離距離以(yi)及缺陷所在位(wei)置等(deng)因素。
下面以漏磁場法(fa)向(xiang)分量進行討論(lun)。
內(nei)、外(wai)部缺陷(xian)的(de)(de)(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)形成(cheng)(cheng)機(ji)理(li)略有不同：當(dang)缺陷(xian)處于被測鋼管外(wai)表(biao)面(mian)時(shi)，其溢出(chu)磁(ci)(ci)場(chang)可以視為(wei)磁(ci)(ci)力線遇(yu)到磁(ci)(ci)導率(lv)變(bian)化時(shi)外(wai)逸的(de)(de)(de)部分(fen)；而不銹鋼管的(de)(de)(de)內(nei)部缺陷(xian)在鋼管外(wai)部產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)，實質是由于材質不連續產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)畸(ji)變(bian)擾動磁(ci)(ci)場(chang)，將磁(ci)(ci)力線從原本分(fen)布均(jun)勻的(de)(de)(de)鐵磁(ci)(ci)性(xing)構件內(nei)“擠(ji)壓”出(chu)材質表(biao)面(mian)，形成(cheng)(cheng)可檢測量。
從圖4-1中可以看(kan)出(chu)，外部缺(que)(que)陷(xian)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值較(jiao)大，且具有(you)陡峭的(de)畸(ji)變特(te)(te)征(zheng)；內部缺(que)(que)陷(xian)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)強度及畸(ji)變特(te)(te)征(zheng)都與(yu)前者(zhe)不同。當用霍爾(er)元件檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)漏磁(ci)場(chang)的(de)法向分量(liang)時，會獲得含過零(ling)點的(de)正、負(fu)波峰(feng)(feng)特(te)(te)征(zheng)的(de)缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)。為了(le)方便(bian)標記缺(que)(que)陷(xian)產(chan)生的(de)漏磁(ci)場(chang)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)，將外部缺(que)(que)陷(xian)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)記為Vex(h)，內部缺(que)(que)陷(xian)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)記為Vin(h)，h為磁(ci)敏感(gan)元件與(yu)被檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)構(gou)件表面的(de)提離距離。
以二維(wei)軸(zhou)對稱模型為(wei)例，仿(fang)真計(ji)算鋼(gang)管(guan)軸(zhou)向磁(ci)化時內(nei)、外(wai)(wai)部(bu)缺陷的(de)檢測信號(hao)特性。鋼(gang)管(guan)厚(hou)度(du)為(wei)10.0mm，內(nei)、外(wai)(wai)部(bu)裂(lie)紋(wen)尺寸(cun)相(xiang)(xiang)同(tong)：深度(du)為(wei)2.5mm，寬度(du)為(wei)0.5mm。如圖4-2所示，磁(ci)敏感元(yuan)件沿著提離(li)值．0mm的(de)路徑掃過(guo)外(wai)(wai)部(bu)裂(lie)紋(wen)時，得到相(xiang)(xiang)應(ying)檢測信號(hao)的(de)峰-峰值，記為(wei)Vexpp(1.0)；掃過(guo)內(nei)部(bu)裂(lie)紋(wen)時，得到相(xiang)(xiang)應(ying)檢測信號(hao)的(de)峰-峰值。
在(zai)(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)自(zi)動化漏(lou)磁(ci)檢測(ce)過程中(zhong)，一般(ban)將檢測(ce)探頭布置(zhi)在(zai)(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)外(wai)表面(mian)來實(shi)現不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)全覆蓋檢測(ce)。從圖4-2中(zhong)可以(yi)看出，相(xiang)同(tong)(tong)尺寸(cun)的(de)(de)裂(lie)(lie)紋分(fen)別位于(yu)鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)內、外(wai)表面(mian)時(shi)，產生(sheng)的(de)(de)檢測(ce)信號差異很大，包(bao)括幅值和寬度(du)。然而(er)，在(zai)(zai)常規漏(lou)磁(ci)檢測(ce)中(zhong)，一般(ban)將檢測(ce)信號幅值作為裂(lie)(lie)紋深度(du)的(de)(de)評(ping)判依(yi)據(ju)。因此，如(ru)果不(bu)對(dui)裂(lie)(lie)紋位置(zhi)進行(xing)區分(fen)，而(er)直(zhi)接使用相(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)報警門限進行(xing)評(ping)判，則會造成(cheng)外(wai)部裂(lie)(lie)紋的(de)(de)誤判或(huo)內部裂(lie)(lie)紋的(de)(de)漏(lou)判，使相(xiang)同(tong)(tong)尺寸(cun)的(de)(de)缺陷產生(sheng)不(bu)一致的(de)(de)評(ping)價結果。
圖(tu)4-3給出(chu)了(le)不銹鋼管內(nei)(nei)壁上的(de)(de)(de)裂(lie)紋（內(nei)(nei)部(bu)缺陷）漏磁場法(fa)向分量檢(jian)(jian)測信(xin)號波形，同時給出(chu)了(le)檢(jian)(jian)測信(xin)號極(ji)(ji)值間(jian)隔寬(kuan)度(du)W與管壁厚(hou)度(du)的(de)(de)(de)關(guan)系(xi)曲(qu)線。從(cong)圖(tu)中可(ke)以(yi)看出(chu)，當檢(jian)(jian)測探(tan)頭與鋼管表面的(de)(de)(de)提離距離h增(zeng)(zeng)大，或者(zhe)壁厚(hou)增(zeng)(zeng)大時，檢(jian)(jian)測信(xin)號的(de)(de)(de)極(ji)(ji)值間(jian)隔寬(kuan)度(du)W均會增(zeng)(zeng)大。因此，當借助(zhu)于(yu)檢(jian)(jian)測信(xin)號的(de)(de)(de)波形特(te)征構(gou)建評(ping)判指(zhi)標時，應注意這一點。
2. 鋼板(ban)正、反(fan)面缺陷檢測信號對比
下面通過在鋼板上刻(ke)制各類人工(gong)(gong)缺陷模擬鋼管漏磁檢測中內、外部缺陷。采(cai)用機加工(gong)(gong)和電火花加工(gong)(gong)的方法，在鋼板表(biao)面相隔(ge)一(yi)定距離(li)加工(gong)(gong)橫向(xiang)刻(ke)槽、斜向(xiang)刻(ke)槽以(yi)及不(bu)通孔等人工(gong)(gong)缺陷，人工(gong)(gong)缺陷尺寸見表(biao)4-1。
磁(ci)(ci)敏感元(yuan)件選用集(ji)成霍爾元(yuan)件UGN-3503，將其封裝(zhuang)于(yu)檢測(ce)探頭中，傳感器的提離(li)距離(li)為0.5mm。采用直流磁(ci)(ci)化(hua)線圈對鋼板進行(xing)軸向磁(ci)(ci)化(hua)，通過(guo)調節磁(ci)(ci)化(hua)電流幅值，確保試件始終處于(yu)磁(ci)(ci)飽(bao)和(he)狀態(tai)。分別(bie)在人工缺陷所在鋼板正面(mian)以及反面(mian)進行(xing)檢測(ce)，隨機抽取一(yi)組正面(mian)檢測(ce)與反面(mian)檢測(ce)信號，如圖(tu)4-4和(he)圖(tu)4-5所示。
通過對(dui)相(xiang)同(tong)深度(du)（0.9mm）的不通孔、45°斜向(xiang)刻槽(cao)以(yi)及橫(heng)向(xiang)刻槽(cao)等各種人工缺陷進(jin)行漏磁檢(jian)測試驗(yan)可以(yi)發現(xian)，缺陷的形(xing)狀、位置(zhi)和走向(xiang)等形(xing)位特(te)征(zheng)均(jun)對(dui)缺陷檢(jian)測信號(hao)產生了較(jiao)大的影(ying)響(xiang)，具體體現(xian)在信號(hao)幅值以(yi)及極值間隔寬度(du)上。
3. 鋼管漏(lou)磁(ci)檢測內、外部缺(que)陷區分的(de)必要(yao)性
由于不銹鋼(gang)(gang)管(guan)的特(te)殊幾何結(jie)構，不銹鋼(gang)(gang)管(guan)漏(lou)磁(ci)自(zi)動化檢測一般將探頭布置在不銹鋼(gang)(gang)管(guan)外(wai)壁，來(lai)完成對鋼(gang)(gang)管(guan)的全(quan)覆蓋檢測。由于漏(lou)磁(ci)檢測采(cai)用直流磁(ci)化方法，磁(ci)化場具有很強(qiang)的穿(chuan)透(tou)力，內部(bu)缺陷同樣可(ke)以獲(huo)得較好的(de)信噪(zao)比(bi)。但是(shi)(shi)，檢(jian)測探頭布置(zhi)在鋼管(guan)外壁(bi)(bi)，鋼管(guan)內(nei)、外部缺陷(xian)的(de)靈(ling)敏度(du)卻有不同，具體表現為內(nei)、外部缺陷(xian)檢(jian)測信號的(de)峰(feng)-峰(feng)值和極值間(jian)隔寬(kuan)度(du)存在明顯區(qu)別，而且(qie)管(guan)壁(bi)(bi)越厚，差別越大(da)。當采用常規漏磁檢(jian)測評(ping)判(pan)指標(biao)（信號峰(feng)-峰(feng)值）對缺陷(xian)進行評(ping)判(pan)時，無(wu)(wu)論是(shi)(shi)切向分量(liang)還是(shi)(shi)法向分量(liang)，都無(wu)(wu)法形成一一對應的(de)關系(xi)，容(rong)易(yi)受到非同類形態特征(zheng)的(de)干擾，造成缺陷(xian)的(de)非一致性評(ping)判(pan)，最終影響(xiang)鋼管(guan)的(de)檢(jian)測精度(du)。
漏(lou)磁檢(jian)測(ce)信(xin)號既然受(shou)到多(duo)種因(yin)素(su)的影(ying)響，而(er)常規(gui)漏(lou)磁檢(jian)測(ce)評(ping)(ping)判指標(biao)(biao)卻又未能提(ti)供完備(bei)描(miao)(miao)述矢量(liang)漏(lou)磁場(chang)的信(xin)息。因(yin)此(ci)，需要(yao)提(ti)取(qu)或構造新的評(ping)(ping)判指標(biao)(biao)來(lai)準確(que)評(ping)(ping)估缺陷形(xing)態特(te)征。漏(lou)磁檢(jian)測(ce)探頭中的磁敏感(gan)元件是以(yi)電(dian)信(xin)號的形(xing)式將漏(lou)磁場(chang)的磁信(xin)號在(zai)(zai)輸出設(she)備(bei)中顯示出來(lai)的。由于電(dian)信(xin)號標(biao)(biao)量(liang)在(zai)(zai)描(miao)(miao)述磁場(chang)矢量(liang)時具有不完備(bei)性，因(yin)此(ci)，需要(yao)將這(zhe)些標(biao)(biao)量(liang)信(xin)息進行重(zhong)新整合，而(er)不是僅僅依(yi)靠(kao)檢(jian)測(ce)信(xin)號的波(bo)形(xing)幅值來(lai)進行評(ping)(ping)判。
直(zhi)流(liu)漏磁檢測(ce)的優勢(shi)在(zai)于(yu)對(dui)(dui)鐵磁性構件的深度磁化，使得檢測(ce)功能(neng)較(jiao)其他電磁檢測(ce)方法要強大得多。其中，準確評估不銹鋼管使用性能(neng)的基礎是對(dui)(dui)缺陷位置特征的準確識(shi)別。通過上(shang)述對(dui)(dui)鋼管內、外部缺陷檢測(ce)的討(tao)論，可以(yi)認識(shi)到(dao)以(yi)下兩(liang)點：
1）漏磁(ci)檢(jian)測(ce)方法可用(yong)于鋼管的內、外部缺(que)陷檢(jian)測(ce)，但是缺(que)陷的位置特征會造成檢(jian)測(ce)信(xin)號的差異(yi)，包括檢(jian)測(ce)信(xin)號的峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)和極值(zhi)間(jian)隔寬度。
2）缺陷的(de)形狀、走(zou)向(xiang)、深度等形態特(te)征也會引起檢測信(xin)號的(de)波形變(bian)化。
因此，對(dui)于(yu)位置特征和形(xing)態特征均無法事(shi)先確定(ding)的(de)缺(que)(que)(que)陷(xian)，僅(jin)將檢(jian)測(ce)信號峰-峰值作為評(ping)(ping)價依據(ju)，勢(shi)必會造成缺(que)(que)(que)陷(xian)的(de)非一(yi)致性檢(jian)測(ce)與(yu)評(ping)(ping)判(pan)，也即，分別處于(yu)鋼管內、外表(biao)面的(de)相(xiang)同尺寸(cun)的(de)缺(que)(que)(que)陷(xian)經漏磁檢(jian)測(ce)與(yu)評(ping)(ping)判(pan)后得到(dao)了不同的(de)損傷量(liang)級。從客(ke)觀上講，這種(zhong)誤差必然存(cun)在，但是可以設法盡(jin)量(liang)避(bi)免(mian)，這也是定(ding)量(liang)檢(jian)測(ce)首先需要解決的(de)問(wen)題(ti)。
