與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不(bu)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(ci)(ci)(ci)無損檢(jian)測(ce)的(de)原理源(yuan)于磁(ci)(ci)(ci)粉檢(jian)測(ce)，當用一個(ge)或多個(ge)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)器將鋼管(guan)的(de)某一部位(wei)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)到飽和(he)狀態時，鋼管(guan)中(zhong)(zhong)任何形式的(de)材(cai)(cai)質不連續都會在其(qi)所(suo)在位(wei)置(zhi)引(yin)發(fa)磁(ci)(ci)(ci)場畸變，由(you)此產生泄(xie)漏(lou)于材(cai)(cai)質之(zhi)外的(de)磁(ci)(ci)(ci)力線或磁(ci)(ci)(ci)通。這些泄(xie)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場量(liang)(liang)的(de)空(kong)間分布(bu)具有微小、非線性等特(te)(te)點。磁(ci)(ci)(ci)敏感元件以(yi)電信(xin)號(hao)的(de)形式描述(shu)這些磁(ci)(ci)(ci)場量(liang)(liang)信(xin)號(hao)時，會失去漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場的(de)矢量(liang)(liang)特(te)(te)性，從而(er)難以(yi)準確(que)獲(huo)得材(cai)(cai)質中(zhong)(zhong)的(de)缺(que)陷形態特(te)(te)征，如缺(que)陷的(de)位(wei)置(zhi)、形狀和(he)走向等。
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(que)陷檢(jian)測信號(hao)特(te)征
漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場是(shi)一(yi)種非(fei)線性(xing)的(de)(de)空(kong)間三維場，是(shi)由磁(ci)(ci)(ci)飽和狀態下鐵磁(ci)(ci)(ci)性(xing)鋼管中的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)導率不一(yi)致引起的(de)(de)。為(wei)了(le)盡(jin)可(ke)能詳細地了(le)解(jie)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場在各(ge)個(ge)方向(xiang)(xiang)上的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)布情況，通常將(jiang)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場分(fen)(fen)(fen)解(jie)為(wei)兩個(ge)分(fen)(fen)(fen)量(liang)，即一(yi)個(ge)切(qie)向(xiang)(xiang)分(fen)(fen)(fen)量(liang)B1和一(yi)個(ge)法向(xiang)(xiang)分(fen)(fen)(fen)量(liang)Bn,如(ru)圖4-1所示。在檢(jian)測過(guo)程中，當(dang)傳感器與(yu)(yu)缺(que)陷同側時，則(ze)(ze)可(ke)視(shi)為(wei)外(wai)部(bu)(bu)缺(que)陷，此(ci)時測量(liang)的(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場切(qie)向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)法向(xiang)(xiang)分(fen)(fen)(fen)量(liang)分(fen)(fen)(fen)別(bie)記為(wei)Bex和B當(dang)0傳感器與(yu)(yu)缺(que)陷異側時，則(ze)(ze)可(ke)視(shi)為(wei)內部(bu)(bu)缺(que)陷，漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場切(qie)向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)法向(xiang)(xiang)分(fen)(fen)(fen)量(liang)分(fen)(fen)(fen)別(bie)記為(wei)B和從(cong)圖4-1中可(ke)以看(kan)出，內、外(wai)部(bu)(bu)缺(que)陷在傳感器處產生的(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場存在較大差(cha)異。
法(fa)向分量(liang)(liang)是指漏磁(ci)場在(zai)(zai)不銹鋼管表面法(fa)線方向上的(de)分量(liang)(liang)，檢測信號在(zai)(zai)裂(lie)紋中心的(de)正(zheng)上方幅值(zhi)為零，而在(zai)(zai)裂(lie)紋的(de)兩個斷(duan)面附近分別達到正(zheng)、負(fu)極(ji)大值(zhi)，相鄰極(ji)值(zhi)之間的(de)距離(li)取決于裂(lie)紋的(de)寬度(du)、缺陷的(de)形(xing)狀、提離(li)距離(li)以(yi)及缺陷所在(zai)(zai)位(wei)置等因素。
下(xia)面以漏磁場法向分量進行討論(lun)。
內、外部(bu)缺陷(xian)(xian)的漏磁(ci)(ci)場(chang)形成機理略(lve)有不同(tong)：當(dang)缺陷(xian)(xian)處(chu)于(yu)被測鋼(gang)管(guan)外表(biao)面時，其溢出(chu)磁(ci)(ci)場(chang)可以視為磁(ci)(ci)力(li)線(xian)遇(yu)到(dao)磁(ci)(ci)導(dao)率變(bian)化(hua)時外逸(yi)的部(bu)分；而不銹鋼(gang)管(guan)的內部(bu)缺陷(xian)(xian)在鋼(gang)管(guan)外部(bu)產生的漏磁(ci)(ci)場(chang)，實(shi)質(zhi)是(shi)由于(yu)材(cai)質(zhi)不連續產生的畸變(bian)擾動磁(ci)(ci)場(chang)，將磁(ci)(ci)力(li)線(xian)從(cong)原本分布均勻的鐵磁(ci)(ci)性構件(jian)內“擠壓”出(chu)材(cai)質(zhi)表(biao)面，形成可檢測量(liang)。
從圖4-1中(zhong)可以看出，外(wai)部(bu)缺(que)陷檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)的(de)(de)(de)(de)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值較大，且具有陡峭的(de)(de)(de)(de)畸變特征(zheng)；內部(bu)缺(que)陷檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)的(de)(de)(de)(de)強度及畸變特征(zheng)都與(yu)前者不同(tong)。當用霍爾元件檢(jian)(jian)測(ce)漏磁場的(de)(de)(de)(de)法向(xiang)分量時，會獲得含過零點的(de)(de)(de)(de)正(zheng)、負波峰(feng)(feng)特征(zheng)的(de)(de)(de)(de)缺(que)陷信號(hao)。為(wei)了方便標(biao)記(ji)缺(que)陷產生的(de)(de)(de)(de)漏磁場檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)，將外(wai)部(bu)缺(que)陷檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)記(ji)為(wei)Vex(h)，內部(bu)缺(que)陷檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)記(ji)為(wei)Vin(h)，h為(wei)磁敏感元件與(yu)被檢(jian)(jian)測(ce)構件表面的(de)(de)(de)(de)提離距離。
以二(er)維軸對(dui)稱(cheng)模(mo)型為(wei)例，仿真計算鋼管軸向磁化時內、外(wai)部(bu)缺(que)陷的檢測(ce)(ce)(ce)信(xin)號特(te)性。鋼管厚度為(wei)10.0mm，內、外(wai)部(bu)裂(lie)紋尺寸相同：深度為(wei)2.5mm，寬度為(wei)0.5mm。如圖4-2所示，磁敏感(gan)元件沿(yan)著提離值．0mm的路徑掃過外(wai)部(bu)裂(lie)紋時，得(de)到(dao)相應檢測(ce)(ce)(ce)信(xin)號的峰-峰值，記(ji)為(wei)Vexpp(1.0)；掃過內部(bu)裂(lie)紋時，得(de)到(dao)相應檢測(ce)(ce)(ce)信(xin)號的峰-峰值。
在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼管自動化(hua)漏(lou)磁檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)過程中，一般(ban)(ban)將檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)探頭布置在(zai)鋼管外(wai)表面(mian)來實現不(bu)銹(xiu)鋼管的全覆蓋檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)。從圖(tu)4-2中可以看出，相(xiang)同(tong)尺寸(cun)的裂紋(wen)分別位于鋼管的內、外(wai)表面(mian)時，產生的檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)信號差(cha)異很大，包括(kuo)幅值(zhi)和寬度。然而，在(zai)常規漏(lou)磁檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)中，一般(ban)(ban)將檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)信號幅值(zhi)作為裂紋(wen)深度的評判(pan)依據。因此，如果不(bu)對(dui)裂紋(wen)位置進行(xing)區分，而直接使用(yong)相(xiang)同(tong)的報警門(men)限(xian)進行(xing)評判(pan)，則會(hui)造成外(wai)部裂紋(wen)的誤(wu)判(pan)或內部裂紋(wen)的漏(lou)判(pan)，使相(xiang)同(tong)尺寸(cun)的缺陷產生不(bu)一致(zhi)的評價結果。
圖4-3給(gei)出了(le)不銹鋼管內(nei)壁(bi)上(shang)的(de)(de)裂紋（內(nei)部缺陷(xian)）漏(lou)磁場法向分(fen)量檢(jian)測(ce)信(xin)號波(bo)(bo)形(xing)，同(tong)時給(gei)出了(le)檢(jian)測(ce)信(xin)號極值(zhi)間(jian)隔寬度W與(yu)管壁(bi)厚(hou)度的(de)(de)關系曲線。從圖中可以看出，當(dang)檢(jian)測(ce)探頭與(yu)鋼管表面的(de)(de)提離距離h增(zeng)大(da)(da)，或(huo)者壁(bi)厚(hou)增(zeng)大(da)(da)時，檢(jian)測(ce)信(xin)號的(de)(de)極值(zhi)間(jian)隔寬度W均(jun)會增(zeng)大(da)(da)。因此，當(dang)借助于(yu)檢(jian)測(ce)信(xin)號的(de)(de)波(bo)(bo)形(xing)特(te)征構建評判指標時，應注意這(zhe)一(yi)點。
2. 鋼板正、反面缺陷檢(jian)測(ce)信號對比
下面通(tong)(tong)過在(zai)鋼(gang)板上刻制各類人(ren)工(gong)缺(que)(que)陷模擬鋼(gang)管(guan)漏磁檢測中內、外部缺(que)(que)陷。采用機加工(gong)和電火花加工(gong)的方法，在(zai)鋼(gang)板表面相隔一(yi)定距離加工(gong)橫(heng)向刻槽、斜向刻槽以及不通(tong)(tong)孔等人(ren)工(gong)缺(que)(que)陷，人(ren)工(gong)缺(que)(que)陷尺(chi)寸見表4-1。
磁敏感元件(jian)選用集成霍爾元件(jian)UGN-3503，將(jiang)其封裝于檢(jian)(jian)測(ce)探(tan)頭中，傳(chuan)感器的提離距離為0.5mm。采(cai)用直流磁化線圈對(dui)鋼板進(jin)行軸(zhou)向磁化，通(tong)過調節磁化電流幅值(zhi)，確保試件(jian)始終處于磁飽和狀態。分別在(zai)人工(gong)缺陷所在(zai)鋼板正(zheng)(zheng)面(mian)以及(ji)反面(mian)進(jin)行檢(jian)(jian)測(ce)，隨(sui)機抽取一(yi)組正(zheng)(zheng)面(mian)檢(jian)(jian)測(ce)與反面(mian)檢(jian)(jian)測(ce)信號，如圖(tu)4-4和圖(tu)4-5所示。
通過(guo)對相同(tong)深度（0.9mm）的(de)不(bu)通孔、45°斜向刻(ke)槽(cao)以(yi)及橫向刻(ke)槽(cao)等各種人工缺陷進(jin)行(xing)漏磁檢測試(shi)驗(yan)可以(yi)發現，缺陷的(de)形(xing)狀、位置和走(zou)向等形(xing)位特征均對缺陷檢測信號(hao)產生了(le)較大的(de)影(ying)響(xiang)，具(ju)體體現在信號(hao)幅值以(yi)及極值間隔寬度上。
3. 鋼管漏(lou)磁檢測(ce)內(nei)、外部缺陷區分(fen)的必要性
由于不銹鋼(gang)(gang)管的特殊幾何結構(gou)，不銹鋼(gang)(gang)管漏磁(ci)自動化檢(jian)測一般將(jiang)探(tan)頭布置在不銹鋼(gang)(gang)管外壁，來完(wan)成對(dui)鋼(gang)(gang)管的全覆(fu)蓋檢(jian)測。由于漏磁(ci)檢(jian)測采(cai)用(yong)直流磁(ci)化方法，磁(ci)化場具有很強的穿(chuan)透(tou)力，內(nei)部缺陷同(tong)樣可以獲得較好(hao)的(de)信噪比。但是(shi)，檢測(ce)(ce)(ce)探頭(tou)布置在(zai)(zai)鋼(gang)管(guan)外壁，鋼(gang)管(guan)內、外部缺(que)陷的(de)靈敏度卻有不(bu)同(tong)，具體表現(xian)為內、外部缺(que)陷檢測(ce)(ce)(ce)信號的(de)峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值和極值間隔寬度存在(zai)(zai)明顯區別，而且(qie)管(guan)壁越厚，差別越大。當采用常規漏磁檢測(ce)(ce)(ce)評(ping)判指標（信號峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值）對缺(que)陷進行(xing)評(ping)判時，無論是(shi)切向分量還(huan)是(shi)法(fa)向分量，都無法(fa)形成一(yi)(yi)一(yi)(yi)對應的(de)關系，容易(yi)受到(dao)非同(tong)類形態特征的(de)干擾，造成缺(que)陷的(de)非一(yi)(yi)致性評(ping)判，最終(zhong)影(ying)響鋼(gang)管(guan)的(de)檢測(ce)(ce)(ce)精度。
漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢測信(xin)(xin)號(hao)(hao)既然受到多(duo)種因(yin)(yin)素的(de)(de)影(ying)響，而(er)常(chang)規漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢測評判指(zhi)標卻又未(wei)能提供完備(bei)(bei)(bei)描述(shu)矢(shi)量漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)信(xin)(xin)息。因(yin)(yin)此(ci)，需要(yao)提取或構造新的(de)(de)評判指(zhi)標來(lai)準確評估缺(que)陷(xian)形(xing)態特征(zheng)。漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢測探(tan)頭(tou)中的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)敏感元件(jian)是(shi)以(yi)電信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)形(xing)式將漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)(hao)在輸出設備(bei)(bei)(bei)中顯示出來(lai)的(de)(de)。由于電信(xin)(xin)號(hao)(hao)標量在描述(shu)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)矢(shi)量時具有不完備(bei)(bei)(bei)性，因(yin)(yin)此(ci)，需要(yao)將這(zhe)些標量信(xin)(xin)息進行重新整合，而(er)不是(shi)僅僅依靠檢測信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)波形(xing)幅值來(lai)進行評判。
直流漏磁檢測(ce)(ce)(ce)的優勢在于對(dui)鐵(tie)磁性(xing)構件的深度磁化，使得(de)檢測(ce)(ce)(ce)功能較其他電(dian)磁檢測(ce)(ce)(ce)方(fang)法要(yao)強大得(de)多。其中，準確(que)評(ping)估(gu)不銹鋼(gang)管使用性(xing)能的基礎是(shi)對(dui)缺(que)陷位置特征的準確(que)識別。通過上述對(dui)鋼(gang)管內、外(wai)部缺(que)陷檢測(ce)(ce)(ce)的討(tao)論(lun)，可(ke)以認識到以下兩點：
1）漏磁(ci)檢(jian)測(ce)方法可(ke)用于鋼管的(de)內、外部(bu)缺陷(xian)檢(jian)測(ce)，但是缺陷(xian)的(de)位置特征會造成(cheng)檢(jian)測(ce)信號的(de)差異，包括檢(jian)測(ce)信號的(de)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值和極(ji)值間隔(ge)寬度。
2）缺(que)陷的形狀、走向、深度等形態特征(zheng)也會引起檢測(ce)信號的波(bo)形變化。
因(yin)此，對(dui)于位置特(te)征(zheng)和形(xing)態特(te)征(zheng)均(jun)無法事先確定的(de)(de)缺(que)陷，僅(jin)將檢測信號峰-峰值作為評(ping)價依據，勢必會(hui)造成缺(que)陷的(de)(de)非一致(zhi)性檢測與評(ping)判，也即，分別處于鋼管內、外表(biao)面的(de)(de)相同尺寸的(de)(de)缺(que)陷經漏磁檢測與評(ping)判后得(de)到了不同的(de)(de)損傷量級。從(cong)客觀上(shang)講，這種(zhong)誤差必然(ran)存(cun)在(zai)，但(dan)是(shi)可(ke)以設法盡量避免(mian)，這也是(shi)定量檢測首先需(xu)要解決的(de)(de)問題。
