與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不(bu)銹(xiu)鋼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)無損檢測的(de)(de)(de)原理源(yuan)于(yu)磁(ci)(ci)粉檢測，當(dang)用一個(ge)或多個(ge)磁(ci)(ci)化器將鋼管的(de)(de)(de)某一部位磁(ci)(ci)化到(dao)飽(bao)和狀(zhuang)態(tai)時，鋼管中任何(he)形(xing)式(shi)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)質(zhi)不連(lian)續都會在(zai)其所在(zai)位置(zhi)引(yin)發磁(ci)(ci)場(chang)畸變，由此產生泄漏(lou)于(yu)材(cai)(cai)質(zhi)之外的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)力線或磁(ci)(ci)通。這些(xie)泄漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)量(liang)的(de)(de)(de)空(kong)間分布具有微小、非線性(xing)等(deng)特點。磁(ci)(ci)敏感元件(jian)以(yi)(yi)電信號(hao)的(de)(de)(de)形(xing)式(shi)描述這些(xie)磁(ci)(ci)場(chang)量(liang)信號(hao)時，會失去漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)(de)矢量(liang)特性(xing)，從而難以(yi)(yi)準確(que)獲得(de)材(cai)(cai)質(zhi)中的(de)(de)(de)缺陷(xian)形(xing)態(tai)特征(zheng)，如缺陷(xian)的(de)(de)(de)位置(zhi)、形(xing)狀(zhuang)和走向等(deng)。
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(bu)缺陷檢測信號特(te)征
漏(lou)(lou)(lou)磁場(chang)(chang)是(shi)一種非線性(xing)的(de)空(kong)間三(san)維場(chang)(chang)，是(shi)由磁飽和(he)狀(zhuang)態下鐵磁性(xing)鋼管中的(de)磁導(dao)率不(bu)一致引起的(de)。為了盡可能詳細地了解漏(lou)(lou)(lou)磁場(chang)(chang)在各個方向上的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)布情況，通常將漏(lou)(lou)(lou)磁場(chang)(chang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)解為兩個分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)量(liang)，即一個切(qie)(qie)向分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)量(liang)B1和(he)一個法向分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)量(liang)Bn,如圖4-1所(suo)示(shi)。在檢測過程(cheng)中，當傳(chuan)感(gan)(gan)器與(yu)(yu)缺(que)(que)陷同側(ce)時，則(ze)可視(shi)為外部(bu)缺(que)(que)陷，此時測量(liang)的(de)漏(lou)(lou)(lou)磁場(chang)(chang)切(qie)(qie)向與(yu)(yu)法向分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)別記(ji)為Bex和(he)B當0傳(chuan)感(gan)(gan)器與(yu)(yu)缺(que)(que)陷異(yi)側(ce)時，則(ze)可視(shi)為內部(bu)缺(que)(que)陷，漏(lou)(lou)(lou)磁場(chang)(chang)切(qie)(qie)向與(yu)(yu)法向分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)別記(ji)為B和(he)從圖4-1中可以看(kan)出(chu)，內、外部(bu)缺(que)(que)陷在傳(chuan)感(gan)(gan)器處產生的(de)漏(lou)(lou)(lou)磁場(chang)(chang)存在較大(da)差異(yi)。
法向分量是指漏(lou)磁場(chang)在不銹鋼(gang)管表(biao)面(mian)法線方(fang)向上的(de)分量，檢測(ce)信號在裂(lie)紋中心的(de)正上方(fang)幅(fu)值(zhi)為零，而(er)在裂(lie)紋的(de)兩個斷面(mian)附(fu)近分別達到正、負極(ji)大值(zhi)，相(xiang)鄰(lin)極(ji)值(zhi)之間的(de)距離取決于裂(lie)紋的(de)寬度、缺(que)陷的(de)形狀、提離距離以及缺(que)陷所在位置等因(yin)素。
下面以漏磁(ci)場法向分(fen)量進行討論。
內、外(wai)部(bu)缺陷的(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)形成(cheng)機(ji)理略有不同：當缺陷處于(yu)被測鋼(gang)管(guan)外(wai)表(biao)面(mian)時(shi)，其(qi)溢(yi)出磁(ci)(ci)場(chang)(chang)可(ke)以視為磁(ci)(ci)力線遇到磁(ci)(ci)導率變化時(shi)外(wai)逸的(de)部(bu)分；而不銹鋼(gang)管(guan)的(de)內部(bu)缺陷在(zai)鋼(gang)管(guan)外(wai)部(bu)產生的(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)，實質是由(you)于(yu)材質不連續產生的(de)畸變擾(rao)動磁(ci)(ci)場(chang)(chang)，將磁(ci)(ci)力線從原本分布均勻的(de)鐵磁(ci)(ci)性構件(jian)內“擠壓”出材質表(biao)面(mian)，形成(cheng)可(ke)檢測量。
從圖4-1中可以(yi)看出，外(wai)部(bu)(bu)缺(que)(que)陷檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)峰(feng)-峰(feng)值較大，且具有陡峭的(de)(de)(de)畸變(bian)特(te)征；內部(bu)(bu)缺(que)(que)陷檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)強度及(ji)畸變(bian)特(te)征都與(yu)前(qian)者(zhe)不同。當用霍爾元件(jian)檢(jian)測(ce)(ce)漏(lou)磁場的(de)(de)(de)法向分量時，會獲得含過零(ling)點的(de)(de)(de)正(zheng)、負波(bo)峰(feng)特(te)征的(de)(de)(de)缺(que)(que)陷信(xin)號(hao)。為了方便標(biao)記(ji)缺(que)(que)陷產生的(de)(de)(de)漏(lou)磁場檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號(hao)，將外(wai)部(bu)(bu)缺(que)(que)陷檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號(hao)記(ji)為Vex(h)，內部(bu)(bu)缺(que)(que)陷檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號(hao)記(ji)為Vin(h)，h為磁敏感元件(jian)與(yu)被檢(jian)測(ce)(ce)構件(jian)表面(mian)的(de)(de)(de)提離距離。
以二維軸(zhou)對稱模型(xing)為(wei)例，仿真計算(suan)鋼(gang)(gang)管(guan)軸(zhou)向磁(ci)化時(shi)內(nei)(nei)(nei)、外部缺陷的檢測(ce)信(xin)號(hao)(hao)特性。鋼(gang)(gang)管(guan)厚度為(wei)10.0mm，內(nei)(nei)(nei)、外部裂紋尺(chi)寸相同：深(shen)度為(wei)2.5mm，寬度為(wei)0.5mm。如圖4-2所示(shi)，磁(ci)敏(min)感元(yuan)件沿著提離值．0mm的路徑(jing)掃過外部裂紋時(shi)，得到(dao)相應(ying)檢測(ce)信(xin)號(hao)(hao)的峰-峰值，記(ji)為(wei)Vexpp(1.0)；掃過內(nei)(nei)(nei)部裂紋時(shi)，得到(dao)相應(ying)檢測(ce)信(xin)號(hao)(hao)的峰-峰值。
在(zai)不銹(xiu)(xiu)鋼管自動化漏(lou)磁(ci)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)過程(cheng)中(zhong)，一般將檢(jian)(jian)測(ce)(ce)探頭布置在(zai)鋼管外(wai)表面(mian)來實現不銹(xiu)(xiu)鋼管的(de)全覆(fu)蓋檢(jian)(jian)測(ce)(ce)。從(cong)圖4-2中(zhong)可以看(kan)出，相同尺(chi)寸的(de)裂(lie)紋(wen)分別位于鋼管的(de)內、外(wai)表面(mian)時，產生的(de)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)信號差異很大，包括幅(fu)(fu)值(zhi)和寬度(du)。然而(er)，在(zai)常規漏(lou)磁(ci)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)中(zhong)，一般將檢(jian)(jian)測(ce)(ce)信號幅(fu)(fu)值(zhi)作為裂(lie)紋(wen)深度(du)的(de)評判(pan)(pan)依(yi)據。因此(ci)，如果(guo)不對裂(lie)紋(wen)位置進行(xing)區分，而(er)直接使用相同的(de)報警門限進行(xing)評判(pan)(pan)，則會(hui)造成外(wai)部裂(lie)紋(wen)的(de)誤判(pan)(pan)或(huo)內部裂(lie)紋(wen)的(de)漏(lou)判(pan)(pan)，使相同尺(chi)寸的(de)缺陷產生不一致(zhi)的(de)評價結果(guo)。
圖(tu)4-3給出了(le)不銹鋼(gang)管內壁(bi)(bi)上的裂紋（內部缺陷）漏磁場法向分量檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)號波形，同(tong)時給出了(le)檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)號極(ji)值間(jian)(jian)隔寬度W與(yu)管壁(bi)(bi)厚(hou)度的關系曲線。從圖(tu)中可以看出，當檢(jian)測(ce)探頭與(yu)鋼(gang)管表面(mian)的提離(li)距離(li)h增(zeng)大(da)，或(huo)者壁(bi)(bi)厚(hou)增(zeng)大(da)時，檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)號的極(ji)值間(jian)(jian)隔寬度W均(jun)會增(zeng)大(da)。因此，當借助(zhu)于檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)號的波形特征構建評判指標時，應注意這一點(dian)。
2. 鋼(gang)板正、反面缺(que)陷檢(jian)測信號對比
下面通過在鋼板上刻(ke)(ke)制各類人工(gong)(gong)缺(que)陷(xian)(xian)模擬鋼管漏磁檢測(ce)中內、外部(bu)缺(que)陷(xian)(xian)。采用(yong)機加工(gong)(gong)和電火花加工(gong)(gong)的方(fang)法，在鋼板表面相隔一定距離加工(gong)(gong)橫向刻(ke)(ke)槽、斜向刻(ke)(ke)槽以及(ji)不(bu)通孔等人工(gong)(gong)缺(que)陷(xian)(xian)，人工(gong)(gong)缺(que)陷(xian)(xian)尺寸見表4-1。
磁敏感(gan)元(yuan)件選用(yong)集成霍爾元(yuan)件UGN-3503，將其封裝于(yu)檢測(ce)探(tan)頭中，傳感(gan)器的提離(li)(li)距離(li)(li)為(wei)0.5mm。采用(yong)直流(liu)磁化(hua)線圈對鋼(gang)板(ban)進行(xing)軸(zhou)向磁化(hua)，通(tong)過調節磁化(hua)電流(liu)幅值(zhi)，確保試件始(shi)終處于(yu)磁飽和狀(zhuang)態。分別在人工缺陷(xian)所在鋼(gang)板(ban)正(zheng)面(mian)以及反面(mian)進行(xing)檢測(ce)，隨機抽取一組正(zheng)面(mian)檢測(ce)與反面(mian)檢測(ce)信(xin)號，如圖(tu)4-4和圖(tu)4-5所示。
通過對相同深(shen)度（0.9mm）的不通孔、45°斜(xie)向刻(ke)槽以(yi)及(ji)橫向刻(ke)槽等各(ge)種人工缺陷(xian)進(jin)行漏磁檢測試驗(yan)可以(yi)發現(xian)，缺陷(xian)的形狀、位置和走向等形位特征均(jun)對缺陷(xian)檢測信號(hao)產生了較大的影響，具體體現(xian)在信號(hao)幅(fu)值以(yi)及(ji)極(ji)值間(jian)隔寬度上。
3. 鋼管漏磁檢(jian)測內(nei)、外(wai)部缺陷區分的必(bi)要性
由于不(bu)銹鋼(gang)管(guan)的特殊幾(ji)何結構，不(bu)銹鋼(gang)管(guan)漏磁自動(dong)化檢(jian)測一般將探頭布置在不(bu)銹鋼(gang)管(guan)外(wai)壁，來完(wan)成對鋼(gang)管(guan)的全覆(fu)蓋檢(jian)測。由于漏磁檢(jian)測采用直(zhi)流磁化方法，磁化場(chang)具有很強的穿透力，內部缺陷同(tong)樣可(ke)以(yi)獲得較好的(de)(de)信(xin)噪比。但是(shi)，檢(jian)(jian)(jian)測(ce)探頭布置在(zai)鋼管外壁，鋼管內、外部(bu)缺(que)(que)陷(xian)的(de)(de)靈(ling)敏(min)度(du)(du)卻有(you)不同(tong)，具體表(biao)現為內、外部(bu)缺(que)(que)陷(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)信(xin)號的(de)(de)峰(feng)-峰(feng)值(zhi)和(he)極值(zhi)間隔(ge)寬(kuan)度(du)(du)存在(zai)明(ming)顯區別，而且管壁越(yue)厚(hou)，差別越(yue)大。當采用(yong)常規漏磁檢(jian)(jian)(jian)測(ce)評判指(zhi)標(biao)（信(xin)號峰(feng)-峰(feng)值(zhi)）對(dui)(dui)缺(que)(que)陷(xian)進行評判時，無論(lun)是(shi)切向分(fen)量(liang)還是(shi)法向分(fen)量(liang)，都(dou)無法形成(cheng)(cheng)一一對(dui)(dui)應的(de)(de)關系(xi)，容易受到(dao)非同(tong)類形態特征的(de)(de)干擾，造(zao)成(cheng)(cheng)缺(que)(que)陷(xian)的(de)(de)非一致性(xing)評判，最終影響鋼管的(de)(de)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)精度(du)(du)。
漏(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)(ce)信號(hao)既然(ran)受到(dao)多(duo)種(zhong)因素的(de)(de)(de)影響，而常(chang)規漏(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)(ce)評判(pan)(pan)指標(biao)卻又(you)未能提(ti)供(gong)完(wan)備(bei)(bei)(bei)描述矢量(liang)漏(lou)磁(ci)場(chang)的(de)(de)(de)信息。因此(ci)，需要(yao)提(ti)取或構造新的(de)(de)(de)評判(pan)(pan)指標(biao)來準確評估缺陷形態特征(zheng)。漏(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)(ce)探頭中的(de)(de)(de)磁(ci)敏感(gan)元件是以(yi)電(dian)信號(hao)的(de)(de)(de)形式將漏(lou)磁(ci)場(chang)的(de)(de)(de)磁(ci)信號(hao)在輸出(chu)設備(bei)(bei)(bei)中顯示出(chu)來的(de)(de)(de)。由于(yu)電(dian)信號(hao)標(biao)量(liang)在描述磁(ci)場(chang)矢量(liang)時具有(you)不(bu)完(wan)備(bei)(bei)(bei)性，因此(ci)，需要(yao)將這(zhe)些標(biao)量(liang)信息進行重(zhong)新整合，而不(bu)是僅僅依(yi)靠檢(jian)測(ce)(ce)信號(hao)的(de)(de)(de)波形幅(fu)值來進行評判(pan)(pan)。
直流漏磁(ci)檢測的優勢在于對鐵磁(ci)性(xing)構件(jian)的深(shen)度(du)磁(ci)化，使得檢測功能較(jiao)其(qi)他電磁(ci)檢測方法要(yao)強大得多。其(qi)中，準(zhun)確評估不銹鋼管使用性(xing)能的基礎是對缺陷位(wei)置特征的準(zhun)確識別。通過上述對鋼管內、外(wai)部缺陷檢測的討論，可以認(ren)識到以下兩點：
1）漏磁(ci)檢(jian)測方法可(ke)用于鋼(gang)管(guan)的(de)內、外部缺陷(xian)檢(jian)測，但是缺陷(xian)的(de)位置(zhi)特征會造成檢(jian)測信(xin)號的(de)差異，包(bao)括檢(jian)測信(xin)號的(de)峰-峰值和極值間隔(ge)寬度(du)。
2）缺陷的形狀、走向、深(shen)度等形態(tai)特征也(ye)會(hui)引起(qi)檢測信(xin)號的波(bo)形變化。
因此(ci)，對于(yu)位置(zhi)特(te)征和形(xing)態特(te)征均無(wu)法(fa)事先確定的缺(que)陷(xian)，僅將檢測信號峰(feng)-峰(feng)值(zhi)作為評(ping)價(jia)依(yi)據(ju)，勢必會造成缺(que)陷(xian)的非一致(zhi)性(xing)檢測與(yu)評(ping)判(pan)，也(ye)即(ji)，分別處于(yu)鋼(gang)管內、外表面(mian)的相同(tong)(tong)尺(chi)寸的缺(que)陷(xian)經漏磁(ci)檢測與(yu)評(ping)判(pan)后(hou)得到了(le)不同(tong)(tong)的損傷量級。從客觀上講(jiang)，這種(zhong)誤差必然(ran)存在，但是可以設(she)法(fa)盡量避免(mian)，這也(ye)是定量檢測首(shou)先需要解(jie)決的問(wen)題。
