與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不銹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)(ci)(ci)無損檢測的(de)(de)原理源于磁(ci)(ci)(ci)(ci)粉檢測，當用一個(ge)或多個(ge)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)器將鋼管的(de)(de)某一部位(wei)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)到飽和狀態時，鋼管中任何形(xing)式(shi)的(de)(de)材(cai)(cai)質不連續都會在其所在位(wei)置引(yin)發磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)畸變，由此產(chan)生泄漏(lou)于材(cai)(cai)質之外的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)力(li)線或磁(ci)(ci)(ci)(ci)通。這(zhe)些(xie)泄漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)量的(de)(de)空(kong)間(jian)分布(bu)具(ju)有微小、非線性等(deng)特(te)點。磁(ci)(ci)(ci)(ci)敏感元件以(yi)電信號(hao)的(de)(de)形(xing)式(shi)描述這(zhe)些(xie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)量信號(hao)時，會失去漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)矢量特(te)性，從而難以(yi)準確獲得(de)材(cai)(cai)質中的(de)(de)缺(que)陷形(xing)態特(te)征，如缺(que)陷的(de)(de)位(wei)置、形(xing)狀和走向等(deng)。
內、外部缺陷靈敏度差異一直是影響不(bu)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(jian)測信(xin)號(hao)特征
漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場是(shi)一(yi)種(zhong)非(fei)線性(xing)的(de)空間三(san)維場，是(shi)由(you)磁(ci)(ci)飽和狀(zhuang)態(tai)下(xia)鐵磁(ci)(ci)性(xing)鋼(gang)管(guan)中(zhong)的(de)磁(ci)(ci)導(dao)率不一(yi)致引起的(de)。為(wei)了盡可(ke)能詳細地了解漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場在各(ge)個方向上的(de)分(fen)布情(qing)況(kuang)，通常(chang)將漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場分(fen)解為(wei)兩個分(fen)量，即(ji)一(yi)個切向分(fen)量B1和一(yi)個法(fa)向分(fen)量Bn,如(ru)圖(tu)4-1所示。在檢測(ce)過程中(zhong)，當(dang)(dang)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)與(yu)缺(que)陷(xian)(xian)同側時(shi)(shi)(shi)，則可(ke)視為(wei)外部(bu)(bu)缺(que)陷(xian)(xian)，此時(shi)(shi)(shi)測(ce)量的(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場切向與(yu)法(fa)向分(fen)量分(fen)別記(ji)為(wei)Bex和B當(dang)(dang)0傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)與(yu)缺(que)陷(xian)(xian)異側時(shi)(shi)(shi)，則可(ke)視為(wei)內部(bu)(bu)缺(que)陷(xian)(xian)，漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場切向與(yu)法(fa)向分(fen)量分(fen)別記(ji)為(wei)B和從(cong)圖(tu)4-1中(zhong)可(ke)以看(kan)出，內、外部(bu)(bu)缺(que)陷(xian)(xian)在傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)處產生的(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場存在較大(da)差(cha)異。
法向(xiang)分(fen)量(liang)是指漏磁場在(zai)不銹(xiu)鋼管表面法線方(fang)向(xiang)上(shang)的分(fen)量(liang)，檢測信號在(zai)裂(lie)(lie)紋中(zhong)心的正上(shang)方(fang)幅值為零，而在(zai)裂(lie)(lie)紋的兩個斷(duan)面附近(jin)分(fen)別(bie)達(da)到正、負極大值，相鄰極值之(zhi)間的距離取(qu)決于(yu)裂(lie)(lie)紋的寬度、缺陷(xian)的形狀、提離距離以及缺陷(xian)所在(zai)位(wei)置等因素(su)。
下(xia)面以漏磁場法向分量進行討論。
內(nei)、外(wai)部(bu)缺(que)陷(xian)的(de)(de)(de)漏磁(ci)場(chang)形成機理略有不(bu)同：當缺(que)陷(xian)處于被測鋼(gang)(gang)管(guan)外(wai)表面時，其(qi)溢出(chu)磁(ci)場(chang)可(ke)以視為磁(ci)力(li)線遇到(dao)磁(ci)導率變化時外(wai)逸的(de)(de)(de)部(bu)分；而(er)不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)(de)(de)內(nei)部(bu)缺(que)陷(xian)在鋼(gang)(gang)管(guan)外(wai)部(bu)產生(sheng)的(de)(de)(de)漏磁(ci)場(chang)，實質是由于材質不(bu)連續產生(sheng)的(de)(de)(de)畸(ji)變擾動磁(ci)場(chang)，將(jiang)磁(ci)力(li)線從原本分布均勻的(de)(de)(de)鐵磁(ci)性構件(jian)內(nei)“擠壓(ya)”出(chu)材質表面，形成可(ke)檢測量。
從圖4-1中可以看出(chu)，外部(bu)缺陷(xian)檢(jian)測(ce)信(xin)號的(de)(de)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值較(jiao)大，且具有陡峭(qiao)的(de)(de)畸(ji)變特(te)(te)征；內部(bu)缺陷(xian)檢(jian)測(ce)信(xin)號的(de)(de)強度及畸(ji)變特(te)(te)征都與前(qian)者不同。當(dang)用霍爾元件(jian)檢(jian)測(ce)漏(lou)(lou)磁(ci)場的(de)(de)法向分量(liang)時(shi)，會獲得含(han)過零點(dian)的(de)(de)正、負波峰(feng)(feng)特(te)(te)征的(de)(de)缺陷(xian)信(xin)號。為了(le)方便標記缺陷(xian)產生的(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)場檢(jian)測(ce)信(xin)號，將(jiang)外部(bu)缺陷(xian)檢(jian)測(ce)信(xin)號記為Vex(h)，內部(bu)缺陷(xian)檢(jian)測(ce)信(xin)號記為Vin(h)，h為磁(ci)敏感元件(jian)與被檢(jian)測(ce)構件(jian)表面的(de)(de)提(ti)離距離。
以二維軸(zhou)對稱模型為(wei)例(li)，仿真計算鋼(gang)管軸(zhou)向磁化時內、外部(bu)缺陷(xian)的(de)檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)特性。鋼(gang)管厚(hou)度(du)為(wei)10.0mm，內、外部(bu)裂(lie)紋尺寸(cun)相同：深度(du)為(wei)2.5mm，寬度(du)為(wei)0.5mm。如(ru)圖4-2所示，磁敏感(gan)元(yuan)件沿著提(ti)離值．0mm的(de)路徑掃(sao)過外部(bu)裂(lie)紋時，得(de)到相應檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)的(de)峰-峰值，記為(wei)Vexpp(1.0)；掃(sao)過內部(bu)裂(lie)紋時，得(de)到相應檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)的(de)峰-峰值。
在不銹鋼管(guan)自動化漏磁檢測(ce)過程中，一般(ban)將(jiang)檢測(ce)探頭布置在鋼管(guan)外(wai)(wai)表(biao)面(mian)來實現不銹鋼管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)全覆蓋檢測(ce)。從圖(tu)4-2中可以看(kan)出，相同(tong)尺寸(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)裂(lie)紋(wen)(wen)分別位于鋼管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)、外(wai)(wai)表(biao)面(mian)時，產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)檢測(ce)信號(hao)差異很大(da)，包括幅(fu)值和寬(kuan)度。然而(er)，在常規漏磁檢測(ce)中，一般(ban)將(jiang)檢測(ce)信號(hao)幅(fu)值作為裂(lie)紋(wen)(wen)深度的(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)(ping)判(pan)依據。因此，如果不對裂(lie)紋(wen)(wen)位置進行區分，而(er)直接使用相同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)報(bao)警門限(xian)進行評(ping)(ping)判(pan)，則(ze)會造成外(wai)(wai)部(bu)裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)誤(wu)判(pan)或內(nei)部(bu)裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)漏判(pan)，使相同(tong)尺寸(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)缺陷產(chan)生(sheng)不一致的(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)(ping)價(jia)結果。
圖4-3給出(chu)(chu)了不(bu)銹鋼管(guan)(guan)內壁(bi)上的(de)裂紋（內部(bu)缺陷）漏磁場法向分量檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)信號(hao)波(bo)(bo)形(xing)，同時給出(chu)(chu)了檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)信號(hao)極值(zhi)間隔寬度W與(yu)管(guan)(guan)壁(bi)厚(hou)度的(de)關系(xi)曲線。從圖中可(ke)以看出(chu)(chu)，當(dang)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)探頭與(yu)鋼管(guan)(guan)表面的(de)提離距離h增大，或者壁(bi)厚(hou)增大時，檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)信號(hao)的(de)極值(zhi)間隔寬度W均(jun)會增大。因此，當(dang)借助于檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)信號(hao)的(de)波(bo)(bo)形(xing)特征構(gou)建評判指標時，應注意這一點(dian)。
2. 鋼板正、反面(mian)缺陷(xian)檢測信號(hao)對比
下面(mian)通過在鋼(gang)(gang)板上刻制各類人(ren)工(gong)(gong)(gong)缺(que)(que)陷模擬鋼(gang)(gang)管漏(lou)磁檢測中內(nei)、外部缺(que)(que)陷。采用(yong)機加(jia)工(gong)(gong)(gong)和電(dian)火花加(jia)工(gong)(gong)(gong)的(de)方法，在鋼(gang)(gang)板表(biao)面(mian)相隔一定距離加(jia)工(gong)(gong)(gong)橫向刻槽(cao)、斜(xie)向刻槽(cao)以及不(bu)通孔等人(ren)工(gong)(gong)(gong)缺(que)(que)陷，人(ren)工(gong)(gong)(gong)缺(que)(que)陷尺寸見表(biao)4-1。
磁敏感元件選用(yong)集(ji)成霍爾元件UGN-3503，將其封裝于檢測探(tan)頭中，傳感器(qi)的提離(li)距離(li)為(wei)0.5mm。采用(yong)直流(liu)磁化線圈對鋼(gang)板進行軸向磁化，通過調節磁化電流(liu)幅值，確保(bao)試件始(shi)終(zhong)處于磁飽和狀態。分別(bie)在人工缺陷所在鋼(gang)板正(zheng)面(mian)以及反面(mian)進行檢測，隨(sui)機抽(chou)取一組正(zheng)面(mian)檢測與(yu)反面(mian)檢測信號(hao)，如(ru)圖(tu)4-4和圖(tu)4-5所示(shi)。
通過對相同深度（0.9mm）的不通孔、45°斜向(xiang)刻槽以及橫向(xiang)刻槽等各種人工(gong)缺陷進行漏(lou)磁檢測試驗可以發現(xian)，缺陷的形狀、位置和走向(xiang)等形位特征均對缺陷檢測信號產生了較大的影響，具體(ti)(ti)體(ti)(ti)現(xian)在信號幅值(zhi)以及極值(zhi)間隔寬度上(shang)。
3. 鋼(gang)管漏磁檢測內、外部缺陷(xian)區分的必要性
由于不銹鋼管(guan)的特殊(shu)幾何結構，不銹鋼管(guan)漏磁自動化(hua)檢測(ce)一般(ban)將探頭布(bu)置在不銹鋼管(guan)外壁，來完成(cheng)對鋼管(guan)的全覆蓋檢測(ce)。由于漏磁檢測(ce)采(cai)用(yong)直流磁化(hua)方法(fa)，磁化(hua)場具(ju)有很強的穿透力，內部缺(que)陷(xian)同樣(yang)可以獲得較好的(de)信(xin)噪比(bi)。但是(shi)，檢(jian)(jian)測(ce)探頭布置在(zai)鋼管(guan)外(wai)壁，鋼管(guan)內(nei)、外(wai)部(bu)缺(que)陷(xian)的(de)靈敏度(du)卻(que)有不(bu)同，具體表(biao)現(xian)為內(nei)、外(wai)部(bu)缺(que)陷(xian)檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)號(hao)的(de)峰-峰值(zhi)(zhi)和極值(zhi)(zhi)間隔寬(kuan)度(du)存在(zai)明顯區別(bie)，而且管(guan)壁越(yue)厚(hou)，差別(bie)越(yue)大。當采用常規漏磁檢(jian)(jian)測(ce)評判指標（信(xin)號(hao)峰-峰值(zhi)(zhi)）對(dui)缺(que)陷(xian)進行評判時，無論(lun)是(shi)切向分(fen)量(liang)還(huan)是(shi)法向分(fen)量(liang)，都無法形成(cheng)一一對(dui)應的(de)關系(xi)，容易(yi)受到非同類形態特征的(de)干擾，造成(cheng)缺(que)陷(xian)的(de)非一致性評判，最終影響鋼管(guan)的(de)檢(jian)(jian)測(ce)精度(du)。
漏(lou)磁檢(jian)(jian)測信(xin)號(hao)既然受到多(duo)種因(yin)(yin)(yin)素(su)的(de)影響，而常規漏(lou)磁檢(jian)(jian)測評判(pan)(pan)指標(biao)(biao)卻(que)又未能提供完(wan)備(bei)(bei)描述(shu)矢量(liang)漏(lou)磁場(chang)的(de)信(xin)息。因(yin)(yin)(yin)此(ci)，需要(yao)提取或構造新(xin)的(de)評判(pan)(pan)指標(biao)(biao)來(lai)準確評估缺陷形態特征。漏(lou)磁檢(jian)(jian)測探頭中的(de)磁敏感元件(jian)是以電信(xin)號(hao)的(de)形式將漏(lou)磁場(chang)的(de)磁信(xin)號(hao)在輸出(chu)設(she)備(bei)(bei)中顯(xian)示(shi)出(chu)來(lai)的(de)。由于(yu)電信(xin)號(hao)標(biao)(biao)量(liang)在描述(shu)磁場(chang)矢量(liang)時(shi)具有不完(wan)備(bei)(bei)性，因(yin)(yin)(yin)此(ci)，需要(yao)將這些標(biao)(biao)量(liang)信(xin)息進行(xing)重新(xin)整(zheng)合，而不是僅僅依靠檢(jian)(jian)測信(xin)號(hao)的(de)波形幅值來(lai)進行(xing)評判(pan)(pan)。
直流漏磁(ci)檢測(ce)的優(you)勢(shi)在于對(dui)鐵磁(ci)性構件的深度(du)磁(ci)化，使得檢測(ce)功能較其他電(dian)磁(ci)檢測(ce)方法(fa)要強大得多。其中(zhong)，準(zhun)確評估不銹鋼管使用性能的基礎是對(dui)缺陷(xian)位置特征的準(zhun)確識別。通過(guo)上(shang)述(shu)對(dui)鋼管內(nei)、外部(bu)缺陷(xian)檢測(ce)的討(tao)論，可以認識到(dao)以下兩點：
1）漏磁檢測方法可(ke)用(yong)于(yu)鋼管的內、外(wai)部缺陷(xian)(xian)檢測，但是缺陷(xian)(xian)的位置(zhi)特征會造成檢測信(xin)號的差異，包括檢測信(xin)號的峰(feng)-峰(feng)值(zhi)和極值(zhi)間隔寬度。
2）缺陷的形(xing)狀、走(zou)向、深(shen)度等形(xing)態特征也會(hui)引起檢測信號的波形(xing)變化。
因(yin)此，對于(yu)位(wei)置特(te)征(zheng)和(he)形態特(te)征(zheng)均無(wu)法事先(xian)確定的(de)(de)(de)缺(que)陷，僅(jin)將檢測(ce)(ce)信號峰-峰值作為評(ping)(ping)價依據，勢必會造成(cheng)缺(que)陷的(de)(de)(de)非(fei)一致性檢測(ce)(ce)與評(ping)(ping)判，也(ye)即，分別處于(yu)鋼管內、外表(biao)面的(de)(de)(de)相同尺(chi)寸的(de)(de)(de)缺(que)陷經漏(lou)磁(ci)檢測(ce)(ce)與評(ping)(ping)判后得到(dao)了不同的(de)(de)(de)損傷(shang)量(liang)(liang)級。從客觀上講，這種誤(wu)差必然存在，但是(shi)可以設(she)法盡量(liang)(liang)避免，這也(ye)是(shi)定量(liang)(liang)檢測(ce)(ce)首先(xian)需要解(jie)決的(de)(de)(de)問題。
