不銹鋼(gang)管自動化漏磁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、缺(que)陷走向對漏磁場分布(bu)的影響
由于(yu)軋制工藝不完善(shan)而(er)產(chan)生的(de)(de)鋼(gang)管自然缺(que)(que)陷(xian)(xian)一(yi)般與(yu)軸線成(cheng)一(yi)定斜角。與(yu)標(biao)準橫、縱向缺(que)(que)陷(xian)(xian)相比，斜向缺(que)(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁場強(qiang)度(du)更低。斜向缺(que)(que)陷(xian)(xian)是不銹鋼(gang)管生產(chan)過程中(zhong)(zhong)最(zui)為(wei)常(chang)見的(de)(de)一(yi)種(zhong)缺(que)(que)陷(xian)(xian)，但在實(shi)際檢測過程中(zhong)(zhong)往往以標(biao)準垂直缺(que)(que)陷(xian)(xian)作為(wei)評(ping)判標(biao)準，從而(er)容易造成(cheng)斜向缺(que)(que)陷(xian)(xian)的(de)(de)漏(lou)檢。為(wei)實(shi)現對具有不同(tong)走(zou)向的(de)(de)同(tong)尺寸缺(que)(que)陷(xian)(xian)的(de)(de)一(yi)致(zhi)性檢測與(yu)評(ping)價(jia)，必(bi)須提(ti)出相應的(de)(de)漏(lou)磁場差異(yi)消除方法(fa)。
1. 斜向缺陷的(de)漏磁場分布特性
圖4-58所示缺(que)陷(xian)分別為用于(yu)校驗設備的標準人工(gong)刻(ke)槽和鋼(gang)管(guan)軋制過程中(zhong)形成的自然斜向缺(que)陷(xian)。與(yu)(yu)標準刻(ke)槽相比，斜向缺(que)陷(xian)走向與(yu)(yu)磁化場之間存(cun)在(zai)一(yi)定傾斜夾(jia)角，會(hui)導致(zhi)相同尺寸斜向缺(que)陷(xian)的漏(lou)磁場強度更低，從(cong)而容易形成漏(lou)檢。
建立如圖4-59所示(shi)的斜向缺(que)(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)場分析模型，缺(que)(que)陷(xian)(xian)1、缺(que)(que)陷(xian)(xian)2和缺(que)(que)陷(xian)(xian)3依(yi)次與磁(ci)(ci)化場B。形成夾(jia)角a1、α2和3，深度(du)和寬度(du)分別為d和2b，并(bing)形成漏磁(ci)(ci)場分布B2和B3。
當缺(que)(que)陷走向(xiang)垂直于(yu)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)場(chang)方向(xiang)時(shi)，由于(yu)在(zai)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)方向(xiang)上(shang)缺(que)(que)陷左右(you)兩(liang)側(ce)磁(ci)(ci)(ci)介(jie)質具(ju)有完全對(dui)(dui)(dui)(dui)稱性(xing)，漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)可(ke)簡化(hua)為(y,z)二維(wei)模型；但如(ru)果缺(que)(que)陷走向(xiang)與(yu)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)方向(xiang)不垂直，此(ci)時(shi)，缺(que)(que)陷左右(you)兩(liang)側(ce)磁(ci)(ci)(ci)介(jie)質在(zai)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)方向(xiang)上(shang)不對(dui)(dui)(dui)(dui)稱，會對(dui)(dui)(dui)(dui)磁(ci)(ci)(ci)力(li)線路徑(jing)造成擾動，從(cong)而(er)形成三(san)維(wei)空間分布的(de)非對(dui)(dui)(dui)(dui)稱漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)。
以缺陷(xian)兩側面上(shang)P1、P2和P3點作為研究(jiu)對象，分析缺陷(xian)兩側面磁(ci)(ci)勢分布。圖(tu)4-60a所示為斜(xie)向(xiang)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場分析模型，根據磁(ci)(ci)路(lu)原理(li)，沿著磁(ci)(ci)力線路(lu)徑分布的(de)P1、P2和P3處磁(ci)(ci)勢Uml、Um2和Um3滿足如下關系(xi)式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因此(ci)，磁(ci)(ci)化場磁(ci)(ci)通(tong)量(liang)達(da)(da)到(dao)(dao)1點(dian)(dian)時會(hui)產生分流，一部分磁(ci)(ci)通(tong)量(liang)2會(hui)沿著平(ping)行(xing)于缺(que)陷Φ方向(xiang)達(da)(da)到(dao)(dao)磁(ci)(ci)勢(shi)更低的(de)P2點(dian)(dian)，而(er)剩(sheng)余部分磁(ci)(ci)通(tong)量(liang)則經過缺(que)陷到(dao)(dao)達(da)(da)P3點(dian)(dian)，從而(er)形成漏磁(ci)(ci)場B1，根據磁路(lu)的基爾霍夫第一定律，磁通量滿(man)足(zu)以下關系式：
建立如圖4-61所(suo)示的仿真模型，計算缺陷走向對(dui)漏磁(ci)場(chang)分布的影(ying)響。測(ce)試鋼(gang)板(ban)的長、寬和(he)(he)高(gao)分別為500mm、100mm和(he)(he)10mm，鋼(gang)管材質為25鋼(gang)。穿過(guo)式(shi)磁(ci)化線圈內(nei)腔寬度(du)和(he)(he)高(gao)度(du)分別116mm和(he)(he)12mm，外輪廓寬度(du)和(he)(he)高(gao)度(du)分別為216mm和(he)(he)112mm，線圈厚度(du)為100mm，，方向如圖所(suo)示。漏磁(ci)場(chang)提(ti)取路徑l位于鋼(gang)板(ban)上(shang)方中心位置處，提(ti)離值(zhi)為1.0mm，并(bing)建立如圖所(suo)示坐標系(x,y,z)
當(dang)α=90°以(yi)及α=60°時計算缺(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)場矢量分布，如圖4-62所(suo)示。當(dang)缺(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)與(yu)磁(ci)(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)垂(chui)直時，所(suo)有(you)磁(ci)(ci)力線均(jun)垂(chui)直通過缺(que)陷(xian)(xian)，如圖4-62a所(suo)示；當(dang)缺(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)與(yu)磁(ci)(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)存在一(yi)定夾角時，一(yi)部分磁(ci)(ci)力線沿著(zhu)平行于缺(que)陷(xian)(xian)方(fang)向(xiang)(xiang)分布，其(qi)余部分磁(ci)(ci)力線則沿著(zhu)近似垂(chui)直于缺(que)陷(xian)(xian)方(fang)向(xiang)(xiang)通過，如圖4-62b所(suo)示。
采用(yong)圖4-61所示的(de)模型，夾角α分(fen)別(bie)取0°、15°、30°、45°、60°和75°，沿路徑l提(ti)取磁(ci)場(chang)分(fen)量(liang)Bx、By、、B2以及磁(ci)通量(liang)密度(du)B，并繪制成如圖4-63～圖4-66所示的(de)關系曲線。
從(cong)(cong)圖4-63中可以看出(chu)，隨著(zhu)夾角α的增大(da)，漏磁場(chang)分量(liang)B2幅(fu)值(zhi)(zhi)呈現(xian)先(xian)增大(da)后減(jian)小(xiao)的規律(lv)。從(cong)(cong)圖4-64～圖4-66中可以看出(chu)，隨著(zhu)夾角α的不斷增大(da)，By、和磁通(tong)量(liang)密度B幅(fu)值(zhi)(zhi)均呈不斷上升趨勢，當缺陷走(zou)向(xiang)與磁化場(chang)方(fang)向(xiang)垂(chui)直時(shi)，幅(fu)值(zhi)(zhi)達到最大(da)值(zhi)(zhi)。
從(cong)圖(tu)中(zhong)還可以看(kan)出(chu)，隨著(zhu)夾(jia)角(jiao)α的(de)不斷增大，BxB、B2和(he)B分(fen)布(bu)寬(kuan)(kuan)度(du)均在不斷減小。進一步提取漏磁場分(fen)量(liang)B，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)(kuan)度(du)，繪制其與夾(jia)角(jiao)α的(de)關系曲線，如圖(tu)4-67所示。從(cong)圖(tu)中(zhong)可以看(kan)出(chu)，隨著(zhu)夾(jia)角(jiao)α的(de)增大，漏磁場分(fen)量(liang)B，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)(kuan)度(du)不斷變小；當夾(jia)角(jiao)α較(jiao)小時，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)(kuan)度(du)下降較(jiao)快；當夾(jia)角(jiao)α較(jiao)大時，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)(kuan)度(du)下降緩慢。
由(you)于磁力線經過斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷時基本沿著垂直于缺(que)陷方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)通(tong)過，因此，提取路徑l與漏(lou)磁場(chang)分布方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)會存(cun)在夾角，為此，將漏(lou)磁場(chang)變換到提取路徑l方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)上(shang)，即
z≈z'/sino (4-31) 式中，z＇為垂直于缺(que)陷方向的坐標軸。
繪制(zhi)漏磁場(chang)分(fen)量B，峰(feng)-峰(feng)值點(dian)寬(kuan)度與1／sina之(zhi)間的(de)關系(xi)曲線(xian)，如圖(tu)4-68所示。從圖(tu)中可以(yi)看出，峰(feng)-峰(feng)值點(dian)寬(kuan)度與1／sina之(zhi)間成近似正比(bi)關系(xi)，與式（4-31）所示的(de)變換(huan)關系(xi)相(xiang)符。
2. 缺陷走向對漏磁場分布的影響
在鋼(gang)板上刻(ke)制不(bu)同走向的(de)缺陷，并進(jin)行漏磁檢(jian)測(ce)試驗。鋼(gang)板的(de)長度、寬(kuan)度和厚度分(fen)別為(wei)750mm、100mm和10mm，并在其表面加工4個(ge)走向不(bu)同的(de)缺陷，深(shen)度和寬(kuan)度分(fen)別為(wei)2mm和1.5mm，夾角α分(fen)別為(wei)20°、45°、70°和90°，如圖4-69所(suo)示(shi)。
磁(ci)(ci)化(hua)電流(liu)設(she)置為5A且(qie)傳感器(qi)提離(li)值為1.0mm。將鋼板以恒(heng)定速度0.5m／s通(tong)過檢測系(xi)統，使傳感器(qi)依次掃(sao)查(cha)缺陷Crk1、Ck2、Ck3和(he)Crk4，并(bing)分(fen)別記錄漏(lou)磁(ci)(ci)場x、y、z軸(zhou)分(fen)量(liang)檢測信(xin)號，如(ru)圖 4-70~圖 4-72所示。
從試驗(yan)結(jie)果可以看出，隨(sui)著夾(jia)角α的不(bu)(bu)斷增(zeng)(zeng)大，漏磁(ci)(ci)場分量B，幅值呈現先增(zeng)(zeng)大后減小的趨勢，而漏磁(ci)(ci)場分量B，和B，則(ze)不(bu)(bu)斷增(zeng)(zeng)強，試驗(yan)結(jie)果與(yu)理論分析吻合。
從圖(tu)中還可(ke)以(yi)看(kan)(kan)出(chu)，隨(sui)著(zhu)夾角α的(de)不(bu)斷(duan)(duan)增大(da)，檢測信(xin)號寬度不(bu)斷(duan)(duan)減小。進一步提取缺(que)陷Ck1、Ck2、Ck3和Crk4漏磁場分(fen)量B，的(de)信(xin)號峰(feng)-峰(feng)值(zhi)點寬度，并繪制(zhi)其與夾角α和1／sina的(de)關系(xi)曲(qu)線，如圖(tu)4-73和圖(tu)4-74所示。從圖(tu)中可(ke)以(yi)看(kan)(kan)出(chu)，隨(sui)著(zhu)夾角α的(de)不(bu)斷(duan)(duan)增大(da)，B，信(xin)號峰(feng)-峰(feng)值(zhi)點寬度不(bu)斷(duan)(duan)減小，并與1／sina成近似正(zheng)比關系(xi)，與仿(fang)真及理論分(fen)析(xi)結論相同。
二、消除缺陷走向影(ying)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(wen)夾角(jiao)對檢測信號的影響
分析感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈敏(min)感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與缺陷走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)夾(jia)(jia)角對漏(lou)磁檢(jian)測信(xin)號的(de)影(ying)響。感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈敏(min)感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)也即感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈長軸方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)，如圖4-75所示，感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈敏(min)感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與試(shi)件(jian)軸向(xiang)(xiang)(xiang)垂直(zhi)，當試(shi)件(jian)上存在(zai)不同走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)缺陷時，感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈將與其形成不同的(de)夾(jia)(jia)角，從而(er)引起檢(jian)測信(xin)號幅值差異(yi)。
圖(tu)4-76所示為(wei)水平(ping)線(xian)(xian)圈與(yu)缺(que)陷走向(xiang)(xiang)(xiang)存在(zai)一定夾角時的(de)(de)漏磁場檢(jian)測(ce)原(yuan)理。線(xian)(xian)圈長度(du)為(wei)l，寬度(du)為(wei)2w，提離值為(wei)h，水平(ping)線(xian)(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)陷走向(xiang)(xiang)(xiang)之間的(de)(de)夾角為(wei)β。建立如(ru)圖(tu)所示坐標系（x，，缺(que)x,y)陷走向(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)行于(yu)y軸(zhou)，缺(que)陷漏磁場分布滿足磁偶極子(zi)模型，水平(ping)線(xian)(xian)圈運動(dong)(dong)(dong)方向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)x軸(zhou)平(ping)行。從(cong)圖(tu)中可(ke)以(yi)看出，當(dang)水平(ping)線(xian)(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)陷走向(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成(cheng)(cheng)一定夾角時，組(zu)成(cheng)(cheng)水平(ping)線(xian)(xian)圈的(de)(de)四(si)段導線(xian)(xian)均會產生感(gan)應電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)勢(shi)，因此水平(ping)線(xian)(xian)圈整體(ti)輸出為(wei)四(si)段導線(xian)(xian)感(gan)應電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)勢(shi)之差。設四(si)段導線(xian)(xian)L1、和(he)L4產生的(de)(de)感(gan)應電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)勢(shi)輸出分別為(wei)e1e2和(he)，則可(ke)獲(huo)得水平(ping)線(xian)(xian)圈感(gan)應電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)勢(shi)輸出Δehorizontal為(wei)：
如圖(tu)4-77所示，進一(yi)步將四段導線(xian)交界(jie)點沿x軸投影，將水平線(xian)圈(quan)分解為(wei)(wei)和L6六段導線(xian)，其(qi)交界(jie)點x軸坐(zuo)標(biao)分別為(wei)(wei)x1、x2、x3、x4、x5和此時，水平線(xian)圈(quan)09x感應電(dian)動勢(shi)為(wei)(wei)處(chu)于前端三(san)段導線(xian)和尾部三(san)段導線(xian)感應電(dian)動勢(shi)之差
進一步設線(xian)(xian)圈(quan)(quan)寬度(du)(du)參數w=0.3253mm，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)長(chang)度(du)(du)mm，水(shui)(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)運(yun)行速度(du)(du)為(wei)1m／s，根(gen)據式（4-37），繪制水(shui)(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感(gan)應(ying)(ying)(ying)電(dian)動(dong)(dong)(dong)勢(shi)與夾(jia)角β的關系(xi)曲線(xian)(xian)，如圖4-79所示(shi)。從圖中(zhong)可以看出(chu)，隨著夾(jia)角β不斷(duan)(duan)增大(da)，水(shui)(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感(gan)應(ying)(ying)(ying)電(dian)動(dong)(dong)(dong)勢(shi)不斷(duan)(duan)減小；當水(shui)(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)與缺(que)陷走向平行時感(gan)應(ying)(ying)(ying)電(dian)動(dong)(dong)(dong)勢(shi)幅值最(zui)大(da)，當兩者垂直(zhi)時幾(ji)乎沒(mei)有感(gan)應(ying)(ying)(ying)電(dian)動(dong)(dong)(dong)勢(shi)輸出(chu)。
利用鋼板漏磁檢測(ce)試驗(yan)研究水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感方向與(yu)缺陷走(zou)向夾角(jiao)對檢測(ce)信號(hao)(hao)幅值(zhi)的影響，感應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)的長度、寬度和(he)高(gao)度分別為(wei)11mm、2mm和(he)2mm，線(xian)(xian)徑為(wei)0.13mm，共30匝，水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)中心提離值(zhi)h為(wei)1.5mm。一共進(jin)行四組試驗(yan)，使水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)與(yu)不同走(zou)向缺陷平行放置進(jin)行檢測(ce)，如(ru)圖4-80所(suo)(suo)示。水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)以(yi)恒定(ding)速(su)度0.5m／s依次通過(guo)缺陷Crk1、Ck2、Ck3和(he)Cyk4獲得如(ru)圖4-81所(suo)(suo)示的檢測(ce)信號(hao)(hao)。
從圖(tu)4-81中可以(yi)看出(chu)，按(an)不同方向(xiang)布(bu)置的(de)水(shui)(shui)平(ping)(ping)線圈產生了不同的(de)漏磁(ci)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值輸出(chu)：當(dang)水(shui)(shui)平(ping)(ping)線圈以(yi)90°方向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)掃(sao)過(guo)(guo)四(si)個(ge)(ge)(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，檢測信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)依(yi)(yi)次(ci)減小(xiao)，其中Ckt缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值最(zui)(zui)大(da)，4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值最(zui)(zui)小(xiao)；當(dang)水(shui)(shui)平(ping)(ping)線圈以(yi)70°方向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)掃(sao)過(guo)(guo)四(si)個(ge)(ge)(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，Ck2缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值最(zui)(zui)大(da)，信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值次(ci)之，然(ran)后依(yi)(yi)次(ci)為Crk3和C,k4當(dang)水(shui)(shui)平(ping)(ping)線圈以(yi)45°方向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)掃(sao)過(guo)(guo)四(si)個(ge)(ge)(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，Ck3缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值明(ming)顯增(zeng)加，C,k4信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值有所增(zeng)加，而Cukl和Ck2信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值均降低(di)(di)；當(dang)水(shui)(shui)平(ping)(ping)線圈以(yi)20°方向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)掃(sao)過(guo)(guo)四(si)個(ge)(ge)(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，Ck4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值增(zeng)加，其余(yu)三個(ge)(ge)(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值都降低(di)(di)，而且(qie)C,k1Crk2和C,k3信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值依(yi)(yi)次(ci)由小(xiao)到(dao)大(da)排(pai)列。
繪制不同(tong)(tong)走向缺(que)(que)陷檢(jian)測(ce)信號(hao)峰值(zhi)(zhi)與(yu)水(shui)平(ping)(ping)線圈(quan)布(bu)置方(fang)向的(de)關系曲線，如圖4-82所(suo)示。從圖中可以(yi)看出(chu)，當(dang)水(shui)平(ping)(ping)線圈(quan)以(yi)不同(tong)(tong)方(fang)向掃查同(tong)(tong)一缺(que)(que)陷時將產生不同(tong)(tong)的(de)檢(jian)測(ce)信號(hao)幅值(zhi)(zhi)。當(dang)水(shui)平(ping)(ping)線圈(quan)敏感方(fang)向與(yu)缺(que)(que)陷走向平(ping)(ping)行時，信號(hao)幅值(zhi)(zhi)最大；隨著(zhu)兩者方(fang)向夾角的(de)增(zeng)大，信號(hao)幅值(zhi)(zhi)逐(zhu)漸(jian)降低。
圖(tu)4-83所(suo)(suo)示(shi)為垂(chui)直(zhi)線圈敏感(gan)方(fang)向與缺陷(xian)走(zou)(zou)向存在一定(ding)夾角時的漏磁場掃查(cha)原理圖(tu)，線圈長度為l，寬度為2w，線圈中(zhong)心提離值為H，垂(chui)直(zhi)線圈敏感(gan)方(fang)向與缺陷(xian)走(zou)(zou)向之間的夾角為β。建(jian)立如圖(tu)所(suo)(suo)示(shi)坐標系（x,y)），缺陷(xian)走(zou)(zou)向平行(xing)于y軸，垂(chui)直(zhi)線圈運動方(fang)向與x軸平行(xing)。
垂(chui)直線(xian)圈由四段導線(xian)L1、L2、L3和(he)L組成，其感應電動(dong)勢輸(shu)出分(fen)別為e1e2、e3和(he)e4，
設線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)寬度參數w＝0.15mm，線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)長度l＝12.5mm，垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)運l=12.行速(su)度為(wei)1.0m／s，根據式（4-42）繪(hui)制垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)感(gan)應電動(dong)(dong)勢(shi)(shi)(shi)(shi)與(yu)夾角(jiao)β的關(guan)系曲線(xian)(xian)(xian)，如圖4-85所示。從圖中可以看出(chu)，隨著夾角(jiao)β的不斷增大，垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)感(gan)應電動(dong)(dong)勢(shi)(shi)(shi)(shi)不斷減小。當(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)方(fang)向與(yu)缺陷走向平(ping)行時(shi)，感(gan)應電動(dong)(dong)勢(shi)(shi)(shi)(shi)輸出(chu)最大；當(dang)兩者垂(chui)(chui)直(zhi)時(shi)，幾乎沒有(you)感(gan)應電動(dong)(dong)勢(shi)(shi)(shi)(shi)輸出(chu)。
采用與水平線圈(quan)(quan)相同(tong)的(de)試驗方(fang)法，研究(jiu)垂(chui)直線圈(quan)(quan)敏感方(fang)向(xiang)(xiang)與缺陷走向(xiang)(xiang)夾角對漏磁檢(jian)測(ce)信(xin)號的(de)影響。將感應線圈(quan)(quan)垂(chui)直擺放，垂(chui)直線圈(quan)(quan)中心提離(li)值H為(wei)2mm。同(tong)樣本試驗分(fen)(fen)為(wei)四組，分(fen)(fen)別(bie)使垂(chui)直線圈(quan)(quan)以不同(tong)的(de)布置(zhi)方(fang)向(xiang)(xiang)依次(ci)掃(sao)查四個缺陷Ck1、Ck2、Ck3和Crk4，速度為(wei)0.5ms，如(ru)圖4-86所(suo)示，并(bing)獲得不同(tong)走向(xiang)(xiang)缺陷的(de)信(xin)號幅值與垂(chui)直線圈(quan)(quan)布置(zhi)方(fang)向(xiang)(xiang)的(de)關系曲線，如(ru)圖4-87所(suo)示。
從圖(tu)4-87中可(ke)以看出，當(dang)(dang)(dang)垂(chui)(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)以不同布置方(fang)向(xiang)(xiang)掃(sao)(sao)查四個(ge)(ge)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)時(shi)，檢測信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)變化規律與水平線(xian)圈(quan)相同：當(dang)(dang)(dang)垂(chui)(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)以90°方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)(sao)過四個(ge)(ge)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)時(shi)，檢測信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)依(yi)(yi)次(ci)(ci)減小(xiao)，其中C，k1缺(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最(zui)大，C4缺(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最(zui)小(xiao)；當(dang)(dang)(dang)垂(chui)(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)以70°方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)(sao)過四個(ge)(ge)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)時(shi)，缺(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最(zui)大，C信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)次(ci)(ci)之，然(ran)后依(yi)(yi)次(ci)(ci)為Ck3和C4k4；當(dang)(dang)(dang)垂(chui)(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)以45°方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)(sao)過四個(ge)(ge)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)時(shi)，C,k3缺(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)明顯(xian)增(zeng)加(jia)，C,k4信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)有所增(zeng)加(jia)，而Ck1和Ck2信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)均降低；當(dang)(dang)(dang)垂(chui)(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)以20°方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)(sao)過四個(ge)(ge)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)時(shi)，Crk4缺(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)增(zeng)加(jia)，其余三(san)個(ge)(ge)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)都降低，而且Ck1、Crk2和Crk3信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)依(yi)(yi)次(ci)(ci)由小(xiao)到大排列。
繪制不(bu)(bu)同(tong)(tong)走(zou)向(xiang)(xiang)缺(que)陷檢測(ce)信(xin)號峰(feng)值(zhi)與(yu)垂(chui)直(zhi)線(xian)(xian)圈布置方向(xiang)(xiang)的(de)關(guan)系曲線(xian)(xian)，如圖4-88所示。從圖中可以(yi)看出，當(dang)垂(chui)直(zhi)線(xian)(xian)圈以(yi)不(bu)(bu)同(tong)(tong)布置方向(xiang)(xiang)掃(sao)查同(tong)(tong)一缺(que)陷時將(jiang)產(chan)生不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)檢測(ce)信(xin)號幅(fu)值(zhi)。當(dang)垂(chui)直(zhi)線(xian)(xian)圈敏(min)感方向(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)陷走(zou)向(xiang)(xiang)平行時，信(xin)號幅(fu)值(zhi)最大，隨著兩(liang)者方向(xiang)(xiang)夾角(jiao)的(de)增大，信(xin)號幅(fu)值(zhi)逐漸降低。
2. 多向性(xing)陣(zhen)列感應線圈消除方法
與(yu)(yu)標準缺(que)(que)陷相比，斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷檢測信號幅值更低(di)的原因有：一(yi)(yi)方(fang)面，不銹鋼(gang)管(guan)(guan)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)檢測采用軸(zhou)向(xiang)(xiang)和周向(xiang)(xiang)復合磁(ci)(ci)化方(fang)式對不銹鋼(gang)管(guan)(guan)進行局部磁(ci)(ci)化，從而導(dao)致與(yu)(yu)磁(ci)(ci)化方(fang)向(xiang)(xiang)形成夾角(jiao)的斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場強(qiang)度更低(di)；另一(yi)(yi)方(fang)面，在缺(que)(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場拾取過(guo)程中，檢測線(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷會(hui)形成一(yi)(yi)定夾角(jiao)，從而降低(di)缺(que)(que)陷檢測信號的幅值。為實(shi)現(xian)具有不同(tong)走向(xiang)(xiang)的同(tong)尺(chi)寸缺(que)(que)陷的一(yi)(yi)致性檢測與(yu)(yu)評價，提出(chu)基于多向(xiang)(xiang)性陣列感(gan)應線(xian)(xian)圈(quan)的布(bu)置(zhi)方(fang)法。水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)與(yu)(yu)垂直(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)布(bu)置(zhi)方(fang)法相同(tong)，以水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)作為消除方(fang)法的闡(chan)述對象。
在實際生產過(guo)程中，當生產工藝參數(shu)確定后，同批鋼管(guan)中自然缺(que)(que)(que)陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)往往大致相同。如圖4-89所示，設(she)鋼管(guan)中存在斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)1，并與(yu)磁化(hua)場(chang)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成夾(jia)(jia)角ao，由(you)于在物料運輸過(guo)程中可能(neng)出(chu)現鋼管(guan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)倒置，因此(ci)(ci)，斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)也(ye)可能(neng)會與(yu)磁化(hua)場(chang)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成夾(jia)(jia)角ππ-α0，如斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)3。對此(ci)(ci)，在探頭內部布(bu)置多(duo)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)性陣(zhen)列感(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈S1、S2和S3，分別與(yu)磁化(hua)場(chang)形(xing)成夾(jia)(jia)角a1、α2和α3其中，第(di)一排(pai)陣(zhen)列感(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈S，對斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)1進行(xing)掃查，根(gen)據水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈敏感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)夾(jia)(jia)角對檢測(ce)信號幅(fu)值的影響規律，線(xian)(xian)圈敏感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)該與(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)1走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行(xing)，即α1=α0；第(di)二(er)排(pai)陣(zhen)列感(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈S2用于檢測(ce)標準垂直(zhi)缺(que)(que)(que)陷(xian)2和校(xiao)驗設(she)備狀態，因此(ci)(ci)線(xian)(xian)圈敏感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)磁化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)垂直(zhi)，即a2=90°第(di)三排(pai)陣(zhen)列感(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈S3方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)3走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行(xing)，即α3=π-α0。
從而，通過多向(xiang)性陣列感應線圈布置方(fang)式可以最大限度地(di)提(ti)高斜向(xiang)缺陷(xian)的(de)檢測(ce)信號幅值，并消除線圈敏感方(fang)向(xiang)與缺陷(xian)走(zou)向(xiang)夾角引起(qi)的(de)檢測(ce)信號幅值差異。圖4-90所示為針對(dui)鋼管上有30°斜向(xiang)自然缺陷(xian)而制(zhi)作的(de)多向(xiang)性陣列感應線圈探頭芯。
在消(xiao)除(chu)了水平線圈(quan)(quan)敏感(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)與缺(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)夾角引起的檢測(ce)信號(hao)(hao)差異(yi)之后(hou)，需要進一(yi)步消(xiao)除(chu)由于缺(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)帶來的漏磁(ci)場強(qiang)度差異(yi)，為此對斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)檢測(ce)通(tong)道進行增(zeng)益(yi)補(bu)償。陣列感(gan)應(ying)(ying)線圈(quan)(quan)S1、S2和(he)S3分(fen)(fen)別通(tong)過斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)1、標準缺(que)陷(xian)2和(he)斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)3之后(hou)輸出信號(hao)(hao)峰(feng)值(zhi)(zhi)分(fen)(fen)別為e1、2和(he)e3，設陣列感(gan)應(ying)(ying)線圈(quan)(quan)S1和(he)S3增(zeng)益(yi)補(bu)償參數分(fen)(fen)別為和(he)a3，經(jing)補(bu)償后(hou)使得不(bu)同走(zou)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)10具有(you)相同的信號(hao)(hao)幅值(zhi)(zhi)。
