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鋼管(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
不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)橫(heng)向缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)系(xi)(xi)統主要由穿過(guo)式磁(ci)(ci)化(hua)線圈和(he)位于線圈內(nei)部的(de)探頭(tou)(tou)陣列組成。在鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)通(tong)過(guo)檢(jian)測(ce)系(xi)(xi)統時(shi)，探頭(tou)(tou)陣列中(zhong)某(mou)一個傳感單元對局部缺(que)(que)陷(xian)的(de)掃(sao)查(cha)具有隨機性，因此(ci)必須保證探頭(tou)(tou)中(zhong)所有傳感單元掃(sao)查(cha)同尺(chi)寸缺(que)(que)陷(xian)時(shi)獲得(de)相同的(de)檢(jian)測(ce)信號。當鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)高(gao)速運行時(shi)，感生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)會使(shi)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)磁(ci)(ci)化(hua)狀態呈現不均勻，離開區(qu)(qu)磁(ci)(ci)感應強(qiang)度大于進入區(qu)(qu)磁(ci)(ci)感應強(qiang)度。如圖5-18所示(shi)，檢(jian)測(ce)區(qu)(qu)域內(nei)依次分布四(si)個尺(chi)寸相同的(de)橫(heng)向缺(que)(que)陷(xian)，其中(zhong)C2和(he)C21位于進入區(qu)(qu)，和(he)位于離開區(qu)(qu)。當鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)運行速度較低時(shi)，感生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)對鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)磁(ci)(ci)化(hua)狀態的(de)影響(xiang)可以忽(hu)略。此(ci)時(shi)，磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)關(guan)于線圈中(zhong)心對稱分布，檢(jian)測(ce)區(qu)(qu)域內(nei)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)磁(ci)(ci)感應強(qiang)度差異較小，C2、C21、C22和(he)C23生(sheng)的(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)強(qiang)度B2、B21、B22和(he)B23基本相同。
隨著(zhu)檢(jian)測速度(du)的(de)不(bu)斷提高，不(bu)銹鋼管離(li)開區(qu)磁(ci)感應強(qiang)(qiang)度(du)逐漸大(da)于(yu)進入(ru)區(qu)，從而導(dao)致位于(yu)離(li)開區(qu)的(de)缺(que)(que)陷漏磁(ci)場強(qiang)(qiang)度(du)大(da)于(yu)位于(yu)進入(ru)區(qu)的(de)缺(que)(que)陷漏磁(ci)場強(qiang)(qiang)度(du)，感生(sheng)(sheng)磁(ci)場(chang)造成處于(yu)不同(tong)(tong)空間(jian)位置對應傳(chuan)感器單元檢(jian)(jian)測到了不一(yi)致(zhi)的(de)(de)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場(chang)信號。消除(chu)管(guan)體(ti)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場(chang)差(cha)異(yi)有兩種(zhong)途(tu)徑：一(yi)方面(mian)，可以(yi)通過(guo)(guo)消除(chu)鋼(gang)管(guan)中的(de)(de)感生(sheng)(sheng)渦流(liu)來(lai)消除(chu)磁(ci)化(hua)狀態的(de)(de)差(cha)異(yi)；另(ling)一(yi)方面(mian)，還可采取修(xiu)正傳(chuan)感單元的(de)(de)增(zeng)益(yi)使檢(jian)(jian)測信號達到一(yi)致(zhi)。由于(yu)鋼(gang)管(guan)內產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)感生(sheng)(sheng)渦流(liu)無(wu)法消除(chu)，為此，提(ti)出通過(guo)(guo)修(xiu)正陣(zhen)列(lie)傳(chuan)感單元增(zeng)益(yi)來(lai)消除(chu)同(tong)(tong)尺寸缺(que)陷(xian)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)漏磁(ci)信號差(cha)異(yi)，如圖(tu)5-19所示。
在不銹鋼管中部刻制標定(ding)圓(yuan)環(huan)作為標定(ding)信(xin)(xin)號的(de)管體漏(lou)磁(ci)場差異(yi)消除方(fang)法示(shi)意(yi)圖源，將鋼管以穩定(ding)速度依(yi)次通過n個檢(jian)測(ce)傳感器(qi)(qi)單元(yuan)S1、S2、S，時，圓(yuan)環(huan)產(chan)生的(de)漏(lou)磁(ci)場信(xin)(xin)號分別為設陣列傳感器(qi)(qi)單元(yuan)增益修正參數分別為a1、a2、、a;、、an,且Vs為標定(ding)參考幅0"SA值。進一步可獲(huo)得陣列傳感單元(yuan)增益修正參數。
在(zai)基于(yu)陣列傳(chuan)感單(dan)元(yuan)增益修正(zheng)的(de)(de)管(guan)體(ti)漏磁(ci)(ci)場差異(yi)消(xiao)除(chu)方法中，刻制有標定(ding)(ding)圓(yuan)環(huan)的(de)(de)鋼管(guan)以穩(wen)定(ding)(ding)速(su)度(du)通過檢測(ce)(ce)探頭(tou)時(shi)，標定(ding)(ding)信(xin)號源(yuan)具(ju)有單(dan)一性(xing)并(bing)能夠一次性(xing)遍歷每個傳(chuan)感器單(dan)元(yuan)。由于(yu)感生渦流磁(ci)(ci)場的(de)(de)作(zuo)用使得管(guan)體(ti)形成了非均勻的(de)(de)磁(ci)(ci)感應強度(du)，從而導(dao)致圓(yuan)環(huan)在(zai)經過不(bu)同(tong)傳(chuan)感器單(dan)元(yuan)時(shi)產生的(de)(de)漏磁(ci)(ci)信(xin)號幅值存在(zai)差異(yi)。在(zai)對(dui)自然管(guan)進行檢測(ce)(ce)之前，先利用帶有標定(ding)(ding)圓(yuan)環(huan)的(de)(de)樣管(guan)對(dui)傳(chuan)感器單(dan)元(yuan)增益進行修正(zheng)，并(bing)且必須保(bao)證鋼管(guan)檢測(ce)(ce)速(su)度(du)與標定(ding)(ding)速(su)度(du)相同(tong)。最終，采用標定(ding)(ding)圓(yuan)環(huan)作(zuo)為勵磁(ci)(ci)源(yuan)來修正(zheng)傳(chuan)感器單(dan)元(yuan)的(de)(de)增益，可有效消(xiao)除(chu)同(tong)尺寸(cun)缺陷在(zai)管(guan)體(ti)不(bu)同(tong)位置處產生的(de)(de)檢測(ce)(ce)信(xin)號差異(yi)。
二、管端(duan)漏磁(ci)場差(cha)異(yi)消除方法
感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁場(chang)(chang)對(dui)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)端磁化(hua)(hua)(hua)狀態(tai)的(de)(de)(de)影響(xiang)主要來自鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)中產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)和磁化(hua)(hua)(hua)線(xian)圈產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)，因此，消除(chu)管(guan)(guan)端缺(que)陷漏磁場(chang)(chang)差異(yi)包括兩個方(fang)面(mian)內容：一方(fang)面(mian)需要消除(chu)當(dang)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)端部(bu)進(jin)入和離開磁化(hua)(hua)(hua)線(xian)圈時由于(yu)磁通量劇烈(lie)變(bian)化(hua)(hua)(hua)而在線(xian)圈中產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)；另一方(fang)面(mian)需要消除(chu)當(dang)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)端部(bu)與磁化(hua)(hua)(hua)線(xian)圈耦合時僅存在單(dan)一方(fang)向感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)磁場(chang)(chang)的(de)(de)(de)影響(xiang)。
感生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)會引(yin)起(qi)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)磁(ci)(ci)(ci)化狀(zhuang)態發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)變化，進(jin)一步(bu)導致(zhi)位于(yu)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)和(he)(he)(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尾的(de)(de)(de)(de)具有相(xiang)同(tong)尺寸的(de)(de)(de)(de)缺(que)(que)陷(xian)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)強度(du)。如圖5-20所(suo)示(shi)，在(zai)感生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)下，位于(yu)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)和(he)(he)(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尾處(chu)的(de)(de)(de)(de)缺(que)(que)陷(xian)C1C2和(he)(he)(he)C3產產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)Bc1、Bc2和(he)(he)(he)Bc3的(de)(de)(de)(de)強度(du)依(yi)次增大，為消(xiao)除感生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差(cha)(cha)異，將感生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)影響由(you)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)本(ben)體(ti)(ti)轉(zhuan)移到延(yan)伸區內。如圖5-21所(suo)示(shi)，在(zai)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)(bu)補充鐵磁(ci)(ci)(ci)性物質，使鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)整體(ti)(ti)長度(du)向兩端(duan)延(yan)伸，從而在(zai)端(duan)部(bu)(bu)發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)電(dian)磁(ci)(ci)(ci)感應現象(xiang)將轉(zhuan)移到延(yan)伸區內。由(you)于(yu)延(yan)伸區的(de)(de)(de)(de)存在(zai)，當(dang)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)(bu)進(jin)入和(he)(he)(he)離(li)開磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)時，磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)內部(bu)(bu)磁(ci)(ci)(ci)介質總量已(yi)基本(ben)進(jin)入穩定(ding)狀(zhuang)態，線(xian)圈(quan)磁(ci)(ci)(ci)通(tong)量保持恒定(ding)而不(bu)(bu)會產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)感生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu)；由(you)于(yu)在(zai)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)入區和(he)(he)(he)離(li)開區同(tong)時產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)反向的(de)(de)(de)(de)感生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)，從而減弱了單一方向感生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)劇(ju)烈影響。將鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)(bu)進(jin)行(xing)延(yan)伸之后，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差(cha)(cha)異與管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)相(xiang)似，僅(jin)存在(zai)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)入區和(he)(he)(he)離(li)開區產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)感生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)，因此可采用(yong)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差(cha)(cha)異消(xiao)除方法進(jin)一步(bu)處(chu)理。
圖(tu)5-22所(suo)示為含有延伸(shen)導磁極(ji)靴的(de)鋼管(guan)自(zi)動化漏磁檢測設備，主要(yao)包括雙層磁化線圈(quan)、管(guan)頭延伸(shen)極(ji)靴、管(guan)尾延伸(shen)極(ji)靴、磁化回路以及探頭陣列等。
當(dang)鋼(gang)管(guan)管(guan)頭(tou)進入檢測(ce)區域時(shi)，管(guan)頭(tou)與管(guan)頭(tou)導(dao)磁延伸(shen)極(ji)靴(xue)形成對(dui)接，此時(shi)磁化線(xian)(xian)圈內部鐵磁性物質總量(liang)變化緩慢，線(xian)(xian)圈的(de)磁通總量(liang)基本保(bao)持不變，從(cong)而極(ji)大地削(xue)弱(ruo)(ruo)了磁化線(xian)(xian)圈中產(chan)生的(de)感(gan)生電(dian)流，如(ru)圖5-23所(suo)示。同樣，當(dang)不銹鋼(gang)管(guan)管(guan)尾(wei)(wei)離開檢測(ce)區域時(shi)，其與管(guan)尾(wei)(wei)導(dao)磁延伸(shen)極(ji)靴(xue)對(dui)接，此時(shi)，磁化線(xian)(xian)圈中產(chan)生的(de)感(gan)生電(dian)流也將大大削(xue)弱(ruo)(ruo)，如(ru)圖5-24所(suo)示。
對(dui)不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)整體同尺寸缺(que)陷產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)強(qiang)度差異而(er)言，感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)對(dui)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)端(duan)缺(que)陷漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)影響(xiang)遠大于(yu)(yu)管(guan)(guan)體。一(yi)方(fang)面，由于(yu)(yu)管(guan)(guan)端(duan)進(jin)入和離開磁(ci)(ci)(ci)化線圈(quan)時(shi)，劇烈的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)通(tong)量變化會(hui)在(zai)線圈(quan)中(zhong)產生(sheng)(sheng)(sheng)較大的(de)(de)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流；另一(yi)方(fang)面，由于(yu)(yu)僅在(zai)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)進(jin)入區或者離開區產生(sheng)(sheng)(sheng)單(dan)一(yi)方(fang)向的(de)(de)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流，相(xiang)應的(de)(de)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)將在(zai)管(guan)(guan)頭減(jian)弱(ruo)并(bing)在(zai)管(guan)(guan)尾增(zeng)強(qiang)缺(que)陷漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)。施加延伸極靴后(hou)將鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)端(duan)部的(de)(de)電(dian)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)應作用轉移到(dao)延伸區，從而(er)可有效削弱(ruo)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)對(dui)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)端(duan)部缺(que)陷漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)影響(xiang)。
建立EMT-P48／180 不銹鋼管(guan)高速漏(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)系統，如(ru)圖5-25所(suo)示(shi)。鋼管(guan)漏(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)系統包(bao)括輸送輥道(dao)(dao)、磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)、磁(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)和(he)(he)(he)探頭信號系統等(deng)。圖5-26所(suo)示(shi)為(wei)輸送輥道(dao)(dao)，在(zai)變壓(ya)器控制下實(shi)現變速輸出(chu)。圖5-27所(suo)示(shi)的(de)磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)具(ju)有恒壓(ya)和(he)(he)(he)恒流(liu)兩種功(gong)能模式(shi)，當采(cai)用恒壓(ya)模式(shi)時，磁(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)中(zhong)通(tong)過(guo)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)為(wei)初始磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)與線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)感(gan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)疊(die)加之和(he)(he)(he)；如(ru)將磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)設置為(wei)恒流(liu)模式(shi)，電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)內部(bu)的(de)穩流(liu)模塊電(dian)(dian)(dian)(dian)路將對線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)感(gan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)進(jin)行補償，從而(er)保(bao)證線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)中(zhong)通(tong)過(guo)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)值始終保(bao)持不變。磁(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)的(de)內徑、外(wai)徑和(he)(he)(he)厚度分別為(wei)400mm、800mm和(he)(he)(he)300mm，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)總(zong)匝數為(wei)5000匝。圖5-28所(suo)示(shi)為(wei)探頭系統，實(shi)現鋼管(guan)周向360°全(quan)覆蓋(gai)檢(jian)測(ce)。
首先，分析磁(ci)化線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)中(zhong)產生(sheng)的感生(sheng)電(dian)(dian)流與鋼(gang)管(guan)(guan)運動(dong)速度關系。將磁(ci)化電(dian)(dian)源設(she)置(zhi)為(wei)恒壓(ya)模式，電(dian)(dian)壓(ya)設(she)定為(wei)20V，當磁(ci)化線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)中(zhong)沒有鋼(gang)管(guan)(guan)時，線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)內部(bu)電(dian)(dian)流為(wei)19A。管(guan)(guan)端缺陷漏(lou)磁(ci)場差(cha)異(yi)測(ce)(ce)試(shi)樣管(guan)(guan)如(ru)圖5-29所(suo)示，在(zai)樣管(guan)(guan)兩端及中(zhong)部(bu)刻制三個尺寸(cun)相同的圓環缺陷。如(ru)圖5-26所(suo)示，利用變頻(pin)輸(shu)送輥道驅動(dong)鋼(gang)管(guan)(guan)分別以速度1.0m／s、1.3m／1.61.9m2.2m/s、2.5m／s通(tong)過(guo)漏(lou)磁(ci)檢測(ce)(ce)設(she)備。當鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)體(ti)和管(guan)(guan)尾分別通(tong)過(guo)磁(ci)化線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)時，測(ce)(ce)量線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)中(zhong)通(tong)過(guo)的電(dian)(dian)流值(zhi)，獲得磁(ci)化線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)內部(bu)通(tong)過(guo)電(dian)(dian)流與運行速度關系曲線(xian)(xian)(xian)(xian)，如(ru)圖5-30所(suo)示。
從(cong)圖5-30中(zhong)可以(yi)看出，當不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)不(bu)(bu)(bu)(bu)同部位(wei)運動至磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)中(zhong)時(shi)，磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)內(nei)部通(tong)(tong)過電(dian)(dian)(dian)流(liu)幅值差異較大(da)：管(guan)(guan)尾(wei)處線(xian)圈(quan)內(nei)部電(dian)(dian)(dian)流(liu)最大(da)，管(guan)(guan)體(ti)次之，管(guan)(guan)頭最弱；并且，隨著鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)運行(xing)速度不(bu)(bu)(bu)(bu)斷提升，管(guan)(guan)頭處線(xian)圈(quan)內(nei)部電(dian)(dian)(dian)流(liu)不(bu)(bu)(bu)(bu)斷減小，管(guan)(guan)體(ti)基本不(bu)(bu)(bu)(bu)變(bian)，管(guan)(guan)尾(wei)處電(dian)(dian)(dian)流(liu)不(bu)(bu)(bu)(bu)斷增加(jia)，試驗結果(guo)與圖5-18所示的仿真(zhen)結論吻合(he)。鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)在進入和離開磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)磁(ci)通(tong)(tong)總量(liang)發生(sheng)劇(ju)烈變(bian)化(hua)(hua)而在其(qi)中(zhong)產(chan)生(sheng)感生(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)。當管(guan)(guan)體(ti)通(tong)(tong)過磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)時(shi)，由于線(xian)圈(quan)中(zhong)磁(ci)通(tong)(tong)量(liang)基本不(bu)(bu)(bu)(bu)變(bian)而無(wu)感生(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)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)影響。在恒壓模式下，對處于管頭、管體(ti)和管尾的(de)圓(yuan)(yuan)環缺(que)陷進行(xing)檢測，當鋼管運行(xing)速度為1.0m／s時(shi)檢測信(xin)號如圖(tu)5-31所示。從圖(tu)中可以看出，不同(tong)位(wei)置處的(de)圓(yuan)(yuan)環缺(que)陷產(chan)生(sheng)的(de)信(xin)號幅值不同(tong)，其(qi)中管尾處缺(que)陷幅值最大，管體(ti)次之，管頭處缺(que)陷信(xin)號最小。
在(zai)恒(heng)(heng)壓模式(shi)下，同(tong)尺寸缺(que)陷(xian)多樣(yang)漏(lou)磁場產(chan)生(sheng)(sheng)源包(bao)括磁化(hua)線(xian)(xian)圈中產(chan)生(sheng)(sheng)的感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流和鋼(gang)管中的感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)流。為(wei)單獨(du)分(fen)析鋼(gang)管中感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)流對缺(que)陷(xian)漏(lou)磁場的影(ying)響，可將磁化(hua)電源設置(zhi)為(wei)恒(heng)(heng)流模式(shi)以消(xiao)除磁化(hua)線(xian)(xian)圈感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流的影(ying)響。分(fen)別在(zai)恒(heng)(heng)壓和恒(heng)(heng)流兩種(zhong)模式(shi)下對樣(yang)管缺(que)陷(xian)進行(xing)檢測(ce)，樣(yang)管分(fen)別以速度(du)1.0m／s、1.3m／1.6m／s、1.9m／s、2.2m／s和2.5m／s通過檢測(ce)設備(bei)并記錄(lu)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁信號幅(fu)值，最(zui)終獲得不同(tong)位置(zhi)圓環缺(que)陷(xian)檢測(ce)信號幅(fu)值與(yu)運行(xing)速度(du)的關系曲線(xian)(xian)，如圖5-32所(suo)示。
從(cong)圖(tu)5-32中可(ke)以看出(chu)，當磁(ci)(ci)(ci)化(hua)電源設置(zhi)為恒壓模式時，管(guan)尾缺(que)陷(xian)信(xin)號(hao)最強(qiang)，管(guan)體次(ci)之，管(guan)頭缺(que)陷(xian)信(xin)號(hao)最弱(ruo)；隨著檢(jian)測(ce)速(su)度的提高，管(guan)頭缺(que)陷(xian)信(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)不斷減弱(ruo)，管(guan)體基(ji)本不變，管(guan)尾逐(zhu)漸(jian)增加，三者幅(fu)值(zhi)差(cha)異逐(zhu)漸(jian)增大。將磁(ci)(ci)(ci)化(hua)電源設置(zhi)為恒流模式消除磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)感生電流影響之后，同(tong)樣，管(guan)尾缺(que)陷(xian)信(xin)號(hao)最強(qiang)，管(guan)體其次(ci)，管(guan)頭最弱(ruo)。當鋼管(guan)運行速(su)度相(xiang)同(tong)時，與恒壓模式相(xiang)比，不同(tong)位(wei)置(zhi)缺(que)陷(xian)在恒流模式下產(chan)生的檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)差(cha)異更小。
從圖(tu)5-32中(zhong)還(huan)可以看出，感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)場在管端引(yin)起(qi)的缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)場差異(yi)遠大于(yu)管體(ti)；線(xian)圈(quan)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流(liu)磁(ci)場引(yin)起(qi)的管端缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)場差異(yi)大于(yu)鋼管感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流(liu)磁(ci)場；在管體(ti)處磁(ci)化線(xian)圈(quan)中(zhong)幾乎不產生(sheng)(sheng)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流(liu)，管體(ti)缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)場差異(yi)源主要來自不銹鋼管中(zhong)產生(sheng)(sheng)的感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流(liu)。
根據圖(tu)5-22所示(shi)的(de)設備方案制作了相應(ying)的(de)管端延(yan)伸(shen)導磁極靴，如圖(tu)5-33所示(shi)。將延(yan)伸(shen)極靴固定在橫向磁化線(xian)(xian)圈(quan)上，在完全相同(tong)的(de)條(tiao)件下進(jin)行(xing)測試，獲得在恒壓(ya)模(mo)式下磁化線(xian)(xian)圈(quan)內部通過電流與(yu)運行(xing)速度的(de)關(guan)系曲線(xian)(xian)，如圖(tu)5-34所示(shi)。
從(cong)圖5-34中(zhong)可以看出，磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)電(dian)流(liu)幅值(zhi)變化(hua)規(gui)律與未(wei)施加(jia)(jia)延伸(shen)(shen)極(ji)靴(xue)時相同，仍然是(shi)管(guan)(guan)頭(tou)處(chu)電(dian)流(liu)幅值(zhi)最小(xiao)，管(guan)(guan)體基本(ben)不變，而管(guan)(guan)尾處(chu)電(dian)流(liu)幅值(zhi)最大(da)(da)，并且隨(sui)著(zhu)運行速(su)度(du)的增加(jia)(jia)，差異逐漸增大(da)(da)。但是(shi)，延伸(shen)(shen)極(ji)靴(xue)極(ji)大(da)(da)地削弱(ruo)了磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)中(zhong)產生(sheng)的感生(sheng)電(dian)流(liu)，與未(wei)施加(jia)(jia)延伸(shen)(shen)極(ji)靴(xue)相比，當運行速(su)度(du)為(wei)(wei)2.5m／s時，管(guan)(guan)頭(tou)處(chu)線(xian)圈(quan)電(dian)流(liu)由10.2A上升至16.2A，管(guan)(guan)尾處(chu)線(xian)圈(quan)電(dian)流(liu)由25.8A降(jiang)為(wei)(wei)21.9A。
同樣，將磁(ci)化電(dian)源設置為恒(heng)壓和恒(heng)流兩(liang)種模式，在施加延(yan)伸極靴的(de)(de)情況下，對(dui)樣管(guan)上(shang)不同位置圓環缺陷進行檢測(ce)(ce)，獲得相應漏(lou)磁(ci)檢測(ce)(ce)信號幅值(zhi)與(yu)運(yun)行速度的(de)(de)關系曲線，如(ru)圖5-35所(suo)示。
從圖5-35中可以(yi)看出，一(yi)方(fang)面，施(shi)加延(yan)伸(shen)極(ji)靴(xue)之(zhi)后缺(que)(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)變化規律與未施(shi)加極(ji)靴(xue)時(shi)相同。感生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)造成管(guan)(guan)(guan)尾圓環缺(que)(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)強度(du)最高，管(guan)(guan)(guan)體次之(zhi)，而管(guan)(guan)(guan)頭缺(que)(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)強度(du)最低，并(bing)且磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)圈感生(sheng)電流對管(guan)(guan)(guan)端(duan)缺(que)(que)(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)影響大于鋼管(guan)(guan)(guan)中的(de)(de)感生(sheng)渦流。另一(yi)方(fang)面，由于延(yan)伸(shen)導磁(ci)(ci)(ci)極(ji)靴(xue)的(de)(de)作(zuo)用，感生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)對端(duan)部缺(que)(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)影響由鋼管(guan)(guan)(guan)本體轉移到延(yan)伸(shen)極(ji)靴(xue)上，從而有(you)效削弱了(le)(le)管(guan)(guan)(guan)端(duan)缺(que)(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)差異。此外(wai)，由于延(yan)伸(shen)極(ji)靴(xue)降低了(le)(le)整個磁(ci)(ci)(ci)化回(hui)路的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)阻，故從整體上增強了(le)(le)所有(you)缺(que)(que)(que)陷(xian)的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)幅值。
為(wei)分析(xi)比較(jiao)延(yan)(yan)伸導(dao)磁(ci)極(ji)靴的缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)差(cha)異消除效(xiao)(xiao)果(guo)，分別計算不(bu)同運(yun)(yun)行(xing)速度下鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)端(duan)(duan)圓環缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)檢測信號的幅值差(cha)異，見表5-1。從表中可(ke)以看出，延(yan)(yan)伸極(ji)靴可(ke)有(you)效(xiao)(xiao)消除感(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)場(chang)引起的同尺(chi)寸(cun)缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)差(cha)異。當鋼管(guan)(guan)運(yun)(yun)行(xing)速度為(wei)2.5m／s時，磁(ci)化(hua)電源(yuan)設置為(wei)恒(heng)流模式并施加延(yan)(yan)伸極(ji)靴時，感(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)場(chang)引起的不(bu)同位置同尺(chi)寸(cun)缺陷(xian)(xian)檢測信號差(cha)異為(wei)0.45dB，已能滿足(zu)鋼管(guan)(guan)檢測要(yao)求(qiu)。因此，在不(bu)銹鋼管(guan)(guan)漏(lou)磁(ci)檢測過程(cheng)中，可(ke)根據(ju)鋼管(guan)(guan)外徑(jing)制作對應尺(chi)寸(cun)的延(yan)(yan)伸導(dao)磁(ci)極(ji)靴，從而可(ke)消除由于(yu)感(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)場(chang)帶來的管(guan)(guan)端(duan)(duan)缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)差(cha)異。
當不銹鋼(gang)管管體通過磁化(hua)線(xian)圈時，缺陷漏(lou)磁場(chang)差異主要(yao)受鋼(gang)管感生渦流磁場(chang)的影響。由(you)于進入區(qu)感生渦流磁場(chang)與原始(shi)磁化(hua)場(chang)方向(xiang)(xiang)相反，而(er)在離開區(qu)兩者方向(xiang)(xiang)相同，因此感生渦流造成磁化(hua)場(chang)分布不均勻，進而(er)引起缺陷漏(lou)磁場(chang)差異。
為(wei)消除(chu)感生(sheng)磁(ci)(ci)場引(yin)起的(de)管(guan)體同(tong)尺寸缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場差(cha)異，以(yi)(yi)圓(yuan)環作為(wei)標定(ding)信(xin)(xin)(xin)號(hao)源對陣列傳感單元增益(yi)(yi)進(jin)行修正(zheng)(zheng)，樣管(guan)如(ru)圖(tu)5-36所示(shi)。檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)系統共32個(ge)通(tong)(tong)道，初始(shi)采(cai)集時(shi)(shi)各(ge)通(tong)(tong)道增益(yi)(yi)統一(yi)設(she)置(zhi)為(wei)200，如(ru)圖(tu)5-37所示(shi)。當樣管(guan)以(yi)(yi)速度1.0m／s通(tong)(tong)過檢測探(tan)頭時(shi)(shi)，獲(huo)得(de)編號(hao)25～32八個(ge)通(tong)(tong)道缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)(xin)號(hao)波形(xing)，如(ru)圖(tu)5-38所示(shi)，其(qi)(qi)中每(mei)一(yi)條曲(qu)(qu)線代表一(yi)個(ge)通(tong)(tong)道。從(cong)圖(tu)中可以(yi)(yi)看出，標定(ding)圓(yuan)環在(zai)各(ge)傳感單元中產生(sheng)的(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值不同(tong)。進(jin)一(yi)步(bu)，將目標信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值Vs設(she)置(zhi)為(wei)90，根據式(shi)（5-12）算法獲(huo)得(de)各(ge)通(tong)(tong)道的(de)修正(zheng)(zheng)參(can)數，如(ru)圖(tu)5-39所示(shi)。將標定(ding)圓(yuan)環再次以(yi)(yi)相(xiang)同(tong)速度通(tong)(tong)過橫向檢測系統時(shi)(shi)獲(huo)得(de)如(ru)圖(tu)5-40所示(shi)的(de)檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)，其(qi)(qi)中一(yi)條曲(qu)(qu)線為(wei)一(yi)個(ge)通(tong)(tong)道。從(cong)圖(tu)中可以(yi)(yi)看出，經過增益(yi)(yi)修正(zheng)(zheng)之后，各(ge)通(tong)(tong)道之間的(de)缺(que)陷信(xin)(xin)(xin)號(hao)差(cha)異基(ji)本得(de)到消除(chu)。
當不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)通(tong)過(guo)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)(quan)時(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)兩(liang)種電(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)應現象：一(yi)(yi)方(fang)(fang)面，鋼(gang)(gang)管(guan)電(dian)介質切割(ge)磁(ci)(ci)(ci)(ci)力線(xian)而(er)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流；另一(yi)(yi)方(fang)(fang)面，磁(ci)(ci)(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)(quan)由于內部鋼(gang)(gang)管(guan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)介質總(zong)量發生(sheng)(sheng)(sheng)變(bian)化而(er)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流。鋼(gang)(gang)管(guan)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流和線(xian)圈(quan)(quan)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的磁(ci)(ci)(ci)(ci)場會(hui)改變(bian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化場的強度與(yu)分布，進一(yi)(yi)步改變(bian)鋼(gang)(gang)管(guan)的磁(ci)(ci)(ci)(ci)化狀態，最終導致不(bu)(bu)同位置的同尺寸缺陷產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)不(bu)(bu)同的漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場。可得出以下結論：
1. 不(bu)銹(xiu)鋼管電介質(zhi)通過磁(ci)化線圈(quan)時，在(zai)(zai)進入區(qu)內形成與原始磁(ci)化電流方向相反的感(gan)生(sheng)渦(wo)流；在(zai)(zai)離開區(qu)形成與原始磁(ci)化電流方向相同的感(gan)生(sheng)渦(wo)流；在(zai)(zai)中間區(qu)域基本沒有(you)感(gan)生(sheng)渦(wo)流產(chan)生(sheng)。
2. 當不銹鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭進入(ru)磁(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中形成與(yu)原始(shi)磁(ci)化(hua)電(dian)流(liu)(liu)方向(xiang)相反的感生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu)；隨著鋼(gang)管(guan)(guan)進一步深入(ru)磁(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)，當管(guan)(guan)體通過磁(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中無感生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu)產生(sheng)(sheng)；當管(guan)(guan)尾離開磁(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中無感生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu)產生(sheng)(sheng)；當管(guan)(guan)尾離開磁(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中產生(sheng)(sheng)與(yu)原始(shi)磁(ci)化(hua)電(dian)流(liu)(liu)方向(xiang)相同的感生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu)。
3. 管體同尺寸(cun)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)差異主要來自(zi)鋼管內部的(de)感生渦流磁(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)影(ying)響。在(zai)進入區，感生磁(ci)(ci)場(chang)(chang)與原始磁(ci)(ci)化場(chang)(chang)方向相反；在(zai)離(li)(li)開區，感生磁(ci)(ci)場(chang)(chang)與原始磁(ci)(ci)化場(chang)(chang)方向相同。從而使得鋼管離(li)(li)開區磁(ci)(ci)感應強(qiang)度高(gao)于進入區，最終導致位于離(li)(li)開區的(de)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)強(qiang)度高(gao)于進入區的(de)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)強(qiang)度。
4. 管(guan)(guan)(guan)端(duan)同尺寸缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差異同時受到鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)內部(bu)感(gan)生(sheng)(sheng)渦流和磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線圈(quan)感(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)流的(de)影(ying)響。當(dang)(dang)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭進入磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線圈(quan)時，鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)內部(bu)感(gan)生(sheng)(sheng)渦流和磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線圈(quan)感(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)流產生(sheng)(sheng)的(de)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)均(jun)(jun)與(yu)原(yuan)始磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)場(chang)(chang)方向(xiang)相反，從而(er)降(jiang)低了鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭磁(ci)(ci)(ci)感(gan)應強(qiang)(qiang)度；當(dang)(dang)管(guan)(guan)(guan)尾離(li)開磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線圈(quan)時，鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)內部(bu)感(gan)生(sheng)(sheng)渦流和磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線圈(quan)感(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)流產生(sheng)(sheng)的(de)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)均(jun)(jun)與(yu)原(yuan)始磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)場(chang)(chang)方向(xiang)相同，從而(er)增(zeng)強(qiang)(qiang)了管(guan)(guan)(guan)尾磁(ci)(ci)(ci)感(gan)應強(qiang)(qiang)度。最終，感(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)導致位于鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)體(ti)和管(guan)(guan)(guan)尾處的(de)同尺寸缺陷(xian)形(xing)成(cheng)了依次(ci)增(zeng)加的(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)強(qiang)(qiang)度。
5. 為(wei)實現(xian)高速運行(xing)時不銹鋼管(guan)同(tong)尺(chi)寸缺(que)陷(xian)的一致性檢(jian)測與評價，基于(yu)陣列傳感單元增益修(xiu)正和延伸導磁極靴的檢(jian)測方法可消除同(tong)尺(chi)寸缺(que)陷(xian)漏磁場差異(yi)，使得同(tong)尺(chi)寸缺(que)陷(xian)在管(guan)體和管(guan)端處(chu)產生(sheng)相同(tong)的漏磁檢(jian)測信號。
6. 此外(wai)，在(zai)研究(jiu)磁化(hua)線圈內(nei)部感生(sheng)電(dian)流(liu)形成(cheng)機制(zhi)及(ji)變化(hua)規(gui)律(lv)的基礎(chu)上(shang)，可(ke)采取在(zai)管(guan)頭(tou)處提(ti)前(qian)增加磁化(hua)電(dian)流(liu)并(bing)在(zai)管(guan)尾處提(ti)前(qian)減小磁化(hua)電(dian)流(liu)的控制(zhi)方式，用于抵消線圈中的感生(sheng)電(dian)流(liu)，從而可(ke)有效提(ti)高磁化(hua)電(dian)流(liu)的穩定性。
