不銹鋼管自動化漏磁檢(jian)測系統一般采用復合磁化方式對不銹(xiu)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、缺陷走(zou)向對(dui)漏磁場分(fen)布的影響
由(you)于軋制工藝不(bu)完善(shan)而產(chan)生的(de)鋼(gang)(gang)管(guan)自然(ran)缺(que)(que)陷(xian)一(yi)(yi)般(ban)與軸線成一(yi)(yi)定斜(xie)(xie)(xie)角。與標(biao)(biao)準橫、縱向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)相比，斜(xie)(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場強度更(geng)低。斜(xie)(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)是不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)生產(chan)過(guo)(guo)程中最為常見的(de)一(yi)(yi)種缺(que)(que)陷(xian)，但(dan)在實(shi)際檢(jian)測過(guo)(guo)程中往(wang)往(wang)以標(biao)(biao)準垂直缺(que)(que)陷(xian)作(zuo)為評(ping)判標(biao)(biao)準，從(cong)而容易(yi)造(zao)成斜(xie)(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)的(de)漏(lou)檢(jian)。為實(shi)現對(dui)具有不(bu)同走向(xiang)(xiang)的(de)同尺(chi)寸缺(que)(que)陷(xian)的(de)一(yi)(yi)致性(xing)檢(jian)測與評(ping)價，必須提出(chu)相應的(de)漏(lou)磁(ci)場差異消除方法。
1. 斜向缺陷(xian)的漏(lou)磁場分布特(te)性
圖4-58所示缺(que)陷(xian)分別為用(yong)于校驗設備的標準(zhun)人工刻槽和鋼管(guan)軋(ya)制(zhi)過程中形(xing)成(cheng)的自(zi)然(ran)斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)。與標準(zhun)刻槽相(xiang)比，斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)走向(xiang)(xiang)與磁化場(chang)(chang)之間存在一(yi)定傾(qing)斜(xie)(xie)夾角，會導致相(xiang)同尺(chi)寸斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)的漏(lou)磁場(chang)(chang)強(qiang)度更低，從而容(rong)易形(xing)成(cheng)漏(lou)檢。
建立如圖(tu)4-59所示的斜向缺陷漏磁場(chang)分析模型，缺陷1、缺陷2和(he)(he)缺陷3依(yi)次(ci)與(yu)磁化場(chang)B。形成(cheng)夾(jia)角a1、α2和(he)(he)3，深度和(he)(he)寬(kuan)度分別(bie)為d和(he)(he)2b，并形成(cheng)漏磁場(chang)分布B2和(he)(he)B3。
當(dang)缺(que)陷走(zou)向(xiang)(xiang)垂(chui)直于磁(ci)(ci)化場(chang)方(fang)向(xiang)(xiang)時(shi)，由于在磁(ci)(ci)化方(fang)向(xiang)(xiang)上(shang)缺(que)陷左右(you)(you)兩側磁(ci)(ci)介質(zhi)具有完全(quan)對(dui)稱(cheng)性，漏磁(ci)(ci)場(chang)可簡化為(y,z)二(er)維(wei)模型；但如果缺(que)陷走(zou)向(xiang)(xiang)與磁(ci)(ci)化方(fang)向(xiang)(xiang)不垂(chui)直，此(ci)時(shi)，缺(que)陷左右(you)(you)兩側磁(ci)(ci)介質(zhi)在磁(ci)(ci)化方(fang)向(xiang)(xiang)上(shang)不對(dui)稱(cheng)，會對(dui)磁(ci)(ci)力線路徑(jing)造成(cheng)擾(rao)動(dong)，從而形成(cheng)三(san)維(wei)空(kong)間分(fen)布的非(fei)對(dui)稱(cheng)漏磁(ci)(ci)場(chang)。
以缺(que)陷(xian)(xian)兩(liang)側(ce)面上P1、P2和(he)P3點作為研究(jiu)對(dui)象，分(fen)析(xi)缺(que)陷(xian)(xian)兩(liang)側(ce)面磁(ci)(ci)勢(shi)分(fen)布(bu)。圖4-60a所(suo)示為斜向缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)分(fen)析(xi)模型，根(gen)據磁(ci)(ci)路(lu)原(yuan)理(li)，沿著磁(ci)(ci)力線路(lu)徑(jing)分(fen)布(bu)的P1、P2和(he)P3處(chu)磁(ci)(ci)勢(shi)Uml、Um2和(he)Um3滿足如下關系式(shi)：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因此(ci)，磁(ci)化場(chang)磁(ci)通(tong)量(liang)(liang)達到(dao)1點(dian)時會(hui)產生分(fen)流，一部(bu)分(fen)磁(ci)通(tong)量(liang)(liang)2會(hui)沿(yan)著平行于缺(que)陷(xian)Φ方向(xiang)達到(dao)磁(ci)勢更低的P2點(dian)，而(er)剩余部(bu)分(fen)磁(ci)通(tong)量(liang)(liang)則經過(guo)缺(que)陷(xian)到(dao)達P3點(dian)，從而(er)形成(cheng)漏磁(ci)場(chang)B1，根(gen)據磁(ci)路的基爾霍夫(fu)第一定(ding)律，磁(ci)通量滿(man)足以下關(guan)系(xi)式：
建立如圖4-61所(suo)示(shi)的仿真模型，計算缺陷走(zou)向對(dui)漏磁場(chang)分(fen)布的影響。測試(shi)鋼(gang)板的長(chang)、寬(kuan)(kuan)和(he)高(gao)分(fen)別(bie)為500mm、100mm和(he)10mm，鋼(gang)管材質為25鋼(gang)。穿過式磁化線(xian)圈內腔(qiang)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)和(he)高(gao)度(du)(du)分(fen)別(bie)116mm和(he)12mm，外(wai)輪廓(kuo)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)和(he)高(gao)度(du)(du)分(fen)別(bie)為216mm和(he)112mm，線(xian)圈厚度(du)(du)為100mm，，方向如圖所(suo)示(shi)。漏磁場(chang)提(ti)取路(lu)徑l位于鋼(gang)板上(shang)方中心位置處，提(ti)離值為1.0mm，并(bing)建立如圖所(suo)示(shi)坐標系(x,y,z)
當(dang)(dang)(dang)α=90°以(yi)及α=60°時(shi)計算缺(que)陷(xian)(xian)(xian)漏(lou)磁場矢量分(fen)布，如(ru)圖4-62所示。當(dang)(dang)(dang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向(xiang)與磁化(hua)方(fang)向(xiang)垂直(zhi)時(shi)，所有磁力線(xian)均(jun)垂直(zhi)通過缺(que)陷(xian)(xian)(xian)，如(ru)圖4-62a所示；當(dang)(dang)(dang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向(xiang)與磁化(hua)方(fang)向(xiang)存在一定夾(jia)角時(shi)，一部(bu)分(fen)磁力線(xian)沿著(zhu)平行(xing)于缺(que)陷(xian)(xian)(xian)方(fang)向(xiang)分(fen)布，其余部(bu)分(fen)磁力線(xian)則沿著(zhu)近似(si)垂直(zhi)于缺(que)陷(xian)(xian)(xian)方(fang)向(xiang)通過，如(ru)圖4-62b所示。
采用圖4-61所示的模型，夾角α分別取0°、15°、30°、45°、60°和75°，沿路徑(jing)l提(ti)取磁場分量Bx、By、、B2以及(ji)磁通(tong)量密(mi)度B，并(bing)繪制成如(ru)圖4-63～圖4-66所示的關(guan)系曲線。
從(cong)圖(tu)4-63中(zhong)可以看出(chu)，隨著夾(jia)(jia)角α的增(zeng)(zeng)大(da)，漏磁(ci)場(chang)分量B2幅(fu)值(zhi)呈(cheng)現先增(zeng)(zeng)大(da)后減(jian)小的規律。從(cong)圖(tu)4-64～圖(tu)4-66中(zhong)可以看出(chu)，隨著夾(jia)(jia)角α的不(bu)斷增(zeng)(zeng)大(da)，By、和磁(ci)通量密度(du)B幅(fu)值(zhi)均呈(cheng)不(bu)斷上升趨(qu)勢，當缺陷(xian)走向與磁(ci)化場(chang)方向垂直(zhi)時，幅(fu)值(zhi)達到最(zui)大(da)值(zhi)。
從(cong)圖(tu)(tu)(tu)中還可以看(kan)(kan)出，隨著(zhu)夾(jia)角α的(de)不(bu)斷增(zeng)大，BxB、B2和B分布寬(kuan)度(du)均(jun)在不(bu)斷減小。進一步提取漏磁場分量(liang)B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)度(du)，繪制其(qi)與夾(jia)角α的(de)關系曲(qu)線，如圖(tu)(tu)(tu)4-67所示。從(cong)圖(tu)(tu)(tu)中可以看(kan)(kan)出，隨著(zhu)夾(jia)角α的(de)增(zeng)大，漏磁場分量(liang)B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)度(du)不(bu)斷變(bian)小；當夾(jia)角α較(jiao)(jiao)小時，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)度(du)下降較(jiao)(jiao)快；當夾(jia)角α較(jiao)(jiao)大時，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)度(du)下降緩(huan)慢。
由于(yu)磁力(li)線經過(guo)斜向(xiang)(xiang)缺陷時基本沿著垂直于(yu)缺陷方向(xiang)(xiang)通(tong)過(guo)，因此，提取路徑l與漏(lou)磁場分布(bu)方向(xiang)(xiang)會存在夾(jia)角，為此，將漏(lou)磁場變換(huan)到提取路徑l方向(xiang)(xiang)上，即
z≈z'/sino (4-31) 式中，z＇為垂直于缺陷方(fang)向的坐標軸。
繪(hui)制(zhi)漏(lou)磁場(chang)分(fen)量B，峰(feng)-峰(feng)值點(dian)寬度與(yu)1／sina之間的關(guan)系曲(qu)線，如圖4-68所示。從圖中可以看出(chu)，峰(feng)-峰(feng)值點(dian)寬度與(yu)1／sina之間成近似(si)正比關(guan)系，與(yu)式（4-31）所示的變換關(guan)系相符(fu)。
2. 缺陷走(zou)向對漏(lou)磁場分布的(de)影響
在鋼(gang)板上刻制不同走向的(de)(de)缺(que)(que)陷，并進行漏(lou)磁檢測試驗(yan)。鋼(gang)板的(de)(de)長度(du)、寬度(du)和(he)厚度(du)分別(bie)為(wei)750mm、100mm和(he)10mm，并在其表面(mian)加工4個走向不同的(de)(de)缺(que)(que)陷，深度(du)和(he)寬度(du)分別(bie)為(wei)2mm和(he)1.5mm，夾角(jiao)α分別(bie)為(wei)20°、45°、70°和(he)90°，如圖4-69所(suo)示(shi)。
磁化電流設置(zhi)為5A且(qie)傳感器提離值為1.0mm。將(jiang)鋼板以恒定速度0.5m／s通過檢(jian)測系統，使(shi)傳感器依(yi)次掃查缺陷(xian)Crk1、Ck2、Ck3和Crk4，并分(fen)別(bie)記錄漏磁場(chang)x、y、z軸分(fen)量檢(jian)測信號，如圖 4-70~圖 4-72所示。
從(cong)試驗結(jie)果可以看出，隨著夾(jia)角α的不(bu)斷(duan)增大，漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)分量(liang)B，幅(fu)值呈現先增大后減小的趨(qu)勢，而漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)分量(liang)B，和B，則不(bu)斷(duan)增強(qiang)，試驗結(jie)果與理論分析吻合。
從(cong)(cong)圖中還可以看出(chu)，隨著夾角α的(de)不(bu)斷(duan)增大，檢測(ce)信號寬(kuan)度不(bu)斷(duan)減小。進一步(bu)提取缺陷Ck1、Ck2、Ck3和(he)Crk4漏磁場分量B，的(de)信號峰-峰值(zhi)點(dian)寬(kuan)度，并(bing)(bing)繪(hui)制其(qi)與夾角α和(he)1／sina的(de)關系曲線(xian)，如圖4-73和(he)圖4-74所(suo)示。從(cong)(cong)圖中可以看出(chu)，隨著夾角α的(de)不(bu)斷(duan)增大，B，信號峰-峰值(zhi)點(dian)寬(kuan)度不(bu)斷(duan)減小，并(bing)(bing)與1／sina成近似(si)正比(bi)關系，與仿真及理論分析結論相同(tong)。
二、消除(chu)缺陷走(zou)向(xiang)影響的方法(fa)
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(lie)紋夾角對檢測信號的影響
分(fen)析(xi)感(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)缺陷走向(xiang)(xiang)夾角對漏磁檢測信號(hao)的影響。感(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)也(ye)即感(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)長軸方(fang)向(xiang)(xiang)，如圖4-75所示，感(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)試件軸向(xiang)(xiang)垂直(zhi)，當試件上存在(zai)不同走向(xiang)(xiang)缺陷時，感(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)將與(yu)其形成(cheng)不同的夾角，從而(er)引起檢測信號(hao)幅值(zhi)差異(yi)。
圖4-76所(suo)示為(wei)(wei)(wei)水(shui)平(ping)(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)與缺陷(xian)走向(xiang)存(cun)在一定夾角(jiao)時(shi)(shi)的漏磁(ci)場檢測原理(li)。線(xian)(xian)圈(quan)長度為(wei)(wei)(wei)l，寬度為(wei)(wei)(wei)2w，提離值為(wei)(wei)(wei)h，水(shui)平(ping)(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)敏感方向(xiang)與缺陷(xian)走向(xiang)之(zhi)間的夾角(jiao)為(wei)(wei)(wei)β。建(jian)立如圖所(suo)示坐標系(xi)（x，，缺x,y)陷(xian)走向(xiang)平(ping)(ping)(ping)(ping)行于y軸，缺陷(xian)漏磁(ci)場分布(bu)滿足(zu)磁(ci)偶極(ji)子模(mo)型(xing)，水(shui)平(ping)(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)運動(dong)(dong)(dong)方向(xiang)與x軸平(ping)(ping)(ping)(ping)行。從圖中可(ke)以(yi)看出(chu)，當(dang)水(shui)平(ping)(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)敏感方向(xiang)與缺陷(xian)走向(xiang)形成一定夾角(jiao)時(shi)(shi)，組成水(shui)平(ping)(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)的四段(duan)導(dao)線(xian)(xian)均會產(chan)生(sheng)感應(ying)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)勢，因(yin)此水(shui)平(ping)(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)整體輸(shu)出(chu)為(wei)(wei)(wei)四段(duan)導(dao)線(xian)(xian)感應(ying)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)勢之(zhi)差。設四段(duan)導(dao)線(xian)(xian)L1、和(he)L4產(chan)生(sheng)的感應(ying)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)勢輸(shu)出(chu)分別為(wei)(wei)(wei)e1e2和(he)，則可(ke)獲得水(shui)平(ping)(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)感應(ying)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)勢輸(shu)出(chu)Δehorizontal為(wei)(wei)(wei)：
如圖4-77所(suo)示，進一(yi)步將四段導(dao)線(xian)交界(jie)(jie)點沿x軸投(tou)影，將水平線(xian)圈分解為和(he)L6六(liu)段導(dao)線(xian)，其(qi)交界(jie)(jie)點x軸坐標分別為x1、x2、x3、x4、x5和(he)此時，水平線(xian)圈09x感應電動勢(shi)為處于(yu)前端三段導(dao)線(xian)和(he)尾部三段導(dao)線(xian)感應電動勢(shi)之差
進(jin)一步設(she)線圈(quan)寬度(du)參數w=0.3253mm，線圈(quan)長度(du)mm，水(shui)平(ping)線圈(quan)運行速度(du)為1m／s，根據式(shi)（4-37），繪制水(shui)平(ping)線圈(quan)感(gan)(gan)(gan)應(ying)(ying)電(dian)動(dong)(dong)勢(shi)(shi)(shi)與夾(jia)角(jiao)β的(de)關系(xi)曲線，如(ru)圖4-79所示。從(cong)圖中可以看出，隨(sui)著夾(jia)角(jiao)β不斷增大，水(shui)平(ping)線圈(quan)感(gan)(gan)(gan)應(ying)(ying)電(dian)動(dong)(dong)勢(shi)(shi)(shi)不斷減小；當水(shui)平(ping)線圈(quan)與缺陷走向(xiang)平(ping)行時(shi)感(gan)(gan)(gan)應(ying)(ying)電(dian)動(dong)(dong)勢(shi)(shi)(shi)幅(fu)值最大，當兩者垂直(zhi)時(shi)幾乎(hu)沒有(you)感(gan)(gan)(gan)應(ying)(ying)電(dian)動(dong)(dong)勢(shi)(shi)(shi)輸出。
利用鋼板漏(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)試(shi)驗(yan)研究水平(ping)線圈(quan)敏(min)感(gan)方(fang)向與缺(que)陷走(zou)(zou)向夾角對檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)幅值的影響，感(gan)應線圈(quan)的長度、寬(kuan)度和(he)(he)高度分(fen)別為11mm、2mm和(he)(he)2mm，線徑為0.13mm，共30匝，水平(ping)線圈(quan)中心提(ti)離值h為1.5mm。一共進行四組試(shi)驗(yan)，使水平(ping)線圈(quan)與不同走(zou)(zou)向缺(que)陷平(ping)行放置進行檢(jian)測(ce)，如圖4-80所示(shi)。水平(ping)線圈(quan)以恒定速度0.5m／s依次通過缺(que)陷Crk1、Ck2、Ck3和(he)(he)Cyk4獲得如圖4-81所示(shi)的檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)。
從圖4-81中(zhong)可以(yi)(yi)看(kan)出，按不同(tong)(tong)方(fang)(fang)向(xiang)布(bu)置(zhi)的水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)產生了(le)不同(tong)(tong)的漏磁信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)輸出：當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)以(yi)(yi)90°方(fang)(fang)向(xiang)依(yi)次(ci)掃過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)，檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)依(yi)次(ci)減(jian)小(xiao)，其中(zhong)Ckt缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最(zui)大，4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最(zui)小(xiao)；當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)以(yi)(yi)70°方(fang)(fang)向(xiang)依(yi)次(ci)掃過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)，Ck2缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最(zui)大，信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)次(ci)之，然(ran)后依(yi)次(ci)為Crk3和(he)C,k4當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)以(yi)(yi)45°方(fang)(fang)向(xiang)依(yi)次(ci)掃過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)，Ck3缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)明顯增(zeng)加(jia)，C,k4信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)有(you)所增(zeng)加(jia)，而(er)Cukl和(he)Ck2信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)均降低(di)；當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)以(yi)(yi)20°方(fang)(fang)向(xiang)依(yi)次(ci)掃過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)，Ck4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)增(zeng)加(jia)，其余三個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)都降低(di)，而(er)且C,k1Crk2和(he)C,k3信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)依(yi)次(ci)由(you)小(xiao)到大排列。
繪制不同走向(xiang)(xiang)缺陷檢(jian)測信(xin)號(hao)峰值與(yu)水平線圈(quan)布置(zhi)方向(xiang)(xiang)的關系(xi)曲(qu)線，如圖(tu)4-82所示。從(cong)圖(tu)中(zhong)可以看出(chu)，當水平線圈(quan)以不同方向(xiang)(xiang)掃查同一缺陷時(shi)將產生不同的檢(jian)測信(xin)號(hao)幅值。當水平線圈(quan)敏感方向(xiang)(xiang)與(yu)缺陷走向(xiang)(xiang)平行時(shi)，信(xin)號(hao)幅值最大；隨著兩者方向(xiang)(xiang)夾角的增大，信(xin)號(hao)幅值逐漸降低(di)。
圖(tu)4-83所示為(wei)(wei)垂(chui)直線(xian)圈(quan)敏感方向與(yu)缺陷(xian)走向存在(zai)一(yi)定夾角時的漏磁(ci)場(chang)掃查原(yuan)理圖(tu)，線(xian)圈(quan)長度(du)為(wei)(wei)l，寬度(du)為(wei)(wei)2w，線(xian)圈(quan)中心(xin)提離值(zhi)為(wei)(wei)H，垂(chui)直線(xian)圈(quan)敏感方向與(yu)缺陷(xian)走向之(zhi)間的夾角為(wei)(wei)β。建立(li)如圖(tu)所示坐(zuo)標系（x,y)），缺陷(xian)走向平行(xing)于y軸(zhou)，垂(chui)直線(xian)圈(quan)運動方向與(yu)x軸(zhou)平行(xing)。
垂(chui)直線圈(quan)由四段導線L1、L2、L3和L組成，其感應電動勢輸出分別為e1e2、e3和e4，
設(she)線圈(quan)寬度參數w＝0.15mm，線圈(quan)長度l＝12.5mm，垂(chui)(chui)直線圈(quan)運l=12.行(xing)速度為1.0m／s，根據式（4-42）繪制垂(chui)(chui)直線圈(quan)感(gan)(gan)應電動勢與夾(jia)角β的關系曲線，如圖4-85所(suo)示。從圖中可以看(kan)出，隨著夾(jia)角β的不斷增大，垂(chui)(chui)直線圈(quan)感(gan)(gan)應電動勢不斷減小。當垂(chui)(chui)直線圈(quan)敏感(gan)(gan)方向與缺陷走向平行(xing)時，感(gan)(gan)應電動勢輸出最大；當兩(liang)者(zhe)垂(chui)(chui)直時，幾乎沒有感(gan)(gan)應電動勢輸出。
采用(yong)與水平線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)相同(tong)的(de)(de)試驗方法(fa)，研究垂直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感方向(xiang)與缺陷(xian)走(zou)向(xiang)夾角對(dui)漏(lou)磁檢測信(xin)號(hao)的(de)(de)影響。將感應線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)垂直(zhi)(zhi)(zhi)擺(bai)放，垂直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)中心提離值(zhi)H為(wei)2mm。同(tong)樣本試驗分為(wei)四組，分別(bie)使垂直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)以不同(tong)的(de)(de)布(bu)置(zhi)(zhi)方向(xiang)依次掃查(cha)四個缺陷(xian)Ck1、Ck2、Ck3和Crk4，速(su)度為(wei)0.5ms，如圖4-86所示，并獲得不同(tong)走(zou)向(xiang)缺陷(xian)的(de)(de)信(xin)號(hao)幅值(zhi)與垂直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)布(bu)置(zhi)(zhi)方向(xiang)的(de)(de)關系曲線(xian)(xian)(xian)(xian)，如圖4-87所示。
從圖4-87中可以看出，當(dang)垂直(zhi)線(xian)圈(quan)以不同布置方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)掃查四(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號(hao)(hao)(hao)變(bian)化規律與(yu)水平線(xian)圈(quan)相(xiang)同：當(dang)垂直(zhi)線(xian)圈(quan)以90°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)掃過(guo)(guo)四(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號(hao)(hao)(hao)依(yi)(yi)次(ci)減小，其(qi)中C，k1缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最大，C4缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最小；當(dang)垂直(zhi)線(xian)圈(quan)以70°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)掃過(guo)(guo)四(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最大，C信(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)次(ci)之，然(ran)后依(yi)(yi)次(ci)為Ck3和(he)C4k4；當(dang)垂直(zhi)線(xian)圈(quan)以45°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)掃過(guo)(guo)四(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，C,k3缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)明顯增加，C,k4信(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)有所增加，而Ck1和(he)Ck2信(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)均(jun)降低(di)；當(dang)垂直(zhi)線(xian)圈(quan)以20°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)掃過(guo)(guo)四(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，Crk4缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)增加，其(qi)余三個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)都降低(di)，而且Ck1、Crk2和(he)Crk3信(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)依(yi)(yi)次(ci)由小到(dao)大排列。
繪(hui)制(zhi)不同(tong)(tong)走向(xiang)(xiang)缺陷(xian)檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)號峰值與垂直(zhi)線圈布置方(fang)向(xiang)(xiang)的關系曲線，如(ru)圖4-88所示(shi)。從圖中可以(yi)看出，當垂直(zhi)線圈以(yi)不同(tong)(tong)布置方(fang)向(xiang)(xiang)掃(sao)查同(tong)(tong)一缺陷(xian)時(shi)將產(chan)生不同(tong)(tong)的檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)號幅值。當垂直(zhi)線圈敏感方(fang)向(xiang)(xiang)與缺陷(xian)走向(xiang)(xiang)平行時(shi)，信(xin)(xin)號幅值最(zui)大，隨著兩者方(fang)向(xiang)(xiang)夾角的增(zeng)大，信(xin)(xin)號幅值逐漸降低。
2. 多向性陣列(lie)感(gan)應線圈消除方法
與(yu)(yu)標準缺陷(xian)相比，斜向(xiang)(xiang)缺陷(xian)檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)幅(fu)值更(geng)低(di)的(de)(de)(de)原因有(you)：一(yi)方(fang)(fang)面，不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)漏(lou)磁(ci)檢(jian)(jian)測(ce)采用(yong)軸(zhou)向(xiang)(xiang)和周(zhou)向(xiang)(xiang)復合磁(ci)化(hua)方(fang)(fang)式對不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)進行(xing)局部磁(ci)化(hua)，從而導致與(yu)(yu)磁(ci)化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)形成(cheng)夾(jia)角的(de)(de)(de)斜向(xiang)(xiang)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)場強度更(geng)低(di)；另(ling)一(yi)方(fang)(fang)面，在缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)場拾取(qu)過程中，檢(jian)(jian)測(ce)線圈敏(min)感方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)斜向(xiang)(xiang)缺陷(xian)會形成(cheng)一(yi)定夾(jia)角，從而降(jiang)低(di)缺陷(xian)檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)的(de)(de)(de)幅(fu)值。為實現具有(you)不(bu)同走向(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)同尺寸缺陷(xian)的(de)(de)(de)一(yi)致性檢(jian)(jian)測(ce)與(yu)(yu)評價，提出基于多向(xiang)(xiang)性陣列感應線圈的(de)(de)(de)布(bu)置方(fang)(fang)法(fa)(fa)。水(shui)平線圈與(yu)(yu)垂直(zhi)線圈布(bu)置方(fang)(fang)法(fa)(fa)相同，以(yi)水(shui)平線圈作為消除(chu)方(fang)(fang)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)闡(chan)述對象。
在(zai)實際生產過程中(zhong)，當生產工(gong)藝參數確(que)定后，同批(pi)鋼管中(zhong)自(zi)然缺(que)(que)(que)(que)陷走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)往往大致相同。如圖4-89所(suo)示，設鋼管中(zhong)存(cun)在(zai)斜向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)(que)陷1，并與(yu)磁(ci)化場(chang)方向(xiang)(xiang)(xiang)形成夾(jia)(jia)角(jiao)ao，由(you)于(yu)在(zai)物(wu)料運輸(shu)過程中(zhong)可能出現鋼管方向(xiang)(xiang)(xiang)倒置，因(yin)此(ci)，斜向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)(que)陷走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)也(ye)可能會與(yu)磁(ci)化場(chang)方向(xiang)(xiang)(xiang)形成夾(jia)(jia)角(jiao)ππ-α0，如斜向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)(que)陷3。對(dui)此(ci)，在(zai)探頭內部(bu)布(bu)置多向(xiang)(xiang)(xiang)性陣列(lie)感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)S1、S2和S3，分別與(yu)磁(ci)化場(chang)形成夾(jia)(jia)角(jiao)a1、α2和α3其中(zhong)，第(di)一排(pai)陣列(lie)感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)S，對(dui)斜向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)(que)陷1進行掃查，根據(ju)水平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)(que)(que)(que)陷走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)夾(jia)(jia)角(jiao)對(dui)檢(jian)測(ce)信號(hao)幅值(zhi)的影(ying)響規律，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)該與(yu)缺(que)(que)(que)(que)陷1走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)平行，即(ji)α1=α0；第(di)二排(pai)陣列(lie)感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)S2用于(yu)檢(jian)測(ce)標準垂直缺(que)(que)(que)(que)陷2和校驗設備(bei)狀態(tai)，因(yin)此(ci)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)磁(ci)化方向(xiang)(xiang)(xiang)垂直，即(ji)a2=90°第(di)三(san)排(pai)陣列(lie)感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)S3方向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)(que)(que)(que)陷3走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)平行，即(ji)α3=π-α0。
從而(er)，通過多向(xiang)(xiang)性陣列感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)布(bu)置方式可(ke)以最大限度(du)地提(ti)高斜向(xiang)(xiang)缺陷的檢(jian)測信號(hao)幅(fu)值(zhi)，并消除(chu)線(xian)圈(quan)敏感(gan)方向(xiang)(xiang)與缺陷走向(xiang)(xiang)夾角引起的檢(jian)測信號(hao)幅(fu)值(zhi)差異。圖(tu)4-90所示為(wei)針(zhen)對鋼管上有30°斜向(xiang)(xiang)自然缺陷而(er)制作的多向(xiang)(xiang)性陣列感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)探頭(tou)芯(xin)。
在消除了水平線(xian)圈(quan)敏(min)感(gan)方向與缺(que)(que)陷(xian)(xian)走向夾(jia)角引起的檢測信(xin)(xin)號(hao)差(cha)(cha)異(yi)之(zhi)后(hou)，需(xu)要進(jin)一步消除由于缺(que)(que)陷(xian)(xian)走向帶來的漏(lou)磁場強度差(cha)(cha)異(yi)，為此對斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢測通(tong)(tong)道進(jin)行增益補償(chang)。陣列感(gan)應線(xian)圈(quan)S1、S2和(he)S3分(fen)(fen)別(bie)(bie)通(tong)(tong)過斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)(xian)1、標(biao)準缺(que)(que)陷(xian)(xian)2和(he)斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)(xian)3之(zhi)后(hou)輸出信(xin)(xin)號(hao)峰(feng)值分(fen)(fen)別(bie)(bie)為e1、2和(he)e3，設陣列感(gan)應線(xian)圈(quan)S1和(he)S3增益補償(chang)參數(shu)分(fen)(fen)別(bie)(bie)為和(he)a3，經補償(chang)后(hou)使得不同(tong)走向缺(que)(que)陷(xian)(xian)10具有相(xiang)同(tong)的信(xin)(xin)號(hao)幅值。
