不銹鋼管(guan)自(zi)動化漏磁(ci)檢測系統一般采用復合磁化方式對不銹鋼管進行全方位檢測，軸向磁化檢測橫向缺陷和周向磁化檢測縱向缺陷，并且以縱向和橫向刻槽作為質量評判標準。然而在不銹鋼管檢測過程中，自然缺陷的形狀位置卻有別于標準缺陷，即自然缺陷走向通常與標準磁化場方向存在一定傾角。國家標準GB/T 12604-1999關于缺陷形狀位置對檢測靈敏度差異的影響做如下描述：“當缺陷走向與磁力線垂直時，缺陷處漏磁場強度最大，檢測靈敏度也最高。隨著缺陷走向的偏斜，漏磁場強度逐漸降低，直至兩者走向一致時，漏磁場強度接近為零。因此，當采用縱向、橫向檢測設備時，對斜向缺陷反應不甚敏感，易形成盲角區域”。
一(yi)、缺陷(xian)走向對漏磁場分布的(de)影響(xiang)
由于軋制工藝不完善(shan)而(er)產生(sheng)的(de)鋼(gang)管(guan)自(zi)然缺(que)陷一般與軸線成一定斜(xie)角(jiao)。與標準(zhun)橫、縱(zong)向(xiang)缺(que)陷相(xiang)比(bi)，斜(xie)向(xiang)缺(que)陷漏磁場(chang)強(qiang)度更低。斜(xie)向(xiang)缺(que)陷是不銹鋼(gang)管(guan)生(sheng)產過程中最為常見的(de)一種缺(que)陷，但在(zai)實(shi)(shi)際檢測過程中往往以標準(zhun)垂直缺(que)陷作(zuo)為評判標準(zhun)，從而(er)容易造成斜(xie)向(xiang)缺(que)陷的(de)漏檢。為實(shi)(shi)現對(dui)具有不同走向(xiang)的(de)同尺寸缺(que)陷的(de)一致(zhi)性檢測與評價(jia)，必須提出相(xiang)應的(de)漏磁場(chang)差(cha)異消除方法。
1. 斜(xie)向缺陷(xian)的漏(lou)磁場(chang)分布特(te)性
圖4-58所示缺(que)陷分(fen)別為用于(yu)校驗設備的(de)標準人工(gong)刻(ke)槽和(he)鋼管軋制過程中形(xing)成的(de)自然斜向(xiang)缺(que)陷。與標準刻(ke)槽相(xiang)比，斜向(xiang)缺(que)陷走向(xiang)與磁化場(chang)之間存(cun)在一(yi)定傾斜夾角，會導致相(xiang)同尺寸斜向(xiang)缺(que)陷的(de)漏磁場(chang)強(qiang)度更低，從而容易形(xing)成漏檢。
建立(li)如圖4-59所示的斜向(xiang)缺陷漏磁場(chang)分析模型，缺陷1、缺陷2和(he)(he)缺陷3依(yi)次與(yu)磁化場(chang)B。形(xing)成夾角a1、α2和(he)(he)3，深(shen)度和(he)(he)寬(kuan)度分別(bie)為d和(he)(he)2b，并形(xing)成漏磁場(chang)分布B2和(he)(he)B3。
當缺(que)陷(xian)走向(xiang)垂直于磁(ci)(ci)化場(chang)方(fang)向(xiang)時，由于在(zai)磁(ci)(ci)化方(fang)向(xiang)上缺(que)陷(xian)左右兩(liang)側磁(ci)(ci)介質(zhi)具有完全(quan)對稱性，漏磁(ci)(ci)場(chang)可簡(jian)化為(wei)(y,z)二維(wei)模(mo)型；但(dan)如果(guo)缺(que)陷(xian)走向(xiang)與磁(ci)(ci)化方(fang)向(xiang)不(bu)(bu)垂直，此時，缺(que)陷(xian)左右兩(liang)側磁(ci)(ci)介質(zhi)在(zai)磁(ci)(ci)化方(fang)向(xiang)上不(bu)(bu)對稱，會(hui)對磁(ci)(ci)力(li)線路徑造(zao)成擾動，從而(er)形成三維(wei)空間分布的(de)非對稱漏磁(ci)(ci)場(chang)。
以缺陷(xian)兩側面上P1、P2和P3點作(zuo)為研究對象，分(fen)析(xi)(xi)缺陷(xian)兩側面磁勢分(fen)布(bu)。圖(tu)4-60a所示(shi)為斜向(xiang)缺陷(xian)漏(lou)磁場分(fen)析(xi)(xi)模型(xing)，根據磁路(lu)原理，沿著磁力線(xian)路(lu)徑分(fen)布(bu)的(de)P1、P2和P3處磁勢Uml、Um2和Um3滿足如下(xia)關系式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因此，磁(ci)化場磁(ci)通(tong)量達(da)到1點(dian)時會產生分(fen)流，一部分(fen)磁(ci)通(tong)量2會沿著平行于(yu)缺陷Φ方(fang)向(xiang)達(da)到磁(ci)勢更低的(de)P2點(dian)，而(er)剩余部分(fen)磁(ci)通(tong)量則(ze)經過缺陷到達(da)P3點(dian)，從而(er)形(xing)成漏磁(ci)場B1，根據磁路(lu)的基(ji)爾霍夫(fu)第(di)一(yi)定律，磁通量滿(man)足以下關(guan)系式(shi)：
建(jian)立如圖4-61所(suo)示的仿真模型，計(ji)算缺陷(xian)走向對漏(lou)磁(ci)(ci)場分布(bu)的影(ying)響。測試鋼(gang)板的長、寬(kuan)和(he)高(gao)分別(bie)(bie)為500mm、100mm和(he)10mm，鋼(gang)管材質為25鋼(gang)。穿過式磁(ci)(ci)化線圈內腔寬(kuan)度和(he)高(gao)度分別(bie)(bie)116mm和(he)12mm，外(wai)輪廓寬(kuan)度和(he)高(gao)度分別(bie)(bie)為216mm和(he)112mm，線圈厚度為100mm，，方向如圖所(suo)示。漏(lou)磁(ci)(ci)場提(ti)取(qu)路徑l位于(yu)鋼(gang)板上方中心位置(zhi)處(chu)，提(ti)離(li)值為1.0mm，并(bing)建(jian)立如圖所(suo)示坐標系(x,y,z)
當α=90°以及α=60°時計算缺(que)(que)(que)陷漏磁(ci)場矢量(liang)分(fen)布(bu)，如圖4-62所(suo)示(shi)。當缺(que)(que)(que)陷走向(xiang)(xiang)與磁(ci)化方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)垂(chui)直時，所(suo)有磁(ci)力線(xian)(xian)均(jun)垂(chui)直通過缺(que)(que)(que)陷，如圖4-62a所(suo)示(shi)；當缺(que)(que)(que)陷走向(xiang)(xiang)與磁(ci)化方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)存在一(yi)定(ding)夾角(jiao)時，一(yi)部分(fen)磁(ci)力線(xian)(xian)沿著(zhu)平行于缺(que)(que)(que)陷方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)分(fen)布(bu)，其余部分(fen)磁(ci)力線(xian)(xian)則沿著(zhu)近似(si)垂(chui)直于缺(que)(que)(que)陷方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)通過，如圖4-62b所(suo)示(shi)。
采用圖(tu)4-61所示的模型，夾角α分(fen)(fen)別取0°、15°、30°、45°、60°和75°，沿路(lu)徑(jing)l提(ti)取磁(ci)場(chang)分(fen)(fen)量Bx、By、、B2以及磁(ci)通量密度B，并繪制成如圖(tu)4-63～圖(tu)4-66所示的關系曲線。
從圖(tu)4-63中可以(yi)看(kan)出，隨著夾角α的增大(da)，漏磁場分量B2幅值呈現先(xian)增大(da)后減小的規(gui)律。從圖(tu)4-64～圖(tu)4-66中可以(yi)看(kan)出，隨著夾角α的不斷增大(da)，By、和磁通(tong)量密度B幅值均呈不斷上升趨勢，當缺陷走向與(yu)磁化場方(fang)向垂直(zhi)時，幅值達到最大(da)值。
從圖(tu)中還可以看出(chu)，隨著夾角(jiao)α的(de)不(bu)斷(duan)增大(da)，BxB、B2和B分(fen)布寬(kuan)度(du)均在不(bu)斷(duan)減小(xiao)。進一(yi)步提(ti)取漏(lou)磁場分(fen)量(liang)B，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)度(du)，繪制其與(yu)夾角(jiao)α的(de)關系(xi)曲線，如圖(tu)4-67所示。從圖(tu)中可以看出(chu)，隨著夾角(jiao)α的(de)增大(da)，漏(lou)磁場分(fen)量(liang)B，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)度(du)不(bu)斷(duan)變小(xiao)；當夾角(jiao)α較(jiao)(jiao)小(xiao)時，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)度(du)下(xia)降較(jiao)(jiao)快；當夾角(jiao)α較(jiao)(jiao)大(da)時，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)度(du)下(xia)降緩(huan)慢。
由(you)于磁力線經過(guo)(guo)斜向(xiang)缺陷(xian)時基本沿著(zhu)垂直于缺陷(xian)方向(xiang)通過(guo)(guo)，因此，提取路(lu)徑l與漏磁場(chang)分布方向(xiang)會存在(zai)夾角，為(wei)此，將(jiang)漏磁場(chang)變換到提取路(lu)徑l方向(xiang)上(shang)，即(ji)
z≈z'/sino (4-31) 式中，z＇為垂(chui)直(zhi)于缺陷方向(xiang)的(de)坐標軸。
繪(hui)制(zhi)漏磁場分量B，峰(feng)-峰(feng)值點(dian)寬度(du)(du)與(yu)1／sina之(zhi)間的關(guan)系(xi)曲線，如圖4-68所示(shi)(shi)。從圖中可(ke)以看(kan)出，峰(feng)-峰(feng)值點(dian)寬度(du)(du)與(yu)1／sina之(zhi)間成近(jin)似正比關(guan)系(xi)，與(yu)式（4-31）所示(shi)(shi)的變換(huan)關(guan)系(xi)相符。
2. 缺(que)陷走(zou)向(xiang)對漏磁場分(fen)布的(de)影響(xiang)
在(zai)鋼(gang)板上(shang)刻制不同走向的缺陷(xian)，并(bing)進(jin)行(xing)漏磁檢測試驗。鋼(gang)板的長度(du)、寬(kuan)度(du)和(he)(he)厚度(du)分別為750mm、100mm和(he)(he)10mm，并(bing)在(zai)其表面加(jia)工4個走向不同的缺陷(xian)，深(shen)度(du)和(he)(he)寬(kuan)度(du)分別為2mm和(he)(he)1.5mm，夾角α分別為20°、45°、70°和(he)(he)90°，如圖4-69所示。
磁(ci)化電流(liu)設置為(wei)5A且傳感(gan)器提離值為(wei)1.0mm。將鋼板以(yi)恒(heng)定速(su)度0.5m／s通過檢測(ce)系統，使傳感(gan)器依次掃查缺陷Crk1、Ck2、Ck3和(he)Crk4，并分別記錄(lu)漏磁(ci)場x、y、z軸分量檢測(ce)信號(hao)，如圖 4-70~圖 4-72所示。
從試驗結果(guo)可以看(kan)出，隨著夾角(jiao)α的(de)不斷增大，漏(lou)磁場分(fen)量B，幅(fu)值呈現先增大后減小的(de)趨勢，而漏(lou)磁場分(fen)量B，和B，則不斷增強(qiang)，試驗結果(guo)與理論(lun)分(fen)析吻合(he)。
從圖(tu)中(zhong)還可以(yi)看(kan)出(chu)，隨著(zhu)夾角(jiao)(jiao)α的(de)不(bu)(bu)(bu)斷增(zeng)大(da)，檢測信號寬度(du)不(bu)(bu)(bu)斷減小。進一(yi)步提取缺(que)陷Ck1、Ck2、Ck3和(he)(he)Crk4漏磁(ci)場(chang)分(fen)量B，的(de)信號峰(feng)-峰(feng)值點寬度(du)，并(bing)繪制其與夾角(jiao)(jiao)α和(he)(he)1／sina的(de)關(guan)系曲線，如圖(tu)4-73和(he)(he)圖(tu)4-74所(suo)示。從圖(tu)中(zhong)可以(yi)看(kan)出(chu)，隨著(zhu)夾角(jiao)(jiao)α的(de)不(bu)(bu)(bu)斷增(zeng)大(da)，B，信號峰(feng)-峰(feng)值點寬度(du)不(bu)(bu)(bu)斷減小，并(bing)與1／sina成近似正比關(guan)系，與仿(fang)真及理論分(fen)析結(jie)論相同。
二、消除缺陷走(zou)向影響的方法
不銹鋼管漏磁檢測分別采用軸向和周向磁化場激發周向和軸向裂紋產生漏磁場，因此，檢測系統對標準周向和軸向裂紋缺陷最為敏感，而45°斜向裂紋靈敏度最低。此外，檢測規程常以標準周向和軸向裂紋作為質量評判標準，從而容易導致斜向缺陷漏檢。由于具有靈敏度高、性能穩定和工藝簡單等優點，感應線圈是目前使用最為廣泛的漏磁檢測傳感器。磁場拾取系統一般以垂直缺陷作為傳感器敏感方向設計基準，從而感應線圈敏感方向會與斜向缺陷形成夾角，最終產生檢測信號幅值差異。為實現同尺寸斜向缺陷的一致性檢測與評價，需要根據感應線圈敏感方向與缺陷走向之間的夾角對檢測信號幅值差異的影響機制，提出合理的感應線圈布置方法。
1. 感應線圈與裂紋夾角對檢測信號的影(ying)響(xiang)
分析感(gan)(gan)應(ying)線圈敏(min)感(gan)(gan)方(fang)(fang)向與缺(que)陷(xian)走向夾角對(dui)漏(lou)磁檢測信號的影響。感(gan)(gan)應(ying)線圈敏(min)感(gan)(gan)方(fang)(fang)向也即感(gan)(gan)應(ying)線圈長軸(zhou)方(fang)(fang)向，如圖4-75所示(shi)，感(gan)(gan)應(ying)線圈敏(min)感(gan)(gan)方(fang)(fang)向與試件軸(zhou)向垂直，當試件上存在不同走向缺(que)陷(xian)時，感(gan)(gan)應(ying)線圈將與其形成不同的夾角，從而引起檢測信號幅值差異。
圖(tu)(tu)4-76所示為(wei)水平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)與(yu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向存在一定夾角(jiao)(jiao)時的漏(lou)磁場檢測原理。線(xian)圈(quan)長度為(wei)l，寬度為(wei)2w，提離值(zhi)為(wei)h，水平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)向與(yu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向之間的夾角(jiao)(jiao)為(wei)β。建立如圖(tu)(tu)所示坐標系（x，，缺(que)(que)x,y)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向平(ping)(ping)行(xing)于y軸，缺(que)(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁場分(fen)布滿足磁偶極(ji)子模型(xing)，水平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)運動(dong)方(fang)向與(yu)x軸平(ping)(ping)行(xing)。從圖(tu)(tu)中可以看(kan)出，當水平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)向與(yu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向形成一定夾角(jiao)(jiao)時，組成水平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)的四(si)段(duan)(duan)導(dao)線(xian)均會產(chan)生(sheng)感(gan)(gan)應(ying)電動(dong)勢，因此水平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)整體輸出為(wei)四(si)段(duan)(duan)導(dao)線(xian)感(gan)(gan)應(ying)電動(dong)勢之差。設四(si)段(duan)(duan)導(dao)線(xian)L1、和L4產(chan)生(sheng)的感(gan)(gan)應(ying)電動(dong)勢輸出分(fen)別為(wei)e1e2和，則(ze)可獲得水平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)感(gan)(gan)應(ying)電動(dong)勢輸出Δehorizontal為(wei)：
如圖4-77所示(shi)，進(jin)一步將(jiang)四段導線交界點沿(yan)x軸(zhou)投影，將(jiang)水平線圈(quan)分解為(wei)(wei)和L6六段導線，其交界點x軸(zhou)坐標分別為(wei)(wei)x1、x2、x3、x4、x5和此時，水平線圈(quan)09x感應(ying)電動勢為(wei)(wei)處(chu)于前端三段導線和尾部三段導線感應(ying)電動勢之差
進一步設線(xian)(xian)圈(quan)(quan)寬(kuan)度(du)參數(shu)w=0.3253mm，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)長度(du)mm，水(shui)平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)運行速度(du)為1m／s，根據式（4-37），繪(hui)制水(shui)平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感應電動勢(shi)(shi)(shi)與(yu)夾角(jiao)β的關系曲線(xian)(xian)，如圖4-79所示(shi)。從圖中可以看出(chu)(chu)，隨著夾角(jiao)β不斷增(zeng)大(da)，水(shui)平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感應電動勢(shi)(shi)(shi)不斷減小；當水(shui)平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)與(yu)缺(que)陷走向平(ping)行時感應電動勢(shi)(shi)(shi)幅值最大(da)，當兩者垂(chui)直時幾(ji)乎沒有(you)感應電動勢(shi)(shi)(shi)輸出(chu)(chu)。
利用(yong)鋼板(ban)漏磁檢測試驗研究水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)敏感方向與缺(que)陷(xian)走向夾(jia)角對檢測信(xin)號幅值的影響(xiang)，感應線(xian)(xian)(xian)圈(quan)的長度(du)(du)(du)、寬度(du)(du)(du)和(he)高度(du)(du)(du)分別為11mm、2mm和(he)2mm，線(xian)(xian)(xian)徑為0.13mm，共30匝，水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)中心提(ti)離值h為1.5mm。一共進行(xing)四組試驗，使水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)與不同(tong)走向缺(que)陷(xian)平(ping)行(xing)放置進行(xing)檢測，如(ru)圖4-80所(suo)示。水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)以恒(heng)定速度(du)(du)(du)0.5m／s依次(ci)通(tong)過缺(que)陷(xian)Crk1、Ck2、Ck3和(he)Cyk4獲(huo)得如(ru)圖4-81所(suo)示的檢測信(xin)號。
從圖4-81中可以看出，按不同方(fang)向(xiang)布置的(de)水平(ping)(ping)線(xian)圈產生了不同的(de)漏磁信(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)輸出：當水平(ping)(ping)線(xian)圈以90°方(fang)向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)掃(sao)(sao)過四(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時，檢測信(xin)(xin)號(hao)依(yi)(yi)次(ci)減小(xiao)，其(qi)中Ckt缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)最大(da)，4缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)最小(xiao)；當水平(ping)(ping)線(xian)圈以70°方(fang)向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)掃(sao)(sao)過四(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時，Ck2缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)最大(da)，信(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)次(ci)之(zhi)，然后(hou)依(yi)(yi)次(ci)為Crk3和C,k4當水平(ping)(ping)線(xian)圈以45°方(fang)向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)掃(sao)(sao)過四(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時，Ck3缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)明顯(xian)增(zeng)(zeng)加，C,k4信(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)有(you)所增(zeng)(zeng)加，而Cukl和Ck2信(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)均降(jiang)低；當水平(ping)(ping)線(xian)圈以20°方(fang)向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)掃(sao)(sao)過四(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時，Ck4缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)增(zeng)(zeng)加，其(qi)余三個(ge)缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)都降(jiang)低，而且C,k1Crk2和C,k3信(xin)(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)依(yi)(yi)次(ci)由小(xiao)到(dao)大(da)排列。
繪制(zhi)不同(tong)走(zou)向(xiang)(xiang)缺陷檢(jian)測(ce)信號(hao)(hao)峰值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)與水(shui)平(ping)線圈(quan)布(bu)置(zhi)方向(xiang)(xiang)的(de)關系曲線，如圖4-82所示。從圖中可以(yi)看出，當水(shui)平(ping)線圈(quan)以(yi)不同(tong)方向(xiang)(xiang)掃查同(tong)一缺陷時將產生不同(tong)的(de)檢(jian)測(ce)信號(hao)(hao)幅值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。當水(shui)平(ping)線圈(quan)敏(min)感方向(xiang)(xiang)與缺陷走(zou)向(xiang)(xiang)平(ping)行時，信號(hao)(hao)幅值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)大；隨著兩者方向(xiang)(xiang)夾角的(de)增大，信號(hao)(hao)幅值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)逐漸(jian)降(jiang)低。
圖4-83所示為(wei)垂直(zhi)線(xian)圈(quan)敏感方向(xiang)與(yu)缺陷走(zou)向(xiang)存在一定(ding)夾角(jiao)時的(de)漏(lou)磁場掃(sao)查原理(li)圖，線(xian)圈(quan)長度為(wei)l，寬(kuan)度為(wei)2w，線(xian)圈(quan)中心提離值為(wei)H，垂直(zhi)線(xian)圈(quan)敏感方向(xiang)與(yu)缺陷走(zou)向(xiang)之間(jian)的(de)夾角(jiao)為(wei)β。建立如圖所示坐標(biao)系（x,y)），缺陷走(zou)向(xiang)平行于y軸(zhou)，垂直(zhi)線(xian)圈(quan)運動(dong)方向(xiang)與(yu)x軸(zhou)平行。
垂直線圈由四段導線L1、L2、L3和L組成，其感應電動勢(shi)輸出(chu)分別為(wei)e1e2、e3和e4，
設線(xian)圈(quan)寬度參數(shu)w＝0.15mm，線(xian)圈(quan)長度l＝12.5mm，垂(chui)直線(xian)圈(quan)運l=12.行速度為1.0m／s，根據式（4-42）繪制垂(chui)直線(xian)圈(quan)感(gan)(gan)應電動(dong)勢與(yu)夾(jia)角β的(de)(de)關系曲線(xian)，如圖(tu)4-85所示。從(cong)圖(tu)中可以看出，隨著(zhu)夾(jia)角β的(de)(de)不斷增大，垂(chui)直線(xian)圈(quan)感(gan)(gan)應電動(dong)勢不斷減小(xiao)。當垂(chui)直線(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)方向與(yu)缺陷走向平行時，感(gan)(gan)應電動(dong)勢輸(shu)出最大；當兩者垂(chui)直時，幾乎沒有感(gan)(gan)應電動(dong)勢輸(shu)出。
采用與(yu)水平線(xian)圈(quan)(quan)相同的(de)試驗(yan)方(fang)(fang)法(fa)，研究垂直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)方(fang)(fang)向與(yu)缺陷(xian)走向夾角對漏磁檢(jian)測信號的(de)影響。將感(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)垂直(zhi)擺放，垂直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)中心提(ti)離值H為2mm。同樣本試驗(yan)分為四組(zu)，分別使垂直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)以不同的(de)布(bu)置(zhi)方(fang)(fang)向依(yi)次掃查四個缺陷(xian)Ck1、Ck2、Ck3和(he)Crk4，速度為0.5ms，如(ru)圖(tu)4-86所(suo)示(shi)，并獲得不同走向缺陷(xian)的(de)信號幅(fu)值與(yu)垂直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)布(bu)置(zhi)方(fang)(fang)向的(de)關系(xi)曲線(xian)，如(ru)圖(tu)4-87所(suo)示(shi)。
從(cong)圖(tu)4-87中可以(yi)看(kan)出，當垂(chui)直(zhi)線圈以(yi)不同(tong)布置方向(xiang)(xiang)掃(sao)查四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時，檢(jian)測信(xin)(xin)(xin)號(hao)變化規律與水平線圈相同(tong)：當垂(chui)直(zhi)線圈以(yi)90°方向(xiang)(xiang)依次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時，檢(jian)測信(xin)(xin)(xin)號(hao)依次(ci)(ci)減小，其中C，k1缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最大，C4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最小；當垂(chui)直(zhi)線圈以(yi)70°方向(xiang)(xiang)依次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時，缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最大，C信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)次(ci)(ci)之，然(ran)后依次(ci)(ci)為Ck3和C4k4；當垂(chui)直(zhi)線圈以(yi)45°方向(xiang)(xiang)依次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時，C,k3缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)明顯增加(jia)，C,k4信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)有(you)所增加(jia)，而Ck1和Ck2信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)均降低；當垂(chui)直(zhi)線圈以(yi)20°方向(xiang)(xiang)依次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時，Crk4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)增加(jia)，其余三個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)都降低，而且Ck1、Crk2和Crk3信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)依次(ci)(ci)由小到大排(pai)列(lie)。
繪制不同走(zou)向(xiang)缺(que)陷(xian)檢測(ce)信(xin)號峰值(zhi)與(yu)(yu)垂直線(xian)圈(quan)布(bu)置(zhi)方(fang)向(xiang)的關系曲線(xian)，如圖4-88所示。從(cong)圖中可(ke)以看出(chu)，當垂直線(xian)圈(quan)以不同布(bu)置(zhi)方(fang)向(xiang)掃查同一(yi)缺(que)陷(xian)時(shi)將產生(sheng)不同的檢測(ce)信(xin)號幅(fu)值(zhi)。當垂直線(xian)圈(quan)敏感(gan)方(fang)向(xiang)與(yu)(yu)缺(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)平(ping)行時(shi)，信(xin)號幅(fu)值(zhi)最大，隨著兩者方(fang)向(xiang)夾角的增(zeng)大，信(xin)號幅(fu)值(zhi)逐漸降低。
2. 多向性陣列感(gan)應線(xian)圈消(xiao)除方法
與(yu)標準(zhun)缺陷(xian)相比，斜(xie)(xie)向(xiang)缺陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號幅值(zhi)更(geng)低的原因有：一方面，不(bu)銹鋼(gang)管(guan)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)采(cai)用(yong)軸(zhou)向(xiang)和周向(xiang)復合(he)磁(ci)(ci)化方式對(dui)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)進(jin)行局部磁(ci)(ci)化，從而導致與(yu)磁(ci)(ci)化方向(xiang)形成夾(jia)角(jiao)的斜(xie)(xie)向(xiang)缺陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場強度更(geng)低；另一方面，在(zai)缺陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場拾取(qu)過程中(zhong)，檢(jian)測(ce)(ce)線(xian)圈(quan)敏感(gan)方向(xiang)與(yu)斜(xie)(xie)向(xiang)缺陷(xian)會形成一定夾(jia)角(jiao)，從而降低缺陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號的幅值(zhi)。為(wei)實現具(ju)有不(bu)同(tong)走向(xiang)的同(tong)尺寸缺陷(xian)的一致性檢(jian)測(ce)(ce)與(yu)評價，提(ti)出(chu)基于(yu)多向(xiang)性陣列感(gan)應線(xian)圈(quan)的布置方法(fa)。水(shui)平線(xian)圈(quan)與(yu)垂直線(xian)圈(quan)布置方法(fa)相同(tong)，以水(shui)平線(xian)圈(quan)作為(wei)消除方法(fa)的闡(chan)述對(dui)象。
在實(shi)際生(sheng)產過(guo)程(cheng)中，當生(sheng)產工藝參數(shu)確定后，同(tong)批(pi)鋼管(guan)(guan)中自然缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)往(wang)往(wang)大致(zhi)相同(tong)。如(ru)圖(tu)4-89所示，設鋼管(guan)(guan)中存在斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)1，并與(yu)(yu)(yu)磁(ci)化場(chang)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形成(cheng)夾(jia)(jia)角(jiao)ao，由于(yu)在物料運輸過(guo)程(cheng)中可能出(chu)現鋼管(guan)(guan)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)倒置(zhi)，因(yin)此，斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)也可能會與(yu)(yu)(yu)磁(ci)化場(chang)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形成(cheng)夾(jia)(jia)角(jiao)ππ-α0，如(ru)斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)3。對此，在探頭內部(bu)布置(zhi)多(duo)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)性陣(zhen)列感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)S1、S2和S3，分別(bie)與(yu)(yu)(yu)磁(ci)化場(chang)形成(cheng)夾(jia)(jia)角(jiao)a1、α2和α3其(qi)中，第一排陣(zhen)列感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)S，對斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)1進行(xing)掃查，根據水平線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)夾(jia)(jia)角(jiao)對檢測(ce)信號幅值(zhi)的影響規(gui)律，線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)該(gai)與(yu)(yu)(yu)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)1走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平行(xing)，即α1=α0；第二排陣(zhen)列感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)S2用(yong)于(yu)檢測(ce)標準垂直(zhi)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)2和校驗設備(bei)狀態(tai)，因(yin)此線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)磁(ci)化方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)垂直(zhi)，即a2=90°第三排陣(zhen)列感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)S3方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)3走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平行(xing)，即α3=π-α0。
從而，通過多向性陣列(lie)感應線圈(quan)布置(zhi)方(fang)式可以最大(da)限度地(di)提高(gao)斜向缺陷(xian)的檢測信號幅(fu)值(zhi)(zhi)，并消除線圈(quan)敏(min)感方(fang)向與缺陷(xian)走向夾角引起的檢測信號幅(fu)值(zhi)(zhi)差異。圖(tu)4-90所示為針對鋼管(guan)上有30°斜向自然缺陷(xian)而制作的多向性陣列(lie)感應線圈(quan)探頭芯。
在消除了水平(ping)線(xian)(xian)圈敏感方向(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)夾角引起的(de)檢(jian)測信(xin)號(hao)差異之后(hou)(hou)，需要進(jin)(jin)一步消除由(you)于缺(que)(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)帶(dai)來的(de)漏磁場強(qiang)度差異，為(wei)此對斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)檢(jian)測通(tong)道(dao)進(jin)(jin)行增益補(bu)償(chang)。陣(zhen)列(lie)感應線(xian)(xian)圈S1、S2和(he)S3分別通(tong)過斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)1、標準缺(que)(que)陷(xian)2和(he)斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)3之后(hou)(hou)輸出信(xin)號(hao)峰(feng)值分別為(wei)e1、2和(he)e3，設陣(zhen)列(lie)感應線(xian)(xian)圈S1和(he)S3增益補(bu)償(chang)參數(shu)分別為(wei)和(he)a3，經補(bu)償(chang)后(hou)(hou)使得不同走(zou)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)10具有相同的(de)信(xin)號(hao)幅值。
