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、管體漏磁場差異消(xiao)除方法
不銹鋼(gang)(gang)管橫向缺(que)(que)(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)檢(jian)測系統(tong)(tong)主要(yao)由穿過(guo)式磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈和位于線圈內部的(de)探(tan)頭陣(zhen)列組成(cheng)。在(zai)鋼(gang)(gang)管通過(guo)檢(jian)測系統(tong)(tong)時,探(tan)頭陣(zhen)列中(zhong)(zhong)某一個(ge)傳感(gan)(gan)單(dan)元(yuan)對(dui)局(ju)部缺(que)(que)(que)陷的(de)掃(sao)查(cha)具有(you)隨機性,因此必須保證探(tan)頭中(zhong)(zhong)所有(you)傳感(gan)(gan)單(dan)元(yuan)掃(sao)查(cha)同尺(chi)寸(cun)(cun)缺(que)(que)(que)陷時獲得相同的(de)檢(jian)測信號(hao)。當(dang)鋼(gang)(gang)管高(gao)速運(yun)行時,感(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場會(hui)使鋼(gang)(gang)管磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)狀(zhuang)態呈現不均勻,離開區磁(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應強度(du)大于進入區磁(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應強度(du)。如圖5-18所示,檢(jian)測區域(yu)內依(yi)次(ci)分布(bu)四(si)個(ge)尺(chi)寸(cun)(cun)相同的(de)橫向缺(que)(que)(que)陷,其中(zhong)(zhong)C2和C21位于進入區,和位于離開區。當(dang)鋼(gang)(gang)管運(yun)行速度(du)較(jiao)低時,感(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場對(dui)鋼(gang)(gang)管磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)狀(zhuang)態的(de)影響(xiang)可以(yi)忽略。此時,磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)場關于線圈中(zhong)(zhong)心對(dui)稱分布(bu),檢(jian)測區域(yu)內鋼(gang)(gang)管磁(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應強度(du)差(cha)異較(jiao)小,C2、C21、C22和C23生(sheng)的(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場強度(du)B2、B21、B22和B23基本相同。

隨(sui)著檢測速度的(de)不斷提高,不銹鋼管離(li)開(kai)區(qu)(qu)(qu)磁感應強(qiang)度逐漸(jian)大(da)(da)于進入區(qu)(qu)(qu),從而導致位于離(li)開(kai)區(qu)(qu)(qu)的(de)缺(que)(que)陷漏(lou)磁場強(qiang)度大(da)(da)于位于進入區(qu)(qu)(qu)的(de)缺(que)(que)陷漏(lou)磁場強(qiang)度,感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場造成處于不(bu)同空間位置對應傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器單元檢(jian)測到(dao)了不(bu)一(yi)致的(de)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場信(xin)號。消(xiao)(xiao)除(chu)管(guan)體(ti)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場差(cha)異有(you)兩種途徑:一(yi)方面(mian)(mian),可以通(tong)過(guo)消(xiao)(xiao)除(chu)鋼(gang)管(guan)中(zhong)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)來(lai)消(xiao)(xiao)除(chu)磁(ci)(ci)化狀(zhuang)態的(de)差(cha)異;另(ling)一(yi)方面(mian)(mian),還可采取修正傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)單元的(de)增益使檢(jian)測信(xin)號達(da)到(dao)一(yi)致。由于鋼(gang)管(guan)內產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)無(wu)法消(xiao)(xiao)除(chu),為(wei)此,提(ti)出通(tong)過(guo)修正陣列(lie)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)單元增益來(lai)消(xiao)(xiao)除(chu)同尺寸缺(que)陷(xian)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)漏(lou)磁(ci)(ci)信(xin)號差(cha)異,如圖5-19所(suo)示。

在不銹(xiu)鋼管中部刻(ke)制標(biao)(biao)定圓環作為(wei)標(biao)(biao)定信號的(de)管體漏磁場(chang)差異(yi)消除方法示意圖源,將鋼管以穩定速度依次通過n個檢測(ce)傳感器單元S1、S2、S,時,圓環產生的(de)漏磁場(chang)信號分(fen)別(bie)為(wei)設陣列傳感器單元增益修正(zheng)參(can)數分(fen)別(bie)為(wei)a1、a2、、a;、、an,且Vs為(wei)標(biao)(biao)定參(can)考幅0"SA值(zhi)。進一(yi)步可獲得陣列傳感單元增益修正(zheng)參(can)數。
在(zai)基于陣(zhen)列傳(chuan)感(gan)(gan)單(dan)元(yuan)增益(yi)修正的(de)(de)(de)(de)管(guan)體漏磁場(chang)(chang)差(cha)異(yi)消(xiao)除方法中,刻制(zhi)有(you)標定(ding)(ding)圓環(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)管(guan)以穩定(ding)(ding)速(su)度通過檢(jian)測(ce)探頭時,標定(ding)(ding)信號源(yuan)(yuan)具(ju)有(you)單(dan)一(yi)性(xing)(xing)并能夠一(yi)次性(xing)(xing)遍歷每個傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)單(dan)元(yuan)。由于感(gan)(gan)生渦流(liu)磁場(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)作用使得管(guan)體形成(cheng)了非均勻的(de)(de)(de)(de)磁感(gan)(gan)應強(qiang)度,從而導致圓環(huan)(huan)在(zai)經過不(bu)同(tong)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)單(dan)元(yuan)時產(chan)生的(de)(de)(de)(de)漏磁信號幅值存在(zai)差(cha)異(yi)。在(zai)對自然管(guan)進(jin)行檢(jian)測(ce)之前(qian),先利用帶有(you)標定(ding)(ding)圓環(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)樣管(guan)對傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)單(dan)元(yuan)增益(yi)進(jin)行修正,并且必須保證鋼(gang)管(guan)檢(jian)測(ce)速(su)度與標定(ding)(ding)速(su)度相同(tong)。最終,采用標定(ding)(ding)圓環(huan)(huan)作為勵磁源(yuan)(yuan)來修正傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)單(dan)元(yuan)的(de)(de)(de)(de)增益(yi),可有(you)效消(xiao)除同(tong)尺寸(cun)缺陷在(zai)管(guan)體不(bu)同(tong)位置(zhi)處(chu)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)檢(jian)測(ce)信號差(cha)異(yi)。
二、管(guan)端漏磁場差(cha)異消除方法
感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)場(chang)對鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)端(duan)(duan)磁(ci)化狀態的影響(xiang)主要來自鋼管(guan)(guan)中(zhong)產生(sheng)(sheng)(sheng)的感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)和(he)磁(ci)化線(xian)(xian)圈產生(sheng)(sheng)(sheng)的感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu),因(yin)此,消除管(guan)(guan)端(duan)(duan)缺陷漏磁(ci)場(chang)差異(yi)包括兩個方(fang)(fang)面內(nei)容:一方(fang)(fang)面需(xu)要消除當鋼管(guan)(guan)端(duan)(duan)部(bu)進入和(he)離開(kai)磁(ci)化線(xian)(xian)圈時由于(yu)磁(ci)通(tong)量劇烈(lie)變化而(er)在線(xian)(xian)圈中(zhong)產生(sheng)(sheng)(sheng)的感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu);另一方(fang)(fang)面需(xu)要消除當鋼管(guan)(guan)端(duan)(duan)部(bu)與(yu)磁(ci)化線(xian)(xian)圈耦合時僅(jin)存在單一方(fang)(fang)向感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)磁(ci)場(chang)的影響(xiang)。
感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)會引(yin)起(qi)(qi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)磁(ci)(ci)化狀(zhuang)態(tai)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)變化,進一步(bu)導(dao)致位于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)頭(tou)(tou)、管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)和(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)尾的(de)(de)具有相同(tong)尺寸的(de)(de)缺(que)陷(xian)產(chan)生(sheng)(sheng)不同(tong)的(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強度(du)。如(ru)圖5-20所示(shi)(shi),在(zai)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)作(zuo)用(yong)下,位于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)頭(tou)(tou)、管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)和(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)尾處(chu)的(de)(de)缺(que)陷(xian)C1C2和(he)C3產(chan)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)Bc1、Bc2和(he)Bc3的(de)(de)強度(du)依次增(zeng)大,為消除感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)引(yin)起(qi)(qi)的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異,將感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)影響(xiang)由(you)(you)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)本體(ti)(ti)轉移(yi)到延(yan)伸(shen)區內。如(ru)圖5-21所示(shi)(shi),在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)部(bu)補充鐵(tie)磁(ci)(ci)性物質,使鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)整體(ti)(ti)長度(du)向(xiang)(xiang)兩端(duan)(duan)(duan)延(yan)伸(shen),從而在(zai)端(duan)(duan)(duan)部(bu)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)電磁(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應現象將轉移(yi)到延(yan)伸(shen)區內。由(you)(you)于(yu)延(yan)伸(shen)區的(de)(de)存在(zai),當鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)部(bu)進入和(he)離開磁(ci)(ci)化線(xian)圈時,磁(ci)(ci)化線(xian)圈內部(bu)磁(ci)(ci)介質總量已基本進入穩定(ding)狀(zhuang)態(tai),線(xian)圈磁(ci)(ci)通量保持恒定(ding)而不會產(chan)生(sheng)(sheng)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流;由(you)(you)于(yu)在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)進入區和(he)離開區同(tong)時產(chan)生(sheng)(sheng)反(fan)向(xiang)(xiang)的(de)(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang),從而減弱了單一方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)劇烈影響(xiang)。將鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)部(bu)進行延(yan)伸(shen)之(zhi)后,管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)缺(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異與管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)相似,僅存在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)進入區和(he)離開區產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang),因(yin)此可采(cai)用(yong)管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)缺(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異消除方(fang)(fang)法進一步(bu)處(chu)理。


圖(tu)5-22所示為含有延伸導磁極(ji)靴(xue)的鋼管(guan)自(zi)動化(hua)漏磁檢(jian)測(ce)設備,主要(yao)包(bao)括雙層磁化(hua)線圈、管(guan)頭延伸極(ji)靴(xue)、管(guan)尾延伸極(ji)靴(xue)、磁化(hua)回路以及探頭陣列等。

當(dang)(dang)鋼管(guan)管(guan)頭進入檢(jian)測區域時(shi),管(guan)頭與管(guan)頭導磁(ci)(ci)(ci)延伸極靴形成對接(jie),此(ci)時(shi)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈內(nei)部鐵磁(ci)(ci)(ci)性物質(zhi)總量變(bian)化(hua)緩(huan)慢(man),線(xian)圈的磁(ci)(ci)(ci)通(tong)總量基(ji)本保持(chi)不(bu)變(bian),從而極大(da)地(di)削弱了磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈中(zhong)產(chan)生的感生電流(liu),如圖(tu)5-23所示。同(tong)樣,當(dang)(dang)不(bu)銹鋼管(guan)管(guan)尾(wei)離(li)開檢(jian)測區域時(shi),其與管(guan)尾(wei)導磁(ci)(ci)(ci)延伸極靴對接(jie),此(ci)時(shi),磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈中(zhong)產(chan)生的感生電流(liu)也將(jiang)大(da)大(da)削弱,如圖(tu)5-24所示。

對(dui)(dui)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)整體同尺寸缺(que)陷(xian)(xian)產(chan)生(sheng)的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)強度(du)差異而言,感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)對(dui)(dui)鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)端(duan)缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)影響(xiang)遠大(da)于(yu)管(guan)(guan)體。一方面(mian),由(you)于(yu)管(guan)(guan)端(duan)進入(ru)和離開(kai)磁(ci)(ci)化線(xian)(xian)圈(quan)時,劇烈(lie)的(de)(de)磁(ci)(ci)通量變化會在線(xian)(xian)圈(quan)中產(chan)生(sheng)較大(da)的(de)(de)感(gan)生(sheng)電(dian)流;另(ling)一方面(mian),由(you)于(yu)僅(jin)在鋼(gang)管(guan)(guan)進入(ru)區(qu)(qu)或者離開(kai)區(qu)(qu)產(chan)生(sheng)單一方向的(de)(de)感(gan)生(sheng)渦(wo)流,相應(ying)的(de)(de)感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)將在管(guan)(guan)頭減弱并在管(guan)(guan)尾增強缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)。施加延伸極靴(xue)后將鋼(gang)管(guan)(guan)端(duan)部(bu)的(de)(de)電(dian)磁(ci)(ci)感(gan)應(ying)作用(yong)轉(zhuan)移到延伸區(qu)(qu),從而可有(you)效削(xue)弱感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)對(dui)(dui)鋼(gang)管(guan)(guan)端(duan)部(bu)缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)影響(xiang)。
建立EMT-P48/180 不銹鋼(gang)管(guan)高(gao)速(su)漏磁(ci)檢測(ce)系(xi)(xi)統(tong)(tong),如(ru)圖(tu)5-25所(suo)示。鋼(gang)管(guan)漏磁(ci)檢測(ce)系(xi)(xi)統(tong)(tong)包(bao)括輸(shu)(shu)送輥道(dao)、磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)、磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)和(he)探(tan)頭(tou)(tou)信(xin)號系(xi)(xi)統(tong)(tong)等(deng)。圖(tu)5-26所(suo)示為輸(shu)(shu)送輥道(dao),在變壓器(qi)控制下實(shi)現變速(su)輸(shu)(shu)出。圖(tu)5-27所(suo)示的(de)磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)具有(you)恒壓和(he)恒流(liu)(liu)(liu)(liu)兩種功能模式(shi),當采用恒壓模式(shi)時(shi),磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)中通過的(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)為初始(shi)磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)與線(xian)圈(quan)感(gan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)疊加之和(he);如(ru)將磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)設置為恒流(liu)(liu)(liu)(liu)模式(shi),電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)內部(bu)的(de)穩流(liu)(liu)(liu)(liu)模塊電(dian)(dian)(dian)路將對線(xian)圈(quan)感(gan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)進行補(bu)償,從而保證線(xian)圈(quan)中通過的(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)值始(shi)終保持不變。磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)的(de)內徑、外徑和(he)厚度(du)分(fen)別為400mm、800mm和(he)300mm,線(xian)圈(quan)總匝(za)數為5000匝(za)。圖(tu)5-28所(suo)示為探(tan)頭(tou)(tou)系(xi)(xi)統(tong)(tong),實(shi)現鋼(gang)管(guan)周向(xiang)360°全(quan)覆蓋檢測(ce)。

首先,分(fen)析(xi)磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)中(zhong)產生的感(gan)生電(dian)流與鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)運(yun)動速(su)度關(guan)系。將磁(ci)化(hua)電(dian)源設置為(wei)恒壓模式,電(dian)壓設定為(wei)20V,當磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)中(zhong)沒有鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)時,線(xian)圈(quan)內(nei)部(bu)(bu)電(dian)流為(wei)19A。管(guan)(guan)端(duan)缺陷漏(lou)磁(ci)場差異測試(shi)樣管(guan)(guan)如圖5-29所示,在樣管(guan)(guan)兩端(duan)及中(zhong)部(bu)(bu)刻制三個(ge)尺寸(cun)相同的圓環(huan)缺陷。如圖5-26所示,利用變(bian)頻(pin)輸送輥道驅動鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)分(fen)別以速(su)度1.0m/s、1.3m/1.61.9m2.2m/s、2.5m/s通(tong)過漏(lou)磁(ci)檢(jian)測設備。當鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)體和管(guan)(guan)尾分(fen)別通(tong)過磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)時,測量(liang)線(xian)圈(quan)中(zhong)通(tong)過的電(dian)流值,獲得磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)內(nei)部(bu)(bu)通(tong)過電(dian)流與運(yun)行速(su)度關(guan)系曲線(xian),如圖5-30所示。

從圖(tu)(tu)5-30中(zhong)可以看出,當不(bu)銹鋼管(guan)(guan)(guan)不(bu)同部位運動至磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)中(zhong)時,磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)內部通過電(dian)(dian)流(liu)幅值差異較大(da):管(guan)(guan)(guan)尾(wei)處(chu)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)內部電(dian)(dian)流(liu)最大(da),管(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)次(ci)之,管(guan)(guan)(guan)頭(tou)最弱;并(bing)且(qie),隨著鋼管(guan)(guan)(guan)運行速度不(bu)斷(duan)(duan)提升(sheng),管(guan)(guan)(guan)頭(tou)處(chu)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)內部電(dian)(dian)流(liu)不(bu)斷(duan)(duan)減小,管(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)基本(ben)不(bu)變(bian),管(guan)(guan)(guan)尾(wei)處(chu)電(dian)(dian)流(liu)不(bu)斷(duan)(duan)增加,試驗結果與圖(tu)(tu)5-18所示(shi)的仿(fang)真(zhen)結論吻合。鋼管(guan)(guan)(guan)在進入和(he)離開磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)時,線(xian)(xian)(xian)圈(quan)磁(ci)(ci)(ci)通總量(liang)發生(sheng)(sheng)劇烈變(bian)化(hua)(hua)(hua)而在其中(zhong)產生(sheng)(sheng)感(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)流(liu)。當管(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)通過磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)時,由于線(xian)(xian)(xian)圈(quan)中(zhong)磁(ci)(ci)(ci)通量(liang)基本(ben)不(bu)變(bian)而無感(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)流(liu)產生(sheng)(sheng)。
進(jin)一步分析感生磁場(chang)對缺(que)陷(xian)(xian)(xian)漏(lou)磁場(chang)的影響。在恒壓模式下(xia),對處(chu)(chu)于管頭(tou)、管體和管尾的圓環(huan)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)進(jin)行檢測(ce),當鋼管運(yun)行速(su)度為1.0m/s時(shi)檢測(ce)信號如(ru)圖(tu)5-31所示。從圖(tu)中(zhong)可以(yi)看出(chu),不同位(wei)置(zhi)處(chu)(chu)的圓環(huan)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)產生的信號幅(fu)值(zhi)不同,其中(zhong)管尾處(chu)(chu)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)幅(fu)值(zhi)最(zui)大,管體次之,管頭(tou)處(chu)(chu)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)信號最(zui)小。

在恒(heng)壓模(mo)式(shi)下,同尺(chi)寸缺陷多樣漏磁(ci)場產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)源(yuan)包括(kuo)磁(ci)化(hua)線圈(quan)中(zhong)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流和鋼管中(zhong)的感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流。為(wei)單(dan)獨分析鋼管中(zhong)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流對(dui)缺陷漏磁(ci)場的影響,可將磁(ci)化(hua)電(dian)源(yuan)設置為(wei)恒(heng)流模(mo)式(shi)以(yi)消除(chu)磁(ci)化(hua)線圈(quan)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流的影響。分別在恒(heng)壓和恒(heng)流兩(liang)種模(mo)式(shi)下對(dui)樣管缺陷進(jin)行(xing)檢測(ce)(ce),樣管分別以(yi)速度1.0m/s、1.3m/1.6m/s、1.9m/s、2.2m/s和2.5m/s通(tong)過檢測(ce)(ce)設備(bei)并記(ji)錄缺陷漏磁(ci)信(xin)號(hao)(hao)幅值,最終(zhong)獲得不同位置圓環缺陷檢測(ce)(ce)信(xin)號(hao)(hao)幅值與運行(xing)速度的關系曲線,如圖5-32所示。

從(cong)圖5-32中可以看出,當(dang)磁(ci)化電源設(she)置(zhi)(zhi)為恒壓模(mo)式(shi)(shi)時,管(guan)(guan)尾缺(que)(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)最(zui)強(qiang),管(guan)(guan)體(ti)(ti)次之(zhi),管(guan)(guan)頭(tou)(tou)缺(que)(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)最(zui)弱(ruo);隨(sui)著(zhu)檢(jian)測速(su)度(du)的提高,管(guan)(guan)頭(tou)(tou)缺(que)(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅值不(bu)斷減(jian)弱(ruo),管(guan)(guan)體(ti)(ti)基本(ben)不(bu)變,管(guan)(guan)尾逐漸增(zeng)(zeng)加,三者幅值差異(yi)逐漸增(zeng)(zeng)大。將磁(ci)化電源設(she)置(zhi)(zhi)為恒流(liu)模(mo)式(shi)(shi)消除磁(ci)化線圈(quan)感生電流(liu)影(ying)響之(zhi)后,同樣(yang),管(guan)(guan)尾缺(que)(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)最(zui)強(qiang),管(guan)(guan)體(ti)(ti)其次,管(guan)(guan)頭(tou)(tou)最(zui)弱(ruo)。當(dang)鋼管(guan)(guan)運行速(su)度(du)相(xiang)(xiang)同時,與(yu)恒壓模(mo)式(shi)(shi)相(xiang)(xiang)比,不(bu)同位置(zhi)(zhi)缺(que)(que)(que)陷(xian)在恒流(liu)模(mo)式(shi)(shi)下產(chan)生的檢(jian)測信(xin)(xin)號(hao)差異(yi)更小(xiao)。
從圖5-32中還(huan)可(ke)以看出,感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)場在(zai)管端(duan)引(yin)起的缺陷漏(lou)磁(ci)場差(cha)異(yi)遠大(da)(da)于管體(ti);線圈(quan)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)磁(ci)場引(yin)起的管端(duan)缺陷漏(lou)磁(ci)場差(cha)異(yi)大(da)(da)于鋼(gang)管感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流(liu)(liu)(liu)磁(ci)場;在(zai)管體(ti)處磁(ci)化(hua)線圈(quan)中幾乎(hu)不產生(sheng)(sheng)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu),管體(ti)缺陷漏(lou)磁(ci)場差(cha)異(yi)源主要(yao)來自不銹鋼(gang)管中產生(sheng)(sheng)的感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流(liu)(liu)(liu)。
根據(ju)圖(tu)5-22所(suo)(suo)示(shi)(shi)的(de)設備方案制(zhi)作了相應的(de)管(guan)端延伸(shen)(shen)導磁(ci)極(ji)靴(xue),如圖(tu)5-33所(suo)(suo)示(shi)(shi)。將延伸(shen)(shen)極(ji)靴(xue)固(gu)定在(zai)橫向磁(ci)化線(xian)圈上,在(zai)完全相同的(de)條件下進行(xing)測(ce)試,獲得在(zai)恒壓模(mo)式下磁(ci)化線(xian)圈內(nei)部(bu)通過(guo)電流與運行(xing)速(su)度的(de)關系曲線(xian),如圖(tu)5-34所(suo)(suo)示(shi)(shi)。

從(cong)圖5-34中可以看(kan)出,磁(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)電(dian)流(liu)(liu)(liu)幅值變化(hua)規律(lv)與(yu)未(wei)施加延伸極靴(xue)(xue)時(shi)相同(tong),仍然是(shi)管頭處電(dian)流(liu)(liu)(liu)幅值最小,管體基本不變,而管尾處電(dian)流(liu)(liu)(liu)幅值最大,并且隨(sui)著運行速度(du)(du)的增加,差(cha)異(yi)逐(zhu)漸增大。但是(shi),延伸極靴(xue)(xue)極大地削弱了磁(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)中產生(sheng)的感生(sheng)電(dian)流(liu)(liu)(liu),與(yu)未(wei)施加延伸極靴(xue)(xue)相比(bi),當運行速度(du)(du)為(wei)2.5m/s時(shi),管頭處線圈(quan)(quan)電(dian)流(liu)(liu)(liu)由10.2A上(shang)升至16.2A,管尾處線圈(quan)(quan)電(dian)流(liu)(liu)(liu)由25.8A降為(wei)21.9A。

同樣(yang),將(jiang)磁(ci)化電源(yuan)設置為恒壓和恒流兩種模式,在施加延(yan)伸極靴的情(qing)況下,對樣(yang)管(guan)上(shang)不同位置圓(yuan)環缺陷進行(xing)檢測,獲得(de)相應漏磁(ci)檢測信號幅值與運行(xing)速度的關系曲線,如圖5-35所示(shi)。

從圖5-35中(zhong)可以看出,一方面,施加延(yan)伸極(ji)靴(xue)(xue)(xue)之后缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)變化(hua)規(gui)律與未施加極(ji)靴(xue)(xue)(xue)時相同。感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場造成管(guan)(guan)尾(wei)圓環缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)強度最(zui)高,管(guan)(guan)體次之,而(er)管(guan)(guan)頭(tou)缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)強度最(zui)低,并且磁(ci)(ci)化(hua)線圈感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流(liu)對管(guan)(guan)端缺(que)陷檢測信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)影響大于鋼(gang)管(guan)(guan)中(zhong)的(de)(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流(liu)。另一方面,由于延(yan)伸導(dao)磁(ci)(ci)極(ji)靴(xue)(xue)(xue)的(de)(de)作用,感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場對端部缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場的(de)(de)影響由鋼(gang)管(guan)(guan)本體轉移到(dao)延(yan)伸極(ji)靴(xue)(xue)(xue)上,從而(er)有效(xiao)削弱(ruo)了管(guan)(guan)端缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)差異。此外,由于延(yan)伸極(ji)靴(xue)(xue)(xue)降低了整個磁(ci)(ci)化(hua)回路的(de)(de)磁(ci)(ci)阻,故(gu)從整體上增強了所有缺(que)陷的(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)幅值。
為分(fen)析(xi)比較(jiao)延伸(shen)導磁(ci)極(ji)靴(xue)(xue)的(de)缺陷(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)(chang)差(cha)(cha)異(yi)消(xiao)除(chu)效果,分(fen)別計算不同(tong)(tong)運行速(su)度下鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)端圓(yuan)環缺陷(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)(chang)檢(jian)測(ce)信號(hao)的(de)幅(fu)值差(cha)(cha)異(yi),見表5-1。從(cong)表中(zhong)可(ke)以(yi)看出(chu),延伸(shen)極(ji)靴(xue)(xue)可(ke)有效消(xiao)除(chu)感(gan)生(sheng)磁(ci)場(chang)(chang)引起(qi)的(de)同(tong)(tong)尺寸缺陷(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)(chang)差(cha)(cha)異(yi)。當鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)運行速(su)度為2.5m/s時(shi),磁(ci)化(hua)電源設置為恒流模式并施加延伸(shen)極(ji)靴(xue)(xue)時(shi),感(gan)生(sheng)磁(ci)場(chang)(chang)引起(qi)的(de)不同(tong)(tong)位(wei)置同(tong)(tong)尺寸缺陷(xian)(xian)檢(jian)測(ce)信號(hao)差(cha)(cha)異(yi)為0.45dB,已能滿足鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)檢(jian)測(ce)要求(qiu)。因(yin)此,在不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)漏(lou)(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)過(guo)程(cheng)中(zhong),可(ke)根據(ju)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)外徑(jing)制作(zuo)對應尺寸的(de)延伸(shen)導磁(ci)極(ji)靴(xue)(xue),從(cong)而可(ke)消(xiao)除(chu)由(you)于感(gan)生(sheng)磁(ci)場(chang)(chang)帶來的(de)管(guan)(guan)端缺陷(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)(chang)差(cha)(cha)異(yi)。

當不銹鋼管管體通過磁(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)時,缺(que)陷漏磁(ci)(ci)場(chang)差異主要受(shou)鋼管感(gan)生(sheng)渦(wo)流磁(ci)(ci)場(chang)的影響。由于進入(ru)區(qu)感(gan)生(sheng)渦(wo)流磁(ci)(ci)場(chang)與原始磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)方(fang)向相(xiang)(xiang)反(fan),而(er)在(zai)離開區(qu)兩者方(fang)向相(xiang)(xiang)同,因此感(gan)生(sheng)渦(wo)流造成磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)分布不均(jun)勻,進而(er)引起缺(que)陷漏磁(ci)(ci)場(chang)差異。
為(wei)(wei)消(xiao)除感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)場引起的(de)(de)管(guan)(guan)體(ti)同尺寸缺陷漏(lou)磁(ci)場差(cha)異,以(yi)圓(yuan)環(huan)(huan)作為(wei)(wei)標(biao)定信(xin)號(hao)(hao)源對陣列(lie)傳(chuan)感(gan)(gan)單(dan)元增益(yi)(yi)進(jin)(jin)行修(xiu)正(zheng),樣(yang)管(guan)(guan)如(ru)圖(tu)5-36所(suo)(suo)示(shi)。檢測信(xin)號(hao)(hao)系統共(gong)32個(ge)通(tong)(tong)道(dao),初(chu)始采集時各(ge)通(tong)(tong)道(dao)增益(yi)(yi)統一(yi)設(she)置為(wei)(wei)200,如(ru)圖(tu)5-37所(suo)(suo)示(shi)。當樣(yang)管(guan)(guan)以(yi)速(su)度(du)1.0m/s通(tong)(tong)過檢測探(tan)頭(tou)時,獲得編號(hao)(hao)25~32八(ba)個(ge)通(tong)(tong)道(dao)缺陷漏(lou)磁(ci)信(xin)號(hao)(hao)波形,如(ru)圖(tu)5-38所(suo)(suo)示(shi),其中每一(yi)條(tiao)曲線代表一(yi)個(ge)通(tong)(tong)道(dao)。從圖(tu)中可(ke)以(yi)看出,標(biao)定圓(yuan)環(huan)(huan)在各(ge)傳(chuan)感(gan)(gan)單(dan)元中產生(sheng)(sheng)的(de)(de)漏(lou)磁(ci)信(xin)號(hao)(hao)幅值不同。進(jin)(jin)一(yi)步,將目(mu)標(biao)信(xin)號(hao)(hao)幅值Vs設(she)置為(wei)(wei)90,根(gen)據式(5-12)算法獲得各(ge)通(tong)(tong)道(dao)的(de)(de)修(xiu)正(zheng)參數,如(ru)圖(tu)5-39所(suo)(suo)示(shi)。將標(biao)定圓(yuan)環(huan)(huan)再次(ci)以(yi)相同速(su)度(du)通(tong)(tong)過橫向檢測系統時獲得如(ru)圖(tu)5-40所(suo)(suo)示(shi)的(de)(de)檢測信(xin)號(hao)(hao),其中一(yi)條(tiao)曲線為(wei)(wei)一(yi)個(ge)通(tong)(tong)道(dao)。從圖(tu)中可(ke)以(yi)看出,經過增益(yi)(yi)修(xiu)正(zheng)之后,各(ge)通(tong)(tong)道(dao)之間的(de)(de)缺陷信(xin)號(hao)(hao)差(cha)異基(ji)本得到消(xiao)除。



當不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)通過磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時會產生兩種電磁(ci)(ci)感(gan)應現象:一(yi)方(fang)面,鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)電介質切割(ge)磁(ci)(ci)力(li)線(xian)而產生感(gan)生渦流(liu);另一(yi)方(fang)面,磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)由于內(nei)部(bu)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)磁(ci)(ci)介質總量發生變化(hua)而產生感(gan)生電流(liu)。鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)感(gan)生渦流(liu)和線(xian)圈(quan)(quan)感(gan)生電流(liu)產生的(de)磁(ci)(ci)場會改變磁(ci)(ci)化(hua)場的(de)強度(du)與分布(bu),進一(yi)步改變鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)的(de)磁(ci)(ci)化(hua)狀態(tai),最終導致不(bu)同位置的(de)同尺寸缺(que)陷產生不(bu)同的(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場。可得出以下(xia)結論:
1. 不銹鋼(gang)管電(dian)介質通過(guo)磁(ci)(ci)化(hua)線圈時,在進入(ru)區(qu)內形成與原(yuan)始磁(ci)(ci)化(hua)電(dian)流(liu)方向相(xiang)反(fan)的感(gan)生(sheng)(sheng)渦流(liu);在離開區(qu)形成與原(yuan)始磁(ci)(ci)化(hua)電(dian)流(liu)方向相(xiang)同的感(gan)生(sheng)(sheng)渦流(liu);在中間區(qu)域基(ji)本沒有感(gan)生(sheng)(sheng)渦流(liu)產(chan)生(sheng)(sheng)。
2. 當(dang)(dang)不銹鋼管(guan)管(guan)頭(tou)進入磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)時,線(xian)(xian)圈(quan)中形成(cheng)與原(yuan)始磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)流方(fang)向相(xiang)反(fan)的感生(sheng)電(dian)(dian)流;隨著鋼管(guan)進一步深入磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan),當(dang)(dang)管(guan)體通過磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)時,線(xian)(xian)圈(quan)中無(wu)感生(sheng)電(dian)(dian)流產(chan)(chan)生(sheng);當(dang)(dang)管(guan)尾離開磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)時,線(xian)(xian)圈(quan)中無(wu)感生(sheng)電(dian)(dian)流產(chan)(chan)生(sheng);當(dang)(dang)管(guan)尾離開磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)時,線(xian)(xian)圈(quan)中產(chan)(chan)生(sheng)與原(yuan)始磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)流方(fang)向相(xiang)同的感生(sheng)電(dian)(dian)流。
3. 管體同尺寸缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)差異(yi)主(zhu)要(yao)來自鋼管內部的(de)感生(sheng)渦流磁(ci)(ci)場(chang)的(de)影響。在進入(ru)區(qu),感生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)與原(yuan)始磁(ci)(ci)化場(chang)方(fang)向相反;在離開區(qu),感生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)與原(yuan)始磁(ci)(ci)化場(chang)方(fang)向相同。從而使(shi)得(de)鋼管離開區(qu)磁(ci)(ci)感應強度(du)高于(yu)進入(ru)區(qu),最(zui)終導致(zhi)位于(yu)離開區(qu)的(de)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)強度(du)高于(yu)進入(ru)區(qu)的(de)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)強度(du)。
4. 管(guan)(guan)(guan)端同尺寸缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異同時受到鋼管(guan)(guan)(guan)內(nei)部感(gan)(gan)生(sheng)渦(wo)(wo)流和(he)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)(gan)生(sheng)電流的(de)影響。當(dang)鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)進入磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)時,鋼管(guan)(guan)(guan)內(nei)部感(gan)(gan)生(sheng)渦(wo)(wo)流和(he)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)(gan)生(sheng)電流產(chan)生(sheng)的(de)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)均與原始磁(ci)(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)(chang)方向相反(fan),從而(er)(er)降(jiang)低了(le)鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應強(qiang)度(du);當(dang)管(guan)(guan)(guan)尾(wei)離開(kai)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)時,鋼管(guan)(guan)(guan)內(nei)部感(gan)(gan)生(sheng)渦(wo)(wo)流和(he)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)(gan)生(sheng)電流產(chan)生(sheng)的(de)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)均與原始磁(ci)(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)(chang)方向相同,從而(er)(er)增強(qiang)了(le)管(guan)(guan)(guan)尾(wei)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應強(qiang)度(du)。最(zui)終,感(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)導致位于鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)(guan)體和(he)管(guan)(guan)(guan)尾(wei)處(chu)的(de)同尺寸缺(que)陷形成了(le)依次增加(jia)的(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強(qiang)度(du)。
5. 為實現高速運行時不(bu)銹鋼管(guan)同(tong)尺(chi)寸(cun)缺(que)陷的一致(zhi)性檢(jian)測與評價,基于陣(zhen)列傳(chuan)感單元增益修正和延伸導磁極靴(xue)的檢(jian)測方法可消除同(tong)尺(chi)寸(cun)缺(que)陷漏(lou)磁場(chang)差異,使(shi)得同(tong)尺(chi)寸(cun)缺(que)陷在管(guan)體和管(guan)端處產生(sheng)相同(tong)的漏(lou)磁檢(jian)測信(xin)號。
6. 此外,在研究磁化(hua)(hua)線圈內部感生電(dian)(dian)(dian)流(liu)形成機制及變化(hua)(hua)規律的(de)基礎(chu)上,可(ke)采(cai)取在管頭(tou)處提(ti)前增加磁化(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)流(liu)并在管尾處提(ti)前減小磁化(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)控制方式,用于抵消線圈中的(de)感生電(dian)(dian)(dian)流(liu),從而可(ke)有效提(ti)高磁化(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)穩定性。

