在不銹鋼管高速漏磁檢測實施過程中，感生磁場引起了不銹(xiu)鋼管中磁化狀態的差異，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(guan)體漏磁場(chang)差異消(xiao)除方法
不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)橫(heng)向(xiang)缺(que)陷漏磁(ci)檢測(ce)系統主要由穿過(guo)式磁(ci)化線圈(quan)和(he)(he)(he)(he)位(wei)于線圈(quan)內(nei)部的探(tan)頭陣列組(zu)成。在鋼管(guan)(guan)通過(guo)檢測(ce)系統時(shi)，探(tan)頭陣列中(zhong)某一(yi)個傳(chuan)感(gan)單元對(dui)局部缺(que)陷的掃(sao)查(cha)具有隨機性，因此(ci)必須保證探(tan)頭中(zhong)所有傳(chuan)感(gan)單元掃(sao)查(cha)同(tong)尺寸缺(que)陷時(shi)獲得相(xiang)同(tong)的檢測(ce)信號。當鋼管(guan)(guan)高(gao)速運行時(shi)，感(gan)生磁(ci)場(chang)會使(shi)鋼管(guan)(guan)磁(ci)化狀態呈現(xian)不均勻，離(li)開區磁(ci)感(gan)應強(qiang)度(du)大于進入區磁(ci)感(gan)應強(qiang)度(du)。如(ru)圖5-18所示，檢測(ce)區域內(nei)依次分(fen)布四個尺寸相(xiang)同(tong)的橫(heng)向(xiang)缺(que)陷，其(qi)中(zhong)C2和(he)(he)(he)(he)C21位(wei)于進入區，和(he)(he)(he)(he)位(wei)于離(li)開區。當鋼管(guan)(guan)運行速度(du)較低(di)時(shi)，感(gan)生磁(ci)場(chang)對(dui)鋼管(guan)(guan)磁(ci)化狀態的影響可以忽略。此(ci)時(shi)，磁(ci)化場(chang)關于線圈(quan)中(zhong)心對(dui)稱分(fen)布，檢測(ce)區域內(nei)鋼管(guan)(guan)磁(ci)感(gan)應強(qiang)度(du)差異(yi)較小(xiao)，C2、C21、C22和(he)(he)(he)(he)C23生的漏磁(ci)場(chang)強(qiang)度(du)B2、B21、B22和(he)(he)(he)(he)B23基(ji)本相(xiang)同(tong)。
隨著檢測(ce)速度(du)的(de)不斷提高，不銹鋼管離開區磁(ci)感應(ying)強(qiang)度(du)逐漸大于進入區，從而(er)導致(zhi)位于離開區的(de)缺陷(xian)漏磁(ci)場(chang)強(qiang)度(du)大于位于進入區的(de)缺陷(xian)漏磁(ci)場(chang)強(qiang)度(du)，感(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)造(zao)成處(chu)于(yu)不(bu)同空間位置對(dui)應傳(chuan)感(gan)(gan)器單元(yuan)(yuan)(yuan)檢測(ce)到了不(bu)一(yi)致的(de)(de)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)信(xin)號。消(xiao)(xiao)(xiao)除(chu)(chu)管(guan)體缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)差異(yi)有兩種途徑：一(yi)方(fang)面(mian)，可以通過消(xiao)(xiao)(xiao)除(chu)(chu)鋼(gang)(gang)管(guan)中的(de)(de)感(gan)(gan)生(sheng)渦(wo)流來消(xiao)(xiao)(xiao)除(chu)(chu)磁(ci)(ci)化狀態(tai)的(de)(de)差異(yi)；另(ling)一(yi)方(fang)面(mian)，還可采取修正(zheng)傳(chuan)感(gan)(gan)單元(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)增益(yi)使檢測(ce)信(xin)號達到一(yi)致。由于(yu)鋼(gang)(gang)管(guan)內(nei)產(chan)生(sheng)的(de)(de)感(gan)(gan)生(sheng)渦(wo)流無法消(xiao)(xiao)(xiao)除(chu)(chu)，為此(ci)，提出通過修正(zheng)陣(zhen)列傳(chuan)感(gan)(gan)單元(yuan)(yuan)(yuan)增益(yi)來消(xiao)(xiao)(xiao)除(chu)(chu)同尺寸(cun)缺陷(xian)產(chan)生(sheng)的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)信(xin)號差異(yi)，如圖(tu)5-19所示(shi)。
在不銹鋼管中部刻制(zhi)標(biao)(biao)(biao)定圓環作為標(biao)(biao)(biao)定信號的(de)管體(ti)漏(lou)(lou)磁場差(cha)異消除方法示(shi)意圖源，將鋼管以(yi)穩定速度依次通過n個(ge)檢測傳(chuan)感器(qi)單元S1、S2、S，時，圓環產生的(de)漏(lou)(lou)磁場信號分別為設陣列(lie)傳(chuan)感器(qi)單元增(zeng)益修(xiu)正參(can)數分別為a1、a2、、a;、、an,且(qie)Vs為標(biao)(biao)(biao)定參(can)考(kao)幅0"SA值。進一步可獲得陣列(lie)傳(chuan)感單元增(zeng)益修(xiu)正參(can)數。
在(zai)(zai)基于陣(zhen)列(lie)傳感(gan)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)增(zeng)益(yi)修(xiu)正的管體(ti)漏磁場(chang)差(cha)異消除方法中，刻(ke)制有(you)標(biao)定圓環的鋼管以(yi)穩定速度(du)(du)通過(guo)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)探(tan)頭時(shi)，標(biao)定信號源具有(you)單(dan)(dan)(dan)一(yi)(yi)性并能(neng)夠一(yi)(yi)次性遍歷每個傳感(gan)器單(dan)(dan)(dan)元(yuan)。由于感(gan)生渦流磁場(chang)的作(zuo)用(yong)使得管體(ti)形成了非均(jun)勻的磁感(gan)應強(qiang)度(du)(du)，從而導致(zhi)圓環在(zai)(zai)經過(guo)不(bu)同(tong)傳感(gan)器單(dan)(dan)(dan)元(yuan)時(shi)產(chan)生的漏磁信號幅值存在(zai)(zai)差(cha)異。在(zai)(zai)對自然(ran)管進行(xing)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)之前，先利用(yong)帶有(you)標(biao)定圓環的樣管對傳感(gan)器單(dan)(dan)(dan)元(yuan)增(zeng)益(yi)進行(xing)修(xiu)正，并且必須保證鋼管檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)速度(du)(du)與(yu)標(biao)定速度(du)(du)相同(tong)。最(zui)終，采用(yong)標(biao)定圓環作(zuo)為勵磁源來(lai)修(xiu)正傳感(gan)器單(dan)(dan)(dan)元(yuan)的增(zeng)益(yi)，可有(you)效消除同(tong)尺寸(cun)缺(que)陷在(zai)(zai)管體(ti)不(bu)同(tong)位置處產(chan)生的檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)信號差(cha)異。
二、管端(duan)漏磁場差異消除方(fang)法(fa)
感生(sheng)磁場對(dui)鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)端磁化(hua)狀態的(de)影(ying)響主要來自鋼(gang)管(guan)(guan)中產生(sheng)的(de)感生(sheng)渦流(liu)和(he)磁化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)產生(sheng)的(de)感生(sheng)電(dian)流(liu)，因(yin)此，消除管(guan)(guan)端缺(que)陷(xian)漏磁場差(cha)異包(bao)括兩個(ge)方(fang)面(mian)內容：一(yi)方(fang)面(mian)需要消除當鋼(gang)管(guan)(guan)端部進入和(he)離開磁化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)時(shi)由(you)于(yu)磁通量劇烈變(bian)化(hua)而在線(xian)(xian)圈(quan)中產生(sheng)的(de)感生(sheng)電(dian)流(liu)；另(ling)一(yi)方(fang)面(mian)需要消除當鋼(gang)管(guan)(guan)端部與磁化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)耦合(he)時(shi)僅存在單一(yi)方(fang)向(xiang)感生(sheng)渦流(liu)磁場的(de)影(ying)響。
感生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)會引起鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)發生(sheng)變(bian)化(hua)(hua)，進(jin)(jin)一(yi)步導(dao)致位于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)和(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尾的(de)(de)具有(you)相同(tong)尺(chi)寸的(de)(de)缺(que)陷(xian)(xian)產(chan)生(sheng)不同(tong)的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)強度(du)。如圖5-20所示(shi)(shi)，在(zai)感生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)作用下，位于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)和(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尾處的(de)(de)缺(que)陷(xian)(xian)C1C2和(he)C3產(chan)產(chan)生(sheng)的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)Bc1、Bc2和(he)Bc3的(de)(de)強度(du)依次增(zeng)大，為消除感生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)引起的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)差(cha)(cha)(cha)異，將(jiang)感生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)影(ying)(ying)響由(you)(you)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)本(ben)體(ti)(ti)(ti)轉移(yi)到延(yan)伸區(qu)(qu)內。如圖5-21所示(shi)(shi)，在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)(bu)(bu)補充鐵磁(ci)(ci)性物(wu)質，使鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)整體(ti)(ti)(ti)長度(du)向兩端(duan)延(yan)伸，從(cong)而在(zai)端(duan)部(bu)(bu)(bu)發生(sheng)的(de)(de)電磁(ci)(ci)感應現象將(jiang)轉移(yi)到延(yan)伸區(qu)(qu)內。由(you)(you)于(yu)延(yan)伸區(qu)(qu)的(de)(de)存(cun)在(zai)，當鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)(bu)(bu)進(jin)(jin)入和(he)離(li)開磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)時，磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)內部(bu)(bu)(bu)磁(ci)(ci)介質總量已基(ji)本(ben)進(jin)(jin)入穩(wen)定狀(zhuang)態(tai)，線圈(quan)磁(ci)(ci)通(tong)量保持恒(heng)定而不會產(chan)生(sheng)感生(sheng)電流(liu)；由(you)(you)于(yu)在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)(jin)入區(qu)(qu)和(he)離(li)開區(qu)(qu)同(tong)時產(chan)生(sheng)反(fan)向的(de)(de)感生(sheng)渦(wo)流(liu)磁(ci)(ci)場(chang)，從(cong)而減弱了單一(yi)方(fang)向感生(sheng)渦(wo)流(liu)磁(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)劇烈影(ying)(ying)響。將(jiang)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)(bu)(bu)進(jin)(jin)行延(yan)伸之后，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)差(cha)(cha)(cha)異與(yu)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)相似，僅(jin)存(cun)在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)(jin)入區(qu)(qu)和(he)離(li)開區(qu)(qu)產(chan)生(sheng)的(de)(de)感生(sheng)渦(wo)流(liu)磁(ci)(ci)場(chang)，因此可采用管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)差(cha)(cha)(cha)異消除方(fang)法進(jin)(jin)一(yi)步處理。
圖5-22所(suo)示為含有延(yan)(yan)伸(shen)導磁(ci)極(ji)(ji)靴的鋼管自(zi)動化(hua)漏磁(ci)檢(jian)測設(she)備，主要包括雙層磁(ci)化(hua)線圈(quan)、管頭延(yan)(yan)伸(shen)極(ji)(ji)靴、管尾延(yan)(yan)伸(shen)極(ji)(ji)靴、磁(ci)化(hua)回路以(yi)及(ji)探頭陣列等。
當鋼管管頭(tou)進入檢測區域(yu)時，管頭(tou)與管頭(tou)導磁延伸極靴(xue)形成對(dui)(dui)接，此時磁化線(xian)(xian)(xian)圈內部鐵(tie)磁性物(wu)質(zhi)總(zong)量變化緩慢(man)，線(xian)(xian)(xian)圈的磁通總(zong)量基本保持不(bu)變，從而極大地(di)削弱了磁化線(xian)(xian)(xian)圈中(zhong)(zhong)產(chan)生(sheng)的感生(sheng)電流(liu)(liu)，如圖(tu)5-23所示。同樣，當不(bu)銹鋼管管尾離開檢測區域(yu)時，其與管尾導磁延伸極靴(xue)對(dui)(dui)接，此時，磁化線(xian)(xian)(xian)圈中(zhong)(zhong)產(chan)生(sheng)的感生(sheng)電流(liu)(liu)也將大大削弱，如圖(tu)5-24所示。
對(dui)不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)整體(ti)同(tong)尺(chi)寸缺(que)陷(xian)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)強度差異而言，感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)對(dui)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)端(duan)缺(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)影響(xiang)遠大(da)于管(guan)(guan)(guan)體(ti)。一(yi)方(fang)面，由(you)于管(guan)(guan)(guan)端(duan)進(jin)入和(he)離(li)開磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈時(shi)，劇烈的(de)(de)磁(ci)(ci)通量變化(hua)會在(zai)線(xian)圈中產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)較大(da)的(de)(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流；另一(yi)方(fang)面，由(you)于僅在(zai)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)進(jin)入區或者(zhe)離(li)開區產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)單一(yi)方(fang)向(xiang)的(de)(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦流，相應的(de)(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)將在(zai)管(guan)(guan)(guan)頭減弱并在(zai)管(guan)(guan)(guan)尾增強缺(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)。施加延伸極靴后(hou)將鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)端(duan)部的(de)(de)電(dian)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應作用轉移(yi)到延伸區，從而可(ke)有效削(xue)弱感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)對(dui)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)端(duan)部缺(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)影響(xiang)。
建立EMT-P48／180 不銹鋼(gang)管高速漏磁(ci)檢測(ce)(ce)系(xi)(xi)(xi)統，如(ru)圖(tu)5-25所(suo)(suo)示(shi)(shi)。鋼(gang)管漏磁(ci)檢測(ce)(ce)系(xi)(xi)(xi)統包括輸送(song)輥道(dao)、磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)源(yuan)、磁(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)和(he)探頭(tou)信號系(xi)(xi)(xi)統等(deng)。圖(tu)5-26所(suo)(suo)示(shi)(shi)為輸送(song)輥道(dao)，在(zai)變(bian)壓器控制下(xia)實現(xian)變(bian)速輸出。圖(tu)5-27所(suo)(suo)示(shi)(shi)的(de)磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)源(yuan)具有(you)恒壓和(he)恒流(liu)(liu)(liu)兩(liang)種功能模(mo)式(shi)，當采用恒壓模(mo)式(shi)時，磁(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)中通過的(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)為初始(shi)磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)與線圈(quan)(quan)感生(sheng)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)疊加(jia)之和(he)；如(ru)將磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)源(yuan)設置為恒流(liu)(liu)(liu)模(mo)式(shi)，電(dian)(dian)源(yuan)內部的(de)穩流(liu)(liu)(liu)模(mo)塊電(dian)(dian)路(lu)將對(dui)線圈(quan)(quan)感生(sheng)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)進行補(bu)償，從(cong)而保(bao)證線圈(quan)(quan)中通過的(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)值(zhi)始(shi)終保(bao)持不變(bian)。磁(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)的(de)內徑、外(wai)徑和(he)厚度分別為400mm、800mm和(he)300mm，線圈(quan)(quan)總匝數為5000匝。圖(tu)5-28所(suo)(suo)示(shi)(shi)為探頭(tou)系(xi)(xi)(xi)統，實現(xian)鋼(gang)管周向360°全覆(fu)蓋檢測(ce)(ce)。
首先，分析磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)中產生的(de)感生電(dian)(dian)流(liu)與(yu)鋼管(guan)(guan)運動(dong)速(su)度關(guan)系。將磁(ci)(ci)化(hua)電(dian)(dian)源設(she)置為(wei)(wei)(wei)恒(heng)壓模式，電(dian)(dian)壓設(she)定(ding)為(wei)(wei)(wei)20V，當(dang)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)中沒有鋼管(guan)(guan)時，線(xian)圈(quan)內(nei)部(bu)電(dian)(dian)流(liu)為(wei)(wei)(wei)19A。管(guan)(guan)端(duan)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場差異測試(shi)樣管(guan)(guan)如(ru)圖(tu)5-29所(suo)(suo)示，在樣管(guan)(guan)兩端(duan)及中部(bu)刻制(zhi)三個尺寸相(xiang)同的(de)圓環缺陷(xian)。如(ru)圖(tu)5-26所(suo)(suo)示，利(li)用變頻輸(shu)送輥道驅動(dong)鋼管(guan)(guan)分別以(yi)速(su)度1.0m／s、1.3m／1.61.9m2.2m/s、2.5m／s通(tong)過(guo)漏磁(ci)(ci)檢測設(she)備。當(dang)鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)體(ti)和管(guan)(guan)尾(wei)分別通(tong)過(guo)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)時，測量線(xian)圈(quan)中通(tong)過(guo)的(de)電(dian)(dian)流(liu)值，獲得磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)內(nei)部(bu)通(tong)過(guo)電(dian)(dian)流(liu)與(yu)運行速(su)度關(guan)系曲線(xian)，如(ru)圖(tu)5-30所(suo)(suo)示。
從圖5-30中(zhong)可以看出，當不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)不(bu)(bu)同部(bu)位運(yun)動至磁化(hua)(hua)線圈(quan)(quan)(quan)(quan)中(zhong)時，磁化(hua)(hua)線圈(quan)(quan)(quan)(quan)內部(bu)通過電(dian)流(liu)(liu)(liu)幅值(zhi)差(cha)異較大(da)：管(guan)(guan)尾(wei)處(chu)線圈(quan)(quan)(quan)(quan)內部(bu)電(dian)流(liu)(liu)(liu)最(zui)大(da)，管(guan)(guan)體次之，管(guan)(guan)頭最(zui)弱；并且，隨著(zhu)鋼(gang)管(guan)(guan)運(yun)行速(su)度(du)不(bu)(bu)斷(duan)提(ti)升，管(guan)(guan)頭處(chu)線圈(quan)(quan)(quan)(quan)內部(bu)電(dian)流(liu)(liu)(liu)不(bu)(bu)斷(duan)減小，管(guan)(guan)體基本不(bu)(bu)變，管(guan)(guan)尾(wei)處(chu)電(dian)流(liu)(liu)(liu)不(bu)(bu)斷(duan)增加，試驗結(jie)果(guo)與圖5-18所示的仿(fang)真結(jie)論吻合。鋼(gang)管(guan)(guan)在進入和離開磁化(hua)(hua)線圈(quan)(quan)(quan)(quan)時，線圈(quan)(quan)(quan)(quan)磁通總量發生劇烈變化(hua)(hua)而在其中(zhong)產生感(gan)生電(dian)流(liu)(liu)(liu)。當管(guan)(guan)體通過磁化(hua)(hua)線圈(quan)(quan)(quan)(quan)時，由于線圈(quan)(quan)(quan)(quan)中(zhong)磁通量基本不(bu)(bu)變而無感(gan)生電(dian)流(liu)(liu)(liu)產生。
進(jin)一步分析感生磁場(chang)對缺(que)陷漏磁場(chang)的影響(xiang)。在恒壓模式下(xia)，對處于管(guan)(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)(guan)體和管(guan)(guan)(guan)尾的圓(yuan)環缺(que)陷進(jin)行(xing)檢測(ce)，當鋼管(guan)(guan)(guan)運(yun)行(xing)速度(du)為1.0m／s時檢測(ce)信(xin)號如圖(tu)5-31所(suo)示。從圖(tu)中可以看出，不同(tong)(tong)位置處的圓(yuan)環缺(que)陷產生的信(xin)號幅值不同(tong)(tong)，其中管(guan)(guan)(guan)尾處缺(que)陷幅值最(zui)大(da)，管(guan)(guan)(guan)體次之，管(guan)(guan)(guan)頭(tou)處缺(que)陷信(xin)號最(zui)小。
在(zai)恒(heng)壓模(mo)式(shi)下，同尺(chi)寸缺陷多樣漏(lou)磁(ci)場(chang)產(chan)生(sheng)(sheng)源包括(kuo)磁(ci)化線(xian)圈中產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)感生(sheng)(sheng)電流(liu)和(he)鋼管中的(de)感生(sheng)(sheng)渦流(liu)。為(wei)單獨分(fen)析鋼管中感生(sheng)(sheng)渦流(liu)對(dui)缺陷漏(lou)磁(ci)場(chang)的(de)影(ying)響，可將磁(ci)化電源設(she)置為(wei)恒(heng)流(liu)模(mo)式(shi)以消除磁(ci)化線(xian)圈感生(sheng)(sheng)電流(liu)的(de)影(ying)響。分(fen)別在(zai)恒(heng)壓和(he)恒(heng)流(liu)兩種模(mo)式(shi)下對(dui)樣管缺陷進行檢測，樣管分(fen)別以速度1.0m／s、1.3m／1.6m／s、1.9m／s、2.2m／s和(he)2.5m／s通過(guo)檢測設(she)備(bei)并(bing)記錄缺陷漏(lou)磁(ci)信號幅值(zhi)，最終獲得不同位置圓(yuan)環(huan)缺陷檢測信號幅值(zhi)與運行速度的(de)關系(xi)曲線(xian)，如圖(tu)5-32所示。
從圖(tu)5-32中可以看出，當磁化電源(yuan)設置(zhi)為恒(heng)壓(ya)模式(shi)(shi)時，管(guan)尾(wei)(wei)缺(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)最(zui)強，管(guan)體(ti)次之(zhi)，管(guan)頭缺(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)最(zui)弱(ruo)；隨著檢測速度的提(ti)高，管(guan)頭缺(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值不斷減弱(ruo)，管(guan)體(ti)基本(ben)不變，管(guan)尾(wei)(wei)逐漸增加，三者幅(fu)值差異(yi)逐漸增大。將磁化電源(yuan)設置(zhi)為恒(heng)流(liu)模式(shi)(shi)消(xiao)除磁化線(xian)圈感生電流(liu)影響之(zhi)后(hou)，同樣(yang)，管(guan)尾(wei)(wei)缺(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)最(zui)強，管(guan)體(ti)其次，管(guan)頭最(zui)弱(ruo)。當鋼管(guan)運行速度相同時，與恒(heng)壓(ya)模式(shi)(shi)相比，不同位(wei)置(zhi)缺(que)陷(xian)在恒(heng)流(liu)模式(shi)(shi)下產生的檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)差異(yi)更小(xiao)。
從圖5-32中(zhong)還可以看出，感生磁(ci)(ci)場在管(guan)端引(yin)起(qi)的(de)(de)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場差異(yi)(yi)遠大(da)于管(guan)體(ti)；線(xian)圈(quan)感生電流磁(ci)(ci)場引(yin)起(qi)的(de)(de)管(guan)端缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場差異(yi)(yi)大(da)于鋼管(guan)感生渦(wo)流磁(ci)(ci)場；在管(guan)體(ti)處磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)中(zhong)幾乎不(bu)產(chan)生感生電流，管(guan)體(ti)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場差異(yi)(yi)源(yuan)主(zhu)要來自不(bu)銹鋼管(guan)中(zhong)產(chan)生的(de)(de)感生渦(wo)流。
根據圖(tu)5-22所(suo)(suo)(suo)示(shi)的設備(bei)方案(an)制作了相(xiang)應的管端延(yan)伸(shen)導磁極靴(xue)，如圖(tu)5-33所(suo)(suo)(suo)示(shi)。將延(yan)伸(shen)極靴(xue)固定在(zai)橫向(xiang)磁化線(xian)(xian)圈上，在(zai)完全相(xiang)同的條件下進行(xing)測(ce)試(shi)，獲得在(zai)恒壓模式(shi)下磁化線(xian)(xian)圈內(nei)部(bu)通(tong)過電流與運行(xing)速度的關系曲(qu)線(xian)(xian)，如圖(tu)5-34所(suo)(suo)(suo)示(shi)。
從圖5-34中(zhong)(zhong)可以看出(chu)，磁化線(xian)(xian)圈電(dian)(dian)流(liu)幅值變(bian)化規律(lv)與未(wei)施(shi)加延(yan)伸極靴(xue)時(shi)相同(tong)，仍然是(shi)管(guan)(guan)頭處(chu)電(dian)(dian)流(liu)幅值最(zui)小，管(guan)(guan)體基本不變(bian)，而管(guan)(guan)尾處(chu)電(dian)(dian)流(liu)幅值最(zui)大(da)，并(bing)且(qie)隨著(zhu)運行(xing)速度的增(zeng)加，差(cha)異逐(zhu)漸增(zeng)大(da)。但是(shi)，延(yan)伸極靴(xue)極大(da)地削弱了(le)磁化線(xian)(xian)圈中(zhong)(zhong)產生(sheng)的感生(sheng)電(dian)(dian)流(liu)，與未(wei)施(shi)加延(yan)伸極靴(xue)相比，當運行(xing)速度為(wei)2.5m／s時(shi)，管(guan)(guan)頭處(chu)線(xian)(xian)圈電(dian)(dian)流(liu)由10.2A上升至16.2A，管(guan)(guan)尾處(chu)線(xian)(xian)圈電(dian)(dian)流(liu)由25.8A降(jiang)為(wei)21.9A。
同樣，將磁(ci)(ci)化電源設置(zhi)為恒(heng)壓和恒(heng)流兩種模式(shi)，在(zai)施加(jia)延伸極靴的(de)情(qing)況下(xia)，對樣管上(shang)不同位置(zhi)圓環缺(que)陷進行檢測(ce)，獲(huo)得相應漏(lou)磁(ci)(ci)檢測(ce)信(xin)號幅值與運行速度(du)的(de)關(guan)系曲線，如圖5-35所(suo)示。
從圖5-35中可以看(kan)出，一方面，施(shi)加延(yan)(yan)伸(shen)極靴(xue)之后缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)(hao)變化規律(lv)與(yu)未施(shi)加極靴(xue)時(shi)相同。感生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)造成管(guan)尾圓環缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)(hao)強(qiang)度(du)最高，管(guan)體(ti)次(ci)之，而(er)管(guan)頭缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)(hao)強(qiang)度(du)最低，并且磁(ci)(ci)化線圈感生(sheng)電流(liu)對(dui)管(guan)端缺(que)陷檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)影響大于(yu)(yu)鋼管(guan)中的(de)(de)感生(sheng)渦流(liu)。另一方面，由于(yu)(yu)延(yan)(yan)伸(shen)導磁(ci)(ci)極靴(xue)的(de)(de)作(zuo)用，感生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)對(dui)端部缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)影響由鋼管(guan)本體(ti)轉移(yi)到(dao)延(yan)(yan)伸(shen)極靴(xue)上，從而(er)有效削弱(ruo)了管(guan)端缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)(hao)差(cha)異。此外，由于(yu)(yu)延(yan)(yan)伸(shen)極靴(xue)降低了整(zheng)個磁(ci)(ci)化回路的(de)(de)磁(ci)(ci)阻，故從整(zheng)體(ti)上增強(qiang)了所(suo)有缺(que)陷的(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅值(zhi)。
為(wei)分析比較延(yan)伸導(dao)(dao)磁(ci)(ci)極(ji)(ji)靴的(de)缺陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)差(cha)(cha)(cha)異消除(chu)效(xiao)果，分別計算不同運行速度(du)下鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)端(duan)圓環缺陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)檢(jian)測信號的(de)幅值差(cha)(cha)(cha)異，見表5-1。從表中可以看出，延(yan)伸極(ji)(ji)靴可有效(xiao)消除(chu)感生磁(ci)(ci)場(chang)引(yin)起的(de)同尺(chi)寸缺陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)差(cha)(cha)(cha)異。當(dang)鋼管(guan)(guan)運行速度(du)為(wei)2.5m／s時，磁(ci)(ci)化電源設置為(wei)恒流模(mo)式并施加延(yan)伸極(ji)(ji)靴時，感生磁(ci)(ci)場(chang)引(yin)起的(de)不同位置同尺(chi)寸缺陷檢(jian)測信號差(cha)(cha)(cha)異為(wei)0.45dB，已能滿足鋼管(guan)(guan)檢(jian)測要求(qiu)。因此(ci)，在不銹鋼管(guan)(guan)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測過程中，可根據鋼管(guan)(guan)外(wai)徑制作對應尺(chi)寸的(de)延(yan)伸導(dao)(dao)磁(ci)(ci)極(ji)(ji)靴，從而可消除(chu)由(you)于感生磁(ci)(ci)場(chang)帶來的(de)管(guan)(guan)端(duan)缺陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)差(cha)(cha)(cha)異。
當(dang)不銹鋼管(guan)管(guan)體通過磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈時，缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差異主要(yao)受鋼管(guan)感生渦流磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)的影響。由于進(jin)入區(qu)感生渦流磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)與原始磁(ci)(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)方向相(xiang)反，而在離開區(qu)兩者方向相(xiang)同，因此感生渦流造成(cheng)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)分布不均勻，進(jin)而引(yin)起缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差異。
為消(xiao)(xiao)除(chu)感生磁(ci)場引起的管體同尺寸缺陷漏(lou)磁(ci)場差(cha)異，以(yi)圓(yuan)環(huan)作為標定(ding)信號(hao)(hao)源對陣列傳感單元增(zeng)益進行修(xiu)正，樣管如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)5-36所(suo)(suo)(suo)示(shi)(shi)。檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)(hao)系(xi)統共32個通(tong)(tong)道(dao)(dao)，初始(shi)采(cai)集時各通(tong)(tong)道(dao)(dao)增(zeng)益統一(yi)(yi)(yi)設置為200，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)5-37所(suo)(suo)(suo)示(shi)(shi)。當樣管以(yi)速度(du)1.0m／s通(tong)(tong)過(guo)檢(jian)(jian)測(ce)探頭時，獲得(de)編號(hao)(hao)25～32八個通(tong)(tong)道(dao)(dao)缺陷漏(lou)磁(ci)信號(hao)(hao)波形，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)5-38所(suo)(suo)(suo)示(shi)(shi)，其(qi)中每(mei)一(yi)(yi)(yi)條曲線代表一(yi)(yi)(yi)個通(tong)(tong)道(dao)(dao)。從(cong)圖(tu)(tu)(tu)(tu)中可(ke)以(yi)看出(chu)(chu)，標定(ding)圓(yuan)環(huan)在各傳感單元中產生的漏(lou)磁(ci)信號(hao)(hao)幅(fu)值不同。進一(yi)(yi)(yi)步(bu)，將目標信號(hao)(hao)幅(fu)值Vs設置為90，根據式(shi)（5-12）算法獲得(de)各通(tong)(tong)道(dao)(dao)的修(xiu)正參數(shu)，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)5-39所(suo)(suo)(suo)示(shi)(shi)。將標定(ding)圓(yuan)環(huan)再次以(yi)相同速度(du)通(tong)(tong)過(guo)橫向檢(jian)(jian)測(ce)系(xi)統時獲得(de)如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)5-40所(suo)(suo)(suo)示(shi)(shi)的檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)(hao)，其(qi)中一(yi)(yi)(yi)條曲線為一(yi)(yi)(yi)個通(tong)(tong)道(dao)(dao)。從(cong)圖(tu)(tu)(tu)(tu)中可(ke)以(yi)看出(chu)(chu)，經過(guo)增(zeng)益修(xiu)正之后，各通(tong)(tong)道(dao)(dao)之間的缺陷信號(hao)(hao)差(cha)異基本得(de)到消(xiao)(xiao)除(chu)。
當(dang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)通過磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)時會(hui)(hui)產(chan)(chan)生(sheng)兩種(zhong)電磁(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應現象：一方面，鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)電介質切(qie)割磁(ci)(ci)(ci)(ci)力線而產(chan)(chan)生(sheng)感(gan)(gan)生(sheng)渦(wo)流(liu)；另一方面，磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)由于(yu)內(nei)部鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)介質總量發生(sheng)變(bian)化(hua)而產(chan)(chan)生(sheng)感(gan)(gan)生(sheng)電流(liu)。鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)感(gan)(gan)生(sheng)渦(wo)流(liu)和(he)線圈(quan)感(gan)(gan)生(sheng)電流(liu)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場會(hui)(hui)改變(bian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)場的(de)(de)強度(du)與(yu)分(fen)布，進一步改變(bian)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)狀態，最終導(dao)致不(bu)同位置(zhi)的(de)(de)同尺寸缺(que)陷產(chan)(chan)生(sheng)不(bu)同的(de)(de)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場。可得出以下結(jie)論：
1. 不(bu)銹(xiu)鋼管電介質通過(guo)磁化線圈時，在(zai)進入區內形成與原始磁化電流方向(xiang)相(xiang)反的感生渦流；在(zai)離開區形成與原始磁化電流方向(xiang)相(xiang)同的感生渦流；在(zai)中間區域(yu)基本沒有感生渦流產生。
2. 當(dang)(dang)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)管(guan)頭進(jin)入(ru)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)時，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)形成(cheng)與原始(shi)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電(dian)流(liu)方向(xiang)相反(fan)的(de)感(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)；隨著鋼管(guan)進(jin)一步(bu)深入(ru)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)，當(dang)(dang)管(guan)體(ti)通過磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)時，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)無感(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)產生(sheng)(sheng)；當(dang)(dang)管(guan)尾(wei)離開磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)時，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)無感(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)產生(sheng)(sheng)；當(dang)(dang)管(guan)尾(wei)離開磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)時，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)產生(sheng)(sheng)與原始(shi)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電(dian)流(liu)方向(xiang)相同的(de)感(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)。
3. 管體同尺寸(cun)缺(que)陷漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差異主要來自鋼管內部的感(gan)生渦流磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)的影(ying)響。在(zai)進入(ru)(ru)區(qu)(qu)，感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)與(yu)原(yuan)始磁(ci)(ci)(ci)化場(chang)(chang)方向相反(fan)；在(zai)離開區(qu)(qu)，感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)與(yu)原(yuan)始磁(ci)(ci)(ci)化場(chang)(chang)方向相同。從而(er)使得(de)鋼管離開區(qu)(qu)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)應強度(du)高(gao)于(yu)進入(ru)(ru)區(qu)(qu)，最終導致位于(yu)離開區(qu)(qu)的缺(que)陷漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)強度(du)高(gao)于(yu)進入(ru)(ru)區(qu)(qu)的缺(que)陷漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)強度(du)。
4. 管(guan)(guan)(guan)(guan)端同尺寸(cun)缺陷漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異同時受到鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)內部感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)(liu)和(he)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu)的(de)影響。當(dang)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)頭進入磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈時，鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)內部感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)(liu)和(he)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)均與原始磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)(chang)方向(xiang)相反(fan)，從而(er)(er)降(jiang)低(di)了鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)頭磁(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應強(qiang)度(du)(du)；當(dang)管(guan)(guan)(guan)(guan)尾(wei)離開磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈時，鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)內部感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)(liu)和(he)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)均與原始磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)(chang)方向(xiang)相同，從而(er)(er)增強(qiang)了管(guan)(guan)(guan)(guan)尾(wei)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應強(qiang)度(du)(du)。最終(zhong)，感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)導致位于鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)(guan)體和(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)尾(wei)處的(de)同尺寸(cun)缺陷形成了依(yi)次增加的(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強(qiang)度(du)(du)。
5. 為實現高速運行時不銹鋼管同(tong)尺寸缺陷的一致性檢(jian)測與(yu)評價，基(ji)于陣列(lie)傳感單元增益修正和延伸導磁極靴的檢(jian)測方(fang)法可消除同(tong)尺寸缺陷漏磁場(chang)差異，使得同(tong)尺寸缺陷在管體和管端處產生相同(tong)的漏磁檢(jian)測信號。
6. 此(ci)外，在研究磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈內部感生電(dian)流(liu)形成機制(zhi)及變(bian)化(hua)規律的基礎上，可(ke)采取(qu)在管頭處(chu)(chu)提前(qian)增加磁(ci)(ci)化(hua)電(dian)流(liu)并在管尾處(chu)(chu)提前(qian)減小磁(ci)(ci)化(hua)電(dian)流(liu)的控制(zhi)方式，用(yong)于抵(di)消線(xian)圈中的感生電(dian)流(liu)，從而(er)可(ke)有效提高磁(ci)(ci)化(hua)電(dian)流(liu)的穩定性。
