在不銹鋼管高速漏磁檢測實施過程中，感生磁場引起了不(bu)銹鋼(gang)管(guan)中磁化狀態的差異，進而產生不同的缺陷漏磁場，導致檢測設備誤判或者漏判。消除這一影響的目的，就是讓同尺寸缺陷產生同樣的漏磁檢測信號，以實現鋼管質量的一致性評價。
一、管體(ti)漏磁場差異消除方法(fa)
不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)橫(heng)向(xiang)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)檢(jian)測系統主要由穿過式磁(ci)(ci)化線圈(quan)和位于(yu)線圈(quan)內(nei)部(bu)的(de)探頭陣(zhen)列(lie)組成。在鋼(gang)管(guan)(guan)通(tong)過檢(jian)測系統時(shi)(shi)，探頭陣(zhen)列(lie)中某一(yi)個傳(chuan)感(gan)(gan)單元(yuan)對局部(bu)缺陷(xian)的(de)掃(sao)查具有隨機(ji)性，因此(ci)(ci)必須保證探頭中所有傳(chuan)感(gan)(gan)單元(yuan)掃(sao)查同(tong)(tong)尺寸(cun)缺陷(xian)時(shi)(shi)獲得相同(tong)(tong)的(de)檢(jian)測信號(hao)。當鋼(gang)管(guan)(guan)高速(su)運(yun)行(xing)時(shi)(shi)，感(gan)(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)會使鋼(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)化狀(zhuang)(zhuang)態呈現不(bu)均勻，離開(kai)區(qu)(qu)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)強(qiang)度(du)大于(yu)進入區(qu)(qu)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)強(qiang)度(du)。如圖(tu)5-18所示，檢(jian)測區(qu)(qu)域內(nei)依次分布四個尺寸(cun)相同(tong)(tong)的(de)橫(heng)向(xiang)缺陷(xian)，其中C2和C21位于(yu)進入區(qu)(qu)，和位于(yu)離開(kai)區(qu)(qu)。當鋼(gang)管(guan)(guan)運(yun)行(xing)速(su)度(du)較低(di)時(shi)(shi)，感(gan)(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)對鋼(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)化狀(zhuang)(zhuang)態的(de)影響可以忽略。此(ci)(ci)時(shi)(shi)，磁(ci)(ci)化場(chang)關于(yu)線圈(quan)中心對稱分布，檢(jian)測區(qu)(qu)域內(nei)鋼(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)強(qiang)度(du)差異較小，C2、C21、C22和C23生的(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)強(qiang)度(du)B2、B21、B22和B23基本相同(tong)(tong)。
隨(sui)著檢(jian)測速(su)度的不(bu)斷提高，不(bu)銹(xiu)鋼管離開(kai)區磁(ci)感應強度逐(zhu)漸大于進入區，從(cong)而導(dao)致位于離開(kai)區的缺陷漏(lou)磁(ci)場強度大于位于進入區的缺陷漏(lou)磁(ci)場強度，感(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)造成處于(yu)不同空間位置對應傳感(gan)(gan)器(qi)單(dan)元檢測(ce)到了不一(yi)致的(de)缺陷漏磁(ci)(ci)場(chang)信號(hao)。消(xiao)除管(guan)體缺陷漏磁(ci)(ci)場(chang)差異有兩(liang)種(zhong)途徑：一(yi)方(fang)面，可(ke)以通過(guo)消(xiao)除鋼管(guan)中(zhong)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)渦(wo)流(liu)(liu)來消(xiao)除磁(ci)(ci)化狀態的(de)差異；另(ling)一(yi)方(fang)面，還可(ke)采取(qu)修正傳感(gan)(gan)單(dan)元的(de)增益(yi)(yi)使檢測(ce)信號(hao)達到一(yi)致。由于(yu)鋼管(guan)內(nei)產(chan)生(sheng)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)渦(wo)流(liu)(liu)無法消(xiao)除，為此，提出通過(guo)修正陣列傳感(gan)(gan)單(dan)元增益(yi)(yi)來消(xiao)除同尺寸缺陷產(chan)生(sheng)的(de)漏磁(ci)(ci)信號(hao)差異，如圖5-19所(suo)示(shi)。
在不銹(xiu)鋼管中部刻(ke)制標定(ding)圓環(huan)作(zuo)為(wei)標定(ding)信號的(de)(de)管體漏(lou)磁場差異消除方(fang)法(fa)示意圖(tu)源，將鋼管以(yi)穩定(ding)速度依(yi)次(ci)通過(guo)n個檢測(ce)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)單(dan)元(yuan)S1、S2、S，時，圓環(huan)產(chan)生的(de)(de)漏(lou)磁場信號分(fen)別(bie)(bie)為(wei)設陣(zhen)列(lie)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)單(dan)元(yuan)增益(yi)修(xiu)正參數分(fen)別(bie)(bie)為(wei)a1、a2、、a;、、an,且Vs為(wei)標定(ding)參考(kao)幅(fu)0"SA值。進一步(bu)可(ke)獲得陣(zhen)列(lie)傳(chuan)(chuan)感(gan)單(dan)元(yuan)增益(yi)修(xiu)正參數。
在(zai)基于(yu)陣(zhen)列傳感(gan)(gan)(gan)單元(yuan)(yuan)(yuan)增(zeng)益修正(zheng)的(de)(de)管體(ti)漏磁(ci)場差異消除方法中，刻制有標定圓(yuan)環(huan)的(de)(de)鋼管以(yi)穩(wen)定速(su)度通過檢(jian)測探(tan)頭時，標定信號源(yuan)具有單一(yi)性并能(neng)夠一(yi)次性遍歷(li)每個(ge)傳感(gan)(gan)(gan)器單元(yuan)(yuan)(yuan)。由(you)于(yu)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流磁(ci)場的(de)(de)作(zuo)用使得管體(ti)形成了非均勻的(de)(de)磁(ci)感(gan)(gan)(gan)應強度，從而導致圓(yuan)環(huan)在(zai)經(jing)過不(bu)同(tong)傳感(gan)(gan)(gan)器單元(yuan)(yuan)(yuan)時產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)漏磁(ci)信號幅值存在(zai)差異。在(zai)對(dui)自然管進(jin)行檢(jian)測之前，先(xian)利用帶有標定圓(yuan)環(huan)的(de)(de)樣管對(dui)傳感(gan)(gan)(gan)器單元(yuan)(yuan)(yuan)增(zeng)益進(jin)行修正(zheng)，并且必須保證鋼管檢(jian)測速(su)度與標定速(su)度相同(tong)。最終，采用標定圓(yuan)環(huan)作(zuo)為勵磁(ci)源(yuan)來修正(zheng)傳感(gan)(gan)(gan)器單元(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)增(zeng)益，可(ke)有效消除同(tong)尺寸缺陷在(zai)管體(ti)不(bu)同(tong)位置處產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)檢(jian)測信號差異。
二(er)、管(guan)端漏磁場差異消除方法
感生(sheng)磁(ci)(ci)場對鋼(gang)(gang)管管端(duan)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)狀(zhuang)態的(de)(de)影響主要(yao)來(lai)自(zi)鋼(gang)(gang)管中產(chan)生(sheng)的(de)(de)感生(sheng)渦(wo)流和(he)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)產(chan)生(sheng)的(de)(de)感生(sheng)電流，因此，消(xiao)除管端(duan)缺陷漏磁(ci)(ci)場差異包括兩個方(fang)(fang)面內(nei)容：一(yi)方(fang)(fang)面需(xu)要(yao)消(xiao)除當鋼(gang)(gang)管端(duan)部(bu)進(jin)入(ru)和(he)離開磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)時(shi)由(you)于磁(ci)(ci)通(tong)量劇烈變化(hua)(hua)而在線圈(quan)中產(chan)生(sheng)的(de)(de)感生(sheng)電流；另一(yi)方(fang)(fang)面需(xu)要(yao)消(xiao)除當鋼(gang)(gang)管端(duan)部(bu)與磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)耦(ou)合時(shi)僅存在單一(yi)方(fang)(fang)向感生(sheng)渦(wo)流磁(ci)(ci)場的(de)(de)影響。
感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)會引起鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)狀(zhuang)態發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)變化(hua)，進一(yi)步導致位(wei)于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)和管(guan)(guan)(guan)(guan)尾(wei)的具有相(xiang)同尺寸的缺(que)陷(xian)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)不(bu)同的漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強度(du)。如圖5-20所示，在感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的作用下，位(wei)于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)和管(guan)(guan)(guan)(guan)尾(wei)處的缺(que)陷(xian)C1C2和C3產產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)Bc1、Bc2和Bc3的強度(du)依次(ci)增大，為消除感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)引起的管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差(cha)異(yi)，將感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的影響由(you)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)本(ben)體(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)移(yi)到延(yan)(yan)(yan)伸區內。如圖5-21所示，在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)(bu)(bu)補充鐵(tie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)性(xing)物質，使鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)整(zheng)體(ti)(ti)(ti)長(chang)度(du)向兩端(duan)延(yan)(yan)(yan)伸，從(cong)而在端(duan)部(bu)(bu)(bu)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的電磁(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)應現(xian)象(xiang)將轉(zhuan)移(yi)到延(yan)(yan)(yan)伸區內。由(you)于(yu)延(yan)(yan)(yan)伸區的存在，當鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)(bu)(bu)進入和離開磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈時，磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈內部(bu)(bu)(bu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)介質總量已(yi)基本(ben)進入穩定狀(zhuang)態，線(xian)圈磁(ci)(ci)(ci)(ci)通量保持恒定而不(bu)會產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)；由(you)于(yu)在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)進入區和離開區同時產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)反向的感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)，從(cong)而減弱了單一(yi)方(fang)向感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的劇烈影響。將鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)(bu)(bu)進行(xing)延(yan)(yan)(yan)伸之后(hou)，管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差(cha)異(yi)與(yu)管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)似，僅存在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)進入區和離開區產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)，因(yin)此可采用管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差(cha)異(yi)消除方(fang)法進一(yi)步處理。
圖(tu)5-22所示為含有延伸(shen)導磁極靴(xue)的鋼(gang)管(guan)自動化漏磁檢(jian)測設(she)備，主要包括(kuo)雙層磁化線圈(quan)、管(guan)頭(tou)延伸(shen)極靴(xue)、管(guan)尾延伸(shen)極靴(xue)、磁化回(hui)路以(yi)及探頭(tou)陣列等。
當鋼管(guan)管(guan)頭(tou)進入檢測區(qu)域(yu)時，管(guan)頭(tou)與管(guan)頭(tou)導(dao)磁(ci)延伸極靴形成對(dui)接(jie)，此時磁(ci)化線圈內部鐵磁(ci)性物質總(zong)量變(bian)化緩慢，線圈的磁(ci)通總(zong)量基本保持不變(bian)，從而極大地削弱(ruo)了磁(ci)化線圈中產生(sheng)的感生(sheng)電流(liu)，如圖5-23所示。同樣，當不銹(xiu)鋼管(guan)管(guan)尾(wei)離開(kai)檢測區(qu)域(yu)時，其(qi)與管(guan)尾(wei)導(dao)磁(ci)延伸極靴對(dui)接(jie)，此時，磁(ci)化線圈中產生(sheng)的感生(sheng)電流(liu)也(ye)將大大削弱(ruo)，如圖5-24所示。
對不銹鋼管(guan)整體同尺寸缺陷(xian)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)漏磁(ci)(ci)場強度差異而言，感(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場對鋼管(guan)管(guan)端(duan)(duan)(duan)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場的(de)(de)(de)影響遠大于管(guan)體。一方(fang)(fang)面(mian)，由(you)于管(guan)端(duan)(duan)(duan)進(jin)入和離開(kai)磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)(quan)時，劇烈的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)通量變化會在(zai)線(xian)圈(quan)(quan)中產(chan)生(sheng)(sheng)較大的(de)(de)(de)感(gan)生(sheng)(sheng)電流；另一方(fang)(fang)面(mian)，由(you)于僅在(zai)鋼管(guan)進(jin)入區(qu)或(huo)者(zhe)離開(kai)區(qu)產(chan)生(sheng)(sheng)單一方(fang)(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)感(gan)生(sheng)(sheng)渦流，相應的(de)(de)(de)感(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場將在(zai)管(guan)頭減弱并在(zai)管(guan)尾增(zeng)強缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場。施加延伸極靴后將鋼管(guan)端(duan)(duan)(duan)部的(de)(de)(de)電磁(ci)(ci)感(gan)應作(zuo)用轉移到延伸區(qu)，從而可有效削弱感(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場對鋼管(guan)端(duan)(duan)(duan)部缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場的(de)(de)(de)影響。
建立EMT-P48／180 不銹鋼(gang)(gang)管高速漏磁(ci)檢(jian)測系(xi)統(tong)，如圖(tu)5-25所(suo)(suo)示。鋼(gang)(gang)管漏磁(ci)檢(jian)測系(xi)統(tong)包括輸(shu)送輥道(dao)、磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)源(yuan)、磁(ci)化(hua)線圈(quan)和探頭(tou)信號系(xi)統(tong)等。圖(tu)5-26所(suo)(suo)示為(wei)輸(shu)送輥道(dao)，在變(bian)壓器控制下實現變(bian)速輸(shu)出。圖(tu)5-27所(suo)(suo)示的磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)源(yuan)具有恒(heng)(heng)壓和恒(heng)(heng)流(liu)(liu)兩種功能模(mo)(mo)式(shi)，當采用(yong)恒(heng)(heng)壓模(mo)(mo)式(shi)時，磁(ci)化(hua)線圈(quan)中(zhong)通(tong)過(guo)(guo)的電(dian)(dian)流(liu)(liu)為(wei)初始磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)流(liu)(liu)與線圈(quan)感(gan)生電(dian)(dian)流(liu)(liu)疊加之和；如將磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)源(yuan)設置(zhi)為(wei)恒(heng)(heng)流(liu)(liu)模(mo)(mo)式(shi)，電(dian)(dian)源(yuan)內(nei)部的穩(wen)流(liu)(liu)模(mo)(mo)塊電(dian)(dian)路將對(dui)線圈(quan)感(gan)生電(dian)(dian)流(liu)(liu)進行補(bu)償，從(cong)而保證線圈(quan)中(zhong)通(tong)過(guo)(guo)的電(dian)(dian)流(liu)(liu)值始終保持不變(bian)。磁(ci)化(hua)線圈(quan)的內(nei)徑、外徑和厚度分別為(wei)400mm、800mm和300mm，線圈(quan)總匝(za)數(shu)為(wei)5000匝(za)。圖(tu)5-28所(suo)(suo)示為(wei)探頭(tou)系(xi)統(tong)，實現鋼(gang)(gang)管周向360°全覆蓋檢(jian)測。
首先，分析磁化(hua)線(xian)圈中產生的(de)感生電(dian)(dian)流與鋼(gang)管(guan)運動速度(du)關系。將磁化(hua)電(dian)(dian)源(yuan)設置為(wei)恒壓模式(shi)，電(dian)(dian)壓設定為(wei)20V，當磁化(hua)線(xian)圈中沒(mei)有鋼(gang)管(guan)時，線(xian)圈內部(bu)電(dian)(dian)流為(wei)19A。管(guan)端缺(que)陷(xian)漏磁場(chang)差異(yi)測試樣管(guan)如(ru)圖5-29所(suo)(suo)示(shi)，在樣管(guan)兩端及中部(bu)刻制三個尺寸相同(tong)的(de)圓環缺(que)陷(xian)。如(ru)圖5-26所(suo)(suo)示(shi)，利用變頻輸(shu)送輥道驅動鋼(gang)管(guan)分別(bie)以速度(du)1.0m／s、1.3m／1.61.9m2.2m/s、2.5m／s通過漏磁檢測設備。當鋼(gang)管(guan)管(guan)頭、管(guan)體和管(guan)尾分別(bie)通過磁化(hua)線(xian)圈時，測量線(xian)圈中通過的(de)電(dian)(dian)流值，獲得磁化(hua)線(xian)圈內部(bu)通過電(dian)(dian)流與運行速度(du)關系曲線(xian)，如(ru)圖5-30所(suo)(suo)示(shi)。
從圖5-30中(zhong)(zhong)可以看(kan)出，當不銹鋼(gang)管不同部(bu)位(wei)運(yun)動(dong)至磁(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)中(zhong)(zhong)時，磁(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)內(nei)部(bu)通(tong)過(guo)電(dian)(dian)流幅值差(cha)異較大(da)：管尾處(chu)線圈(quan)內(nei)部(bu)電(dian)(dian)流最(zui)大(da)，管體(ti)次之，管頭(tou)最(zui)弱；并且，隨著鋼(gang)管運(yun)行速度不斷提升(sheng)，管頭(tou)處(chu)線圈(quan)內(nei)部(bu)電(dian)(dian)流不斷減小，管體(ti)基本(ben)(ben)不變(bian)，管尾處(chu)電(dian)(dian)流不斷增(zeng)加(jia)，試驗結(jie)果與圖5-18所示的仿真結(jie)論吻合。鋼(gang)管在(zai)進入和離開磁(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)時，線圈(quan)磁(ci)通(tong)總量發生(sheng)劇(ju)烈變(bian)化(hua)(hua)而在(zai)其中(zhong)(zhong)產(chan)生(sheng)感生(sheng)電(dian)(dian)流。當管體(ti)通(tong)過(guo)磁(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)時，由(you)于線圈(quan)中(zhong)(zhong)磁(ci)通(tong)量基本(ben)(ben)不變(bian)而無(wu)感生(sheng)電(dian)(dian)流產(chan)生(sheng)。
進一步(bu)分析感生(sheng)磁(ci)場(chang)對缺(que)陷漏磁(ci)場(chang)的(de)(de)影響(xiang)。在(zai)恒壓模式下，對處于管(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)體(ti)和管(guan)(guan)(guan)尾的(de)(de)圓環缺(que)陷進行(xing)檢(jian)測，當(dang)鋼管(guan)(guan)(guan)運行(xing)速(su)度為1.0m／s時檢(jian)測信號(hao)如(ru)圖(tu)5-31所示。從(cong)圖(tu)中可以看出，不同位置處的(de)(de)圓環缺(que)陷產生(sheng)的(de)(de)信號(hao)幅值不同，其中管(guan)(guan)(guan)尾處缺(que)陷幅值最(zui)(zui)大，管(guan)(guan)(guan)體(ti)次之，管(guan)(guan)(guan)頭處缺(que)陷信號(hao)最(zui)(zui)小。
在(zai)恒(heng)(heng)壓模式(shi)下(xia)，同(tong)尺寸缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)多樣(yang)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場產生(sheng)源包括(kuo)磁(ci)(ci)化(hua)線圈中產生(sheng)的(de)(de)(de)感生(sheng)電流和鋼管中的(de)(de)(de)感生(sheng)渦(wo)(wo)流。為(wei)單獨分(fen)析鋼管中感生(sheng)渦(wo)(wo)流對缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場的(de)(de)(de)影響，可(ke)將磁(ci)(ci)化(hua)電源設置為(wei)恒(heng)(heng)流模式(shi)以消除(chu)磁(ci)(ci)化(hua)線圈感生(sheng)電流的(de)(de)(de)影響。分(fen)別(bie)在(zai)恒(heng)(heng)壓和恒(heng)(heng)流兩種(zhong)模式(shi)下(xia)對樣(yang)管缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)進行檢(jian)測(ce)，樣(yang)管分(fen)別(bie)以速度(du)(du)1.0m／s、1.3m／1.6m／s、1.9m／s、2.2m／s和2.5m／s通(tong)過檢(jian)測(ce)設備并記錄缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信號幅值(zhi)，最終獲得不同(tong)位(wei)置圓環缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)檢(jian)測(ce)信號幅值(zhi)與(yu)運行速度(du)(du)的(de)(de)(de)關系(xi)曲(qu)線，如圖(tu)5-32所示(shi)。
從圖5-32中可以看(kan)出，當(dang)磁化電源(yuan)設置為恒(heng)壓模式(shi)(shi)時，管尾(wei)缺(que)陷(xian)信號最強，管體次之，管頭(tou)缺(que)陷(xian)信號最弱；隨著檢(jian)測速度的(de)提高，管頭(tou)缺(que)陷(xian)信號幅(fu)值(zhi)不(bu)斷(duan)減弱，管體基(ji)本(ben)不(bu)變，管尾(wei)逐(zhu)漸增加，三者幅(fu)值(zhi)差異逐(zhu)漸增大。將磁化電源(yuan)設置為恒(heng)流(liu)模式(shi)(shi)消除(chu)磁化線圈感生(sheng)電流(liu)影響之后，同(tong)樣，管尾(wei)缺(que)陷(xian)信號最強，管體其次，管頭(tou)最弱。當(dang)鋼(gang)管運行速度相(xiang)同(tong)時，與恒(heng)壓模式(shi)(shi)相(xiang)比，不(bu)同(tong)位置缺(que)陷(xian)在恒(heng)流(liu)模式(shi)(shi)下產生(sheng)的(de)檢(jian)測信號差異更(geng)小。
從(cong)圖5-32中還可以(yi)看出，感(gan)(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場在管(guan)端引(yin)起(qi)的缺陷漏磁(ci)(ci)(ci)場差(cha)異遠大于(yu)管(guan)體；線(xian)圈感(gan)(gan)(gan)生(sheng)電(dian)流(liu)磁(ci)(ci)(ci)場引(yin)起(qi)的管(guan)端缺陷漏磁(ci)(ci)(ci)場差(cha)異大于(yu)鋼(gang)管(guan)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)渦(wo)流(liu)磁(ci)(ci)(ci)場；在管(guan)體處磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)圈中幾乎(hu)不(bu)產生(sheng)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)電(dian)流(liu)，管(guan)體缺陷漏磁(ci)(ci)(ci)場差(cha)異源主(zhu)要(yao)來自(zi)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)中產生(sheng)的感(gan)(gan)(gan)生(sheng)渦(wo)流(liu)。
根據圖(tu)5-22所示(shi)的(de)設備方案制作(zuo)了(le)相應的(de)管端延(yan)伸導(dao)磁(ci)(ci)極靴，如圖(tu)5-33所示(shi)。將延(yan)伸極靴固(gu)定在(zai)橫向磁(ci)(ci)化線圈(quan)上，在(zai)完全相同(tong)的(de)條件下(xia)進行測試，獲得在(zai)恒壓模式下(xia)磁(ci)(ci)化線圈(quan)內部(bu)通過(guo)電流與(yu)運(yun)行速(su)度的(de)關(guan)系曲線，如圖(tu)5-34所示(shi)。
從圖5-34中可以看出(chu)，磁(ci)化線(xian)圈電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)幅(fu)值變(bian)化規律與未(wei)施(shi)加延伸極(ji)(ji)(ji)靴時相(xiang)同，仍然是(shi)管頭(tou)處(chu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)幅(fu)值最小(xiao)，管體基本不變(bian)，而管尾(wei)處(chu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)幅(fu)值最大，并且隨著(zhu)運行(xing)速(su)(su)度的(de)增加，差(cha)異逐漸增大。但是(shi)，延伸極(ji)(ji)(ji)靴極(ji)(ji)(ji)大地削(xue)弱了磁(ci)化線(xian)圈中產生的(de)感生電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)，與未(wei)施(shi)加延伸極(ji)(ji)(ji)靴相(xiang)比，當運行(xing)速(su)(su)度為2.5m／s時，管頭(tou)處(chu)線(xian)圈電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)由(you)10.2A上升(sheng)至16.2A，管尾(wei)處(chu)線(xian)圈電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)由(you)25.8A降為21.9A。
同樣，將磁化電源(yuan)設置(zhi)為恒壓和恒流(liu)兩種模式(shi)，在(zai)施加延伸極靴的情況(kuang)下(xia)，對樣管上不同位置(zhi)圓環缺(que)陷進行檢(jian)測，獲得相應漏(lou)磁檢(jian)測信號(hao)幅(fu)值與運行速度的關系曲線(xian)，如圖5-35所示。
從(cong)(cong)圖5-35中(zhong)可(ke)以(yi)看出，一(yi)方面，施加延(yan)伸(shen)極(ji)(ji)靴(xue)之(zhi)后缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)變化(hua)規律與未施加極(ji)(ji)靴(xue)時相同。感生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場造成管(guan)尾圓(yuan)環缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)強(qiang)度最(zui)高(gao)，管(guan)體次之(zhi)，而管(guan)頭缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)強(qiang)度最(zui)低(di)，并且(qie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈感生(sheng)電流(liu)對管(guan)端缺(que)陷檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)影(ying)響大于(yu)鋼管(guan)中(zhong)的(de)(de)感生(sheng)渦流(liu)。另一(yi)方面，由于(yu)延(yan)伸(shen)導磁(ci)(ci)(ci)(ci)極(ji)(ji)靴(xue)的(de)(de)作用，感生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場對端部缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場的(de)(de)影(ying)響由鋼管(guan)本體轉移到延(yan)伸(shen)極(ji)(ji)靴(xue)上(shang)，從(cong)(cong)而有(you)效削弱了(le)管(guan)端缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)差(cha)異(yi)。此外(wai)，由于(yu)延(yan)伸(shen)極(ji)(ji)靴(xue)降低(di)了(le)整個磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)回路的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)阻(zu)，故從(cong)(cong)整體上(shang)增強(qiang)了(le)所有(you)缺(que)陷的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)幅值。
為(wei)分析比較(jiao)延伸導(dao)磁(ci)(ci)(ci)(ci)極(ji)靴的缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)差異消除效(xiao)果，分別計算不同(tong)運(yun)行速度下鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)端圓(yuan)環缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的幅(fu)值差異，見表5-1。從表中可以看出，延伸極(ji)靴可有(you)效(xiao)消除感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)引(yin)起的同(tong)尺寸(cun)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)差異。當鋼(gang)管(guan)(guan)運(yun)行速度為(wei)2.5m／s時(shi)(shi)，磁(ci)(ci)(ci)(ci)化電源設(she)置為(wei)恒流(liu)模式并施加延伸極(ji)靴時(shi)(shi)，感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)引(yin)起的不同(tong)位置同(tong)尺寸(cun)缺陷(xian)檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)差異為(wei)0.45dB，已能(neng)滿足鋼(gang)管(guan)(guan)檢(jian)測(ce)要求。因此，在不銹鋼(gang)管(guan)(guan)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)檢(jian)測(ce)過程中，可根據鋼(gang)管(guan)(guan)外徑制作對應尺寸(cun)的延伸導(dao)磁(ci)(ci)(ci)(ci)極(ji)靴，從而可消除由于感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)帶(dai)來的管(guan)(guan)端缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)差異。
當不(bu)(bu)銹鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)體通過磁(ci)化(hua)(hua)線圈時，缺陷漏磁(ci)場(chang)差(cha)異(yi)主要受鋼管(guan)(guan)感(gan)生(sheng)渦流(liu)磁(ci)場(chang)的影響。由于(yu)進入區感(gan)生(sheng)渦流(liu)磁(ci)場(chang)與原始磁(ci)化(hua)(hua)場(chang)方(fang)(fang)向相(xiang)反，而(er)在離開區兩者方(fang)(fang)向相(xiang)同，因此感(gan)生(sheng)渦流(liu)造成磁(ci)化(hua)(hua)場(chang)分布不(bu)(bu)均勻，進而(er)引起缺陷漏磁(ci)場(chang)差(cha)異(yi)。
為(wei)(wei)(wei)消除感生磁(ci)場(chang)引起(qi)的(de)(de)管體同(tong)尺寸缺(que)(que)陷漏磁(ci)場(chang)差(cha)異，以(yi)(yi)圓(yuan)環作(zuo)為(wei)(wei)(wei)標定信(xin)號(hao)源對陣(zhen)列傳感單元增益(yi)進行修(xiu)正，樣(yang)管如(ru)圖(tu)(tu)5-36所(suo)示(shi)(shi)(shi)(shi)。檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)系(xi)統共(gong)32個(ge)通(tong)(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)(dao)，初始采集時各通(tong)(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)(dao)增益(yi)統一(yi)設置為(wei)(wei)(wei)200，如(ru)圖(tu)(tu)5-37所(suo)示(shi)(shi)(shi)(shi)。當樣(yang)管以(yi)(yi)速度(du)1.0m／s通(tong)(tong)(tong)(tong)過(guo)檢(jian)測(ce)探頭時，獲得(de)編(bian)號(hao)25～32八個(ge)通(tong)(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)(dao)缺(que)(que)陷漏磁(ci)信(xin)號(hao)波形，如(ru)圖(tu)(tu)5-38所(suo)示(shi)(shi)(shi)(shi)，其中每(mei)一(yi)條(tiao)曲(qu)線代表一(yi)個(ge)通(tong)(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)(dao)。從圖(tu)(tu)中可以(yi)(yi)看(kan)出，標定圓(yuan)環在(zai)各傳感單元中產(chan)生的(de)(de)漏磁(ci)信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)不同(tong)。進一(yi)步，將目標信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)Vs設置為(wei)(wei)(wei)90，根據式（5-12）算法獲得(de)各通(tong)(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)(dao)的(de)(de)修(xiu)正參(can)數(shu)，如(ru)圖(tu)(tu)5-39所(suo)示(shi)(shi)(shi)(shi)。將標定圓(yuan)環再次(ci)以(yi)(yi)相(xiang)同(tong)速度(du)通(tong)(tong)(tong)(tong)過(guo)橫向檢(jian)測(ce)系(xi)統時獲得(de)如(ru)圖(tu)(tu)5-40所(suo)示(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)，其中一(yi)條(tiao)曲(qu)線為(wei)(wei)(wei)一(yi)個(ge)通(tong)(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)(dao)。從圖(tu)(tu)中可以(yi)(yi)看(kan)出，經過(guo)增益(yi)修(xiu)正之(zhi)(zhi)后，各通(tong)(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)(dao)之(zhi)(zhi)間的(de)(de)缺(que)(que)陷信(xin)號(hao)差(cha)異基本得(de)到消除。
當不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)通過磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈時會(hui)(hui)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)兩種電(dian)磁(ci)感應現象(xiang)：一方面，鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)電(dian)介質(zhi)切(qie)割磁(ci)力線(xian)而產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)感生(sheng)(sheng)(sheng)渦流；另一方面，磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈由于(yu)內部鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)磁(ci)介質(zhi)總量發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)變(bian)化(hua)(hua)而產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)感生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流。鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)感生(sheng)(sheng)(sheng)渦流和線(xian)圈感生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)磁(ci)場(chang)會(hui)(hui)改變(bian)磁(ci)化(hua)(hua)場(chang)的(de)強度與分布，進一步改變(bian)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)磁(ci)化(hua)(hua)狀態(tai)，最終導致不(bu)同(tong)(tong)位置的(de)同(tong)(tong)尺(chi)寸缺(que)陷產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)不(bu)同(tong)(tong)的(de)漏(lou)磁(ci)場(chang)。可得出(chu)以(yi)下(xia)結論(lun)：
1. 不銹(xiu)鋼(gang)管電介質通過磁化線圈時，在(zai)進(jin)入(ru)區內形(xing)成與(yu)原始磁化電流(liu)方(fang)(fang)向相(xiang)反(fan)的感生渦(wo)流(liu)；在(zai)離(li)開區形(xing)成與(yu)原始磁化電流(liu)方(fang)(fang)向相(xiang)同的感生渦(wo)流(liu)；在(zai)中間區域基(ji)本沒有感生渦(wo)流(liu)產生。
2. 當(dang)不銹鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)進(jin)入磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)(quan)中形成(cheng)與(yu)原始磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)電流(liu)方(fang)向相反(fan)的感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流(liu)；隨著鋼管(guan)(guan)進(jin)一步深入磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)，當(dang)管(guan)(guan)體通過磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)(quan)中無感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流(liu)產生(sheng)(sheng)；當(dang)管(guan)(guan)尾(wei)離(li)開(kai)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)(quan)中無感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流(liu)產生(sheng)(sheng)；當(dang)管(guan)(guan)尾(wei)離(li)開(kai)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)(quan)中產生(sheng)(sheng)與(yu)原始磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)電流(liu)方(fang)向相同的感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流(liu)。
3. 管體同(tong)尺(chi)寸缺陷(xian)漏磁(ci)場差異主要來自鋼管內部的(de)感(gan)生(sheng)渦流磁(ci)場的(de)影響。在進入區(qu)(qu)(qu)，感(gan)生(sheng)磁(ci)場與原始磁(ci)化場方(fang)向(xiang)相(xiang)反；在離(li)開(kai)區(qu)(qu)(qu)，感(gan)生(sheng)磁(ci)場與原始磁(ci)化場方(fang)向(xiang)相(xiang)同(tong)。從而使(shi)得鋼管離(li)開(kai)區(qu)(qu)(qu)磁(ci)感(gan)應強(qiang)度高(gao)于(yu)進入區(qu)(qu)(qu)，最終(zhong)導致位于(yu)離(li)開(kai)區(qu)(qu)(qu)的(de)缺陷(xian)漏磁(ci)場強(qiang)度高(gao)于(yu)進入區(qu)(qu)(qu)的(de)缺陷(xian)漏磁(ci)場強(qiang)度。
4. 管(guan)(guan)(guan)端同尺寸缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)差(cha)異同時(shi)受到鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)內部(bu)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)和磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流(liu)的(de)影響。當(dang)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭進入磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)時(shi)，鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)內部(bu)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)和磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流(liu)產生(sheng)(sheng)的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)均(jun)與原(yuan)始磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)場(chang)方向(xiang)相反，從(cong)(cong)而(er)降低了(le)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭磁(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)強度(du)；當(dang)管(guan)(guan)(guan)尾離開磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)時(shi)，鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)內部(bu)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)和磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流(liu)產生(sheng)(sheng)的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)均(jun)與原(yuan)始磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)場(chang)方向(xiang)相同，從(cong)(cong)而(er)增強了(le)管(guan)(guan)(guan)尾磁(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)強度(du)。最終(zhong)，感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)導致位于鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)體和管(guan)(guan)(guan)尾處(chu)的(de)同尺寸缺陷(xian)形(xing)成(cheng)了(le)依次增加的(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)強度(du)。
5. 為實現高速運(yun)行時(shi)不銹鋼(gang)管同(tong)(tong)尺寸缺(que)陷的一致性檢(jian)(jian)測與(yu)評價(jia)，基于陣列(lie)傳(chuan)感單元增(zeng)益修(xiu)正和(he)延伸導磁極靴(xue)的檢(jian)(jian)測方法可(ke)消除(chu)同(tong)(tong)尺寸缺(que)陷漏磁場差異，使得(de)同(tong)(tong)尺寸缺(que)陷在(zai)管體和(he)管端處產生(sheng)相同(tong)(tong)的漏磁檢(jian)(jian)測信號。
6. 此外，在研究磁化線(xian)(xian)圈內部感(gan)生電(dian)(dian)(dian)流(liu)形成機制及(ji)變化規律的(de)(de)基(ji)礎上，可采取在管頭處(chu)提前增加(jia)磁化電(dian)(dian)(dian)流(liu)并在管尾處(chu)提前減小磁化電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)控(kong)制方式，用于抵消線(xian)(xian)圈中的(de)(de)感(gan)生電(dian)(dian)(dian)流(liu)，從而可有效提高(gao)磁化電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)穩定性。
