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、管體漏磁場差異消除(chu)方法
不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)橫(heng)向缺陷漏(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)系(xi)統主要由穿過(guo)式磁(ci)(ci)化線圈和位(wei)于(yu)線圈內部的(de)探頭陣(zhen)列組成(cheng)。在鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)通過(guo)檢(jian)測(ce)(ce)系(xi)統時(shi)(shi)(shi)，探頭陣(zhen)列中(zhong)某一個傳感(gan)單元(yuan)對(dui)局(ju)部缺陷的(de)掃查具有隨機性，因此(ci)必須(xu)保(bao)證(zheng)探頭中(zhong)所有傳感(gan)單元(yuan)掃查同尺(chi)寸(cun)(cun)缺陷時(shi)(shi)(shi)獲得相同的(de)檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號。當(dang)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)高速運行(xing)時(shi)(shi)(shi)，感(gan)生磁(ci)(ci)場會使鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)化狀(zhuang)(zhuang)態呈現不均勻(yun)，離開區(qu)磁(ci)(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度(du)大于(yu)進入區(qu)磁(ci)(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度(du)。如圖5-18所示，檢(jian)測(ce)(ce)區(qu)域內依次分布四個尺(chi)寸(cun)(cun)相同的(de)橫(heng)向缺陷，其中(zhong)C2和C21位(wei)于(yu)進入區(qu)，和位(wei)于(yu)離開區(qu)。當(dang)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)運行(xing)速度(du)較(jiao)(jiao)低時(shi)(shi)(shi)，感(gan)生磁(ci)(ci)場對(dui)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)化狀(zhuang)(zhuang)態的(de)影響(xiang)可以(yi)忽略。此(ci)時(shi)(shi)(shi)，磁(ci)(ci)化場關于(yu)線圈中(zhong)心對(dui)稱分布，檢(jian)測(ce)(ce)區(qu)域內鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度(du)差異較(jiao)(jiao)小，C2、C21、C22和C23生的(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度(du)B2、B21、B22和B23基本(ben)相同。
隨著檢測速度(du)(du)的(de)不斷提高，不銹鋼管離開(kai)區(qu)(qu)磁(ci)感應強度(du)(du)逐漸大于(yu)進(jin)入區(qu)(qu)，從(cong)而導致位(wei)于(yu)離開(kai)區(qu)(qu)的(de)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場強度(du)(du)大于(yu)位(wei)于(yu)進(jin)入區(qu)(qu)的(de)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場強度(du)(du)，感生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)造成處于(yu)(yu)不同空間位置對應傳(chuan)(chuan)感器(qi)單(dan)元檢測到了不一(yi)(yi)致的缺陷漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)信(xin)(xin)號(hao)(hao)。消除(chu)(chu)管體(ti)缺陷漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)差(cha)異有(you)兩種(zhong)途徑：一(yi)(yi)方(fang)面(mian)，可(ke)(ke)以通過消除(chu)(chu)鋼(gang)管中的感生(sheng)渦流來消除(chu)(chu)磁(ci)(ci)化狀態的差(cha)異；另一(yi)(yi)方(fang)面(mian)，還(huan)可(ke)(ke)采(cai)取修(xiu)正傳(chuan)(chuan)感單(dan)元的增益使(shi)檢測信(xin)(xin)號(hao)(hao)達到一(yi)(yi)致。由(you)于(yu)(yu)鋼(gang)管內產生(sheng)的感生(sheng)渦流無法消除(chu)(chu)，為(wei)此，提出通過修(xiu)正陣(zhen)列傳(chuan)(chuan)感單(dan)元增益來消除(chu)(chu)同尺寸缺陷產生(sheng)的漏(lou)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)(hao)差(cha)異，如(ru)圖5-19所示。
在不銹(xiu)鋼(gang)管中部刻制標定(ding)圓(yuan)環作(zuo)為(wei)(wei)標定(ding)信號(hao)的(de)管體漏磁(ci)場差異消除(chu)方法示意圖(tu)源，將(jiang)鋼(gang)管以穩定(ding)速(su)度(du)依次通(tong)過n個檢測傳(chuan)(chuan)感(gan)器單元S1、S2、S，時，圓(yuan)環產生的(de)漏磁(ci)場信號(hao)分(fen)別為(wei)(wei)設(she)陣列傳(chuan)(chuan)感(gan)器單元增(zeng)益修(xiu)正參數(shu)分(fen)別為(wei)(wei)a1、a2、、a;、、an,且(qie)Vs為(wei)(wei)標定(ding)參考(kao)幅0"SA值。進一步可獲得(de)陣列傳(chuan)(chuan)感(gan)單元增(zeng)益修(xiu)正參數(shu)。
在基于陣列(lie)傳感(gan)單(dan)元(yuan)(yuan)增(zeng)益(yi)(yi)修(xiu)正的(de)(de)(de)管體漏(lou)磁場差(cha)(cha)異(yi)消除方法中，刻(ke)制有標(biao)(biao)定(ding)(ding)圓(yuan)(yuan)環(huan)的(de)(de)(de)鋼管以穩定(ding)(ding)速度通過檢測(ce)探頭時(shi)(shi)，標(biao)(biao)定(ding)(ding)信號(hao)(hao)源具有單(dan)一性(xing)并能(neng)夠一次(ci)性(xing)遍歷每個傳感(gan)器(qi)單(dan)元(yuan)(yuan)。由(you)于感(gan)生(sheng)渦流磁場的(de)(de)(de)作用使(shi)得管體形成(cheng)了非均(jun)勻(yun)的(de)(de)(de)磁感(gan)應強度，從而導(dao)致圓(yuan)(yuan)環(huan)在經過不(bu)同(tong)傳感(gan)器(qi)單(dan)元(yuan)(yuan)時(shi)(shi)產生(sheng)的(de)(de)(de)漏(lou)磁信號(hao)(hao)幅值存在差(cha)(cha)異(yi)。在對(dui)自然管進(jin)行檢測(ce)之前，先利用帶有標(biao)(biao)定(ding)(ding)圓(yuan)(yuan)環(huan)的(de)(de)(de)樣(yang)管對(dui)傳感(gan)器(qi)單(dan)元(yuan)(yuan)增(zeng)益(yi)(yi)進(jin)行修(xiu)正，并且必須(xu)保證鋼管檢測(ce)速度與標(biao)(biao)定(ding)(ding)速度相同(tong)。最終，采用標(biao)(biao)定(ding)(ding)圓(yuan)(yuan)環(huan)作為勵磁源來修(xiu)正傳感(gan)器(qi)單(dan)元(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)增(zeng)益(yi)(yi)，可(ke)有效(xiao)消除同(tong)尺寸缺(que)陷在管體不(bu)同(tong)位置(zhi)處產生(sheng)的(de)(de)(de)檢測(ce)信號(hao)(hao)差(cha)(cha)異(yi)。
二、管端漏磁(ci)場差異消除方法
感生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)場(chang)對鋼(gang)管(guan)管(guan)端(duan)磁(ci)化(hua)狀態的(de)影響主要來(lai)自鋼(gang)管(guan)中(zhong)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)感生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)和(he)磁(ci)化(hua)線圈(quan)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)感生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)，因此，消除(chu)管(guan)端(duan)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)差異包括(kuo)兩個方面(mian)內容：一方面(mian)需要消除(chu)當鋼(gang)管(guan)端(duan)部進入和(he)離開磁(ci)化(hua)線圈(quan)時(shi)(shi)由(you)于磁(ci)通(tong)量(liang)劇烈變化(hua)而在(zai)線圈(quan)中(zhong)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)感生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)；另一方面(mian)需要消除(chu)當鋼(gang)管(guan)端(duan)部與磁(ci)化(hua)線圈(quan)耦合時(shi)(shi)僅存(cun)在(zai)單一方向感生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)磁(ci)場(chang)的(de)影響。
感生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)會引起鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化狀(zhuang)態(tai)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)變化，進(jin)(jin)(jin)一(yi)步導致(zhi)位于鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)和(he)(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)尾的(de)(de)(de)(de)具有相(xiang)同尺寸的(de)(de)(de)(de)缺(que)陷(xian)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強度。如圖(tu)5-20所(suo)示(shi)，在(zai)(zai)(zai)感生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)作用下，位于鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)和(he)(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)尾處的(de)(de)(de)(de)缺(que)陷(xian)C1C2和(he)(he)C3產(chan)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)Bc1、Bc2和(he)(he)Bc3的(de)(de)(de)(de)強度依次增大，為消除(chu)感生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)引起的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差(cha)異，將(jiang)感生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)由鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)本(ben)體(ti)轉(zhuan)移到延伸區(qu)內。如圖(tu)5-21所(suo)示(shi)，在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)部(bu)補充鐵磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)性物質(zhi)，使鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)整體(ti)長度向兩端(duan)(duan)延伸，從而(er)(er)在(zai)(zai)(zai)端(duan)(duan)部(bu)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)電磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)感應現象將(jiang)轉(zhuan)移到延伸區(qu)內。由于延伸區(qu)的(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)(zai)，當鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)部(bu)進(jin)(jin)(jin)入和(he)(he)離開(kai)(kai)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化線(xian)(xian)(xian)圈時(shi)，磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化線(xian)(xian)(xian)圈內部(bu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)介質(zhi)總量(liang)(liang)已基本(ben)進(jin)(jin)(jin)入穩定(ding)狀(zhuang)態(tai)，線(xian)(xian)(xian)圈磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)通(tong)量(liang)(liang)保持恒定(ding)而(er)(er)不(bu)會產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)感生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)；由于在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)(jin)(jin)入區(qu)和(he)(he)離開(kai)(kai)區(qu)同時(shi)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)反向的(de)(de)(de)(de)感生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)，從而(er)(er)減(jian)弱了單一(yi)方(fang)向感生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)劇烈影響(xiang)。將(jiang)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)部(bu)進(jin)(jin)(jin)行(xing)延伸之后，管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)缺(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差(cha)異與管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)相(xiang)似，僅存(cun)在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)(jin)(jin)入區(qu)和(he)(he)離開(kai)(kai)區(qu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)感生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)，因此可采用管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)缺(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差(cha)異消除(chu)方(fang)法(fa)進(jin)(jin)(jin)一(yi)步處理。
圖(tu)5-22所示為含有延伸導磁極靴的鋼管(guan)(guan)自(zi)動化(hua)(hua)漏磁檢測設備，主要包括雙層(ceng)磁化(hua)(hua)線圈、管(guan)(guan)頭(tou)延伸極靴、管(guan)(guan)尾(wei)延伸極靴、磁化(hua)(hua)回路以(yi)及探頭(tou)陣列等。
當鋼(gang)管管頭(tou)進入檢測(ce)區(qu)域(yu)時，管頭(tou)與管頭(tou)導磁(ci)延(yan)伸(shen)極靴(xue)形(xing)成對接，此(ci)時磁(ci)化(hua)線圈內部(bu)鐵磁(ci)性物(wu)質總量(liang)變(bian)化(hua)緩慢，線圈的(de)磁(ci)通總量(liang)基(ji)本保持不變(bian)，從而極大(da)地削(xue)(xue)弱(ruo)了磁(ci)化(hua)線圈中產生(sheng)的(de)感生(sheng)電流，如圖(tu)5-23所示。同樣，當不銹鋼(gang)管管尾離(li)開檢測(ce)區(qu)域(yu)時，其(qi)與管尾導磁(ci)延(yan)伸(shen)極靴(xue)對接，此(ci)時，磁(ci)化(hua)線圈中產生(sheng)的(de)感生(sheng)電流也將大(da)大(da)削(xue)(xue)弱(ruo)，如圖(tu)5-24所示。
對(dui)不銹鋼管(guan)(guan)整體同(tong)尺寸缺陷(xian)(xian)(xian)產生(sheng)的(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場強度(du)差異而言(yan)，感(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場對(dui)鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)端(duan)缺陷(xian)(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場的(de)影響遠大于(yu)(yu)管(guan)(guan)體。一(yi)(yi)(yi)方(fang)面(mian)，由于(yu)(yu)管(guan)(guan)端(duan)進入(ru)和離(li)開磁(ci)(ci)化線圈時，劇烈的(de)磁(ci)(ci)通量變化會在(zai)線圈中產生(sheng)較大的(de)感(gan)(gan)生(sheng)電流；另一(yi)(yi)(yi)方(fang)面(mian)，由于(yu)(yu)僅在(zai)鋼管(guan)(guan)進入(ru)區或者離(li)開區產生(sheng)單一(yi)(yi)(yi)方(fang)向的(de)感(gan)(gan)生(sheng)渦流，相(xiang)應的(de)感(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場將(jiang)在(zai)管(guan)(guan)頭減弱并(bing)在(zai)管(guan)(guan)尾增(zeng)強缺陷(xian)(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場。施加延伸極靴(xue)后(hou)將(jiang)鋼管(guan)(guan)端(duan)部(bu)的(de)電磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應作用轉(zhuan)移到(dao)延伸區，從(cong)而可有效削弱感(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場對(dui)鋼管(guan)(guan)端(duan)部(bu)缺陷(xian)(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場的(de)影響。
建立EMT-P48／180 不銹鋼管(guan)高速(su)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測(ce)系統(tong)，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)5-25所(suo)示。鋼管(guan)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測(ce)系統(tong)包(bao)括輸(shu)送(song)輥(gun)道、磁(ci)(ci)(ci)化電(dian)(dian)(dian)源、磁(ci)(ci)(ci)化線圈(quan)(quan)和(he)探頭信號(hao)系統(tong)等。圖(tu)(tu)5-26所(suo)示為(wei)(wei)輸(shu)送(song)輥(gun)道，在變壓器控制下實現(xian)變速(su)輸(shu)出。圖(tu)(tu)5-27所(suo)示的磁(ci)(ci)(ci)化電(dian)(dian)(dian)源具有恒壓和(he)恒流兩種功能模(mo)式，當采用恒壓模(mo)式時(shi)，磁(ci)(ci)(ci)化線圈(quan)(quan)中(zhong)通過的電(dian)(dian)(dian)流為(wei)(wei)初始磁(ci)(ci)(ci)化電(dian)(dian)(dian)流與線圈(quan)(quan)感生(sheng)電(dian)(dian)(dian)流疊(die)加之和(he)；如(ru)(ru)將磁(ci)(ci)(ci)化電(dian)(dian)(dian)源設置(zhi)為(wei)(wei)恒流模(mo)式，電(dian)(dian)(dian)源內部的穩流模(mo)塊電(dian)(dian)(dian)路將對線圈(quan)(quan)感生(sheng)電(dian)(dian)(dian)流進行補償(chang)，從(cong)而(er)保證線圈(quan)(quan)中(zhong)通過的電(dian)(dian)(dian)流值(zhi)始終保持不變。磁(ci)(ci)(ci)化線圈(quan)(quan)的內徑、外(wai)徑和(he)厚度分別(bie)為(wei)(wei)400mm、800mm和(he)300mm，線圈(quan)(quan)總匝數為(wei)(wei)5000匝。圖(tu)(tu)5-28所(suo)示為(wei)(wei)探頭系統(tong)，實現(xian)鋼管(guan)周向(xiang)360°全(quan)覆(fu)蓋(gai)檢(jian)測(ce)。
首先，分(fen)析磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈中產(chan)生的(de)感生電(dian)(dian)(dian)流(liu)與鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)運(yun)動速(su)度關系。將磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)源設置為恒壓模(mo)式，電(dian)(dian)(dian)壓設定(ding)為20V，當(dang)(dang)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈中沒有(you)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)時(shi)，線(xian)圈內部(bu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)為19A。管(guan)(guan)端缺(que)陷漏磁(ci)(ci)場差異測(ce)(ce)試樣管(guan)(guan)如(ru)圖(tu)5-29所示(shi)，在樣管(guan)(guan)兩端及中部(bu)刻制三個(ge)尺寸相同(tong)的(de)圓環(huan)缺(que)陷。如(ru)圖(tu)5-26所示(shi)，利用變頻輸送輥道驅動鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)分(fen)別(bie)(bie)以速(su)度1.0m／s、1.3m／1.61.9m2.2m/s、2.5m／s通(tong)過漏磁(ci)(ci)檢測(ce)(ce)設備。當(dang)(dang)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)體和(he)管(guan)(guan)尾分(fen)別(bie)(bie)通(tong)過磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈時(shi)，測(ce)(ce)量線(xian)圈中通(tong)過的(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)值，獲(huo)得(de)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈內部(bu)通(tong)過電(dian)(dian)(dian)流(liu)與運(yun)行速(su)度關系曲線(xian)，如(ru)圖(tu)5-30所示(shi)。
從圖(tu)5-30中可以看出，當(dang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)不(bu)同部位運動至磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)中時，磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)內(nei)部通(tong)過電(dian)(dian)(dian)(dian)流幅值(zhi)差異(yi)較(jiao)大：管(guan)(guan)(guan)尾(wei)處(chu)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)內(nei)部電(dian)(dian)(dian)(dian)流最大，管(guan)(guan)(guan)體次之，管(guan)(guan)(guan)頭最弱；并且，隨著鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)運行速度不(bu)斷提升，管(guan)(guan)(guan)頭處(chu)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)內(nei)部電(dian)(dian)(dian)(dian)流不(bu)斷減(jian)小，管(guan)(guan)(guan)體基本不(bu)變，管(guan)(guan)(guan)尾(wei)處(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)流不(bu)斷增加，試(shi)驗結(jie)果(guo)與圖(tu)5-18所示的仿真結(jie)論吻合。鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)在(zai)進入和離(li)開磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)時，線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)磁(ci)通(tong)總(zong)量(liang)(liang)發生(sheng)劇烈變化(hua)而在(zai)其中產生(sheng)感(gan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)流。當(dang)管(guan)(guan)(guan)體通(tong)過磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)時，由于線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)中磁(ci)通(tong)量(liang)(liang)基本不(bu)變而無感(gan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)流產生(sheng)。
進一步分析感生(sheng)磁(ci)場對(dui)缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)場的(de)(de)影響。在恒壓模式下(xia)，對(dui)處于管(guan)頭、管(guan)體和(he)管(guan)尾的(de)(de)圓(yuan)環缺陷(xian)(xian)進行檢測，當鋼(gang)管(guan)運行速(su)度為1.0m／s時檢測信(xin)(xin)(xin)號如圖5-31所示。從圖中可以看出，不同位置處的(de)(de)圓(yuan)環缺陷(xian)(xian)產(chan)生(sheng)的(de)(de)信(xin)(xin)(xin)號幅值(zhi)不同，其中管(guan)尾處缺陷(xian)(xian)幅值(zhi)最大(da)，管(guan)體次之，管(guan)頭處缺陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號最小。
在恒(heng)壓模(mo)式下，同尺寸缺(que)陷(xian)多(duo)樣(yang)漏磁(ci)(ci)場(chang)產(chan)生源包括磁(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)中(zhong)(zhong)產(chan)生的(de)感(gan)(gan)生電流(liu)和鋼(gang)管(guan)中(zhong)(zhong)的(de)感(gan)(gan)生渦流(liu)。為(wei)單獨分析鋼(gang)管(guan)中(zhong)(zhong)感(gan)(gan)生渦流(liu)對缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)的(de)影(ying)響(xiang)，可將磁(ci)(ci)化(hua)電源設置(zhi)為(wei)恒(heng)流(liu)模(mo)式以消除(chu)磁(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)感(gan)(gan)生電流(liu)的(de)影(ying)響(xiang)。分別(bie)在恒(heng)壓和恒(heng)流(liu)兩種(zhong)模(mo)式下對樣(yang)管(guan)缺(que)陷(xian)進行(xing)檢測，樣(yang)管(guan)分別(bie)以速度(du)1.0m／s、1.3m／1.6m／s、1.9m／s、2.2m／s和2.5m／s通過檢測設備并記錄(lu)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值，最終獲得不(bu)同位置(zhi)圓環缺(que)陷(xian)檢測信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值與運行(xing)速度(du)的(de)關系曲線，如圖5-32所示。
從圖5-32中可以(yi)看出，當(dang)(dang)磁(ci)化電(dian)源設置(zhi)(zhi)為(wei)(wei)恒(heng)壓模式時，管(guan)(guan)尾缺(que)陷(xian)信(xin)號(hao)最(zui)強，管(guan)(guan)體次之，管(guan)(guan)頭缺(que)陷(xian)信(xin)號(hao)最(zui)弱(ruo)(ruo)；隨著檢測速(su)度(du)(du)的(de)提高，管(guan)(guan)頭缺(que)陷(xian)信(xin)號(hao)幅值不斷減弱(ruo)(ruo)，管(guan)(guan)體基(ji)本不變，管(guan)(guan)尾逐(zhu)漸(jian)增(zeng)加，三者幅值差(cha)異逐(zhu)漸(jian)增(zeng)大。將磁(ci)化電(dian)源設置(zhi)(zhi)為(wei)(wei)恒(heng)流(liu)模式消除(chu)磁(ci)化線圈感生電(dian)流(liu)影響之后，同(tong)樣，管(guan)(guan)尾缺(que)陷(xian)信(xin)號(hao)最(zui)強，管(guan)(guan)體其次，管(guan)(guan)頭最(zui)弱(ruo)(ruo)。當(dang)(dang)鋼管(guan)(guan)運行速(su)度(du)(du)相同(tong)時，與恒(heng)壓模式相比，不同(tong)位置(zhi)(zhi)缺(que)陷(xian)在恒(heng)流(liu)模式下產生的(de)檢測信(xin)號(hao)差(cha)異更(geng)小(xiao)。
從圖(tu)5-32中(zhong)還可(ke)以(yi)看出(chu)，感生磁(ci)場在(zai)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)引起(qi)的(de)缺(que)陷漏磁(ci)場差(cha)異(yi)(yi)遠大(da)(da)于(yu)管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)；線(xian)圈感生電(dian)流磁(ci)場引起(qi)的(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)缺(que)陷漏磁(ci)場差(cha)異(yi)(yi)大(da)(da)于(yu)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)感生渦流磁(ci)場；在(zai)管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)處磁(ci)化線(xian)圈中(zhong)幾(ji)乎不產(chan)生感生電(dian)流，管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)缺(que)陷漏磁(ci)場差(cha)異(yi)(yi)源(yuan)主要來自(zi)不銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)中(zhong)產(chan)生的(de)感生渦流。
根(gen)據圖5-22所示(shi)的(de)設備方案制作了相(xiang)應的(de)管端延伸(shen)導磁(ci)極靴，如圖5-33所示(shi)。將延伸(shen)極靴固定在橫(heng)向(xiang)磁(ci)化(hua)線圈(quan)上，在完全相(xiang)同(tong)的(de)條件下(xia)進行(xing)測試，獲得在恒(heng)壓模式(shi)下(xia)磁(ci)化(hua)線圈(quan)內部通過電流與運(yun)行(xing)速(su)度(du)的(de)關系(xi)曲線，如圖5-34所示(shi)。
從圖5-34中可(ke)以看出，磁化線(xian)(xian)圈(quan)電(dian)(dian)流(liu)(liu)幅(fu)(fu)值變(bian)化規(gui)律與未施加(jia)延伸(shen)極(ji)靴時相同，仍然是管(guan)頭處(chu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)幅(fu)(fu)值最小(xiao)，管(guan)體基本不變(bian)，而管(guan)尾(wei)處(chu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)幅(fu)(fu)值最大(da)，并且(qie)隨著運(yun)行速度(du)的(de)增(zeng)加(jia)，差異逐漸(jian)增(zeng)大(da)。但是，延伸(shen)極(ji)靴極(ji)大(da)地削弱了磁化線(xian)(xian)圈(quan)中產生的(de)感生電(dian)(dian)流(liu)(liu)，與未施加(jia)延伸(shen)極(ji)靴相比，當運(yun)行速度(du)為2.5m／s時，管(guan)頭處(chu)線(xian)(xian)圈(quan)電(dian)(dian)流(liu)(liu)由(you)(you)10.2A上升至16.2A，管(guan)尾(wei)處(chu)線(xian)(xian)圈(quan)電(dian)(dian)流(liu)(liu)由(you)(you)25.8A降為21.9A。
同樣，將磁(ci)化電源設(she)置(zhi)為恒壓和恒流兩(liang)種(zhong)模式，在施加延伸極靴的情況下，對樣管上不同位置(zhi)圓環缺陷(xian)進行檢(jian)測，獲得相應漏(lou)磁(ci)檢(jian)測信號(hao)幅值與運行速度的關系(xi)曲線(xian)，如(ru)圖5-35所示。
從圖(tu)5-35中可以看出，一方面(mian)，施加延伸極靴(xue)之(zhi)后缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)信號(hao)變化規律與未施加極靴(xue)時(shi)相同。感(gan)(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)場(chang)造成管(guan)尾圓環缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)信號(hao)強度(du)最高，管(guan)體次之(zhi)，而管(guan)頭缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)信號(hao)強度(du)最低(di)，并且磁(ci)化線圈感(gan)(gan)(gan)生(sheng)電(dian)流對管(guan)端(duan)缺(que)陷(xian)(xian)檢測信號(hao)的(de)影響大于鋼管(guan)中的(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)渦流。另一方面(mian)，由于延伸導磁(ci)極靴(xue)的(de)作(zuo)用(yong)，感(gan)(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)場(chang)對端(duan)部缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)的(de)影響由鋼管(guan)本體轉移(yi)到(dao)延伸極靴(xue)上，從而有效削(xue)弱了管(guan)端(duan)缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)信號(hao)差(cha)異(yi)。此外，由于延伸極靴(xue)降低(di)了整(zheng)(zheng)個(ge)磁(ci)化回(hui)路的(de)磁(ci)阻，故(gu)從整(zheng)(zheng)體上增強了所有缺(que)陷(xian)(xian)的(de)漏(lou)(lou)磁(ci)信號(hao)幅值(zhi)。
為分析比較延(yan)(yan)伸導(dao)磁(ci)(ci)(ci)(ci)極靴(xue)(xue)的(de)缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差(cha)(cha)異(yi)(yi)(yi)消除(chu)效果，分別計(ji)算不同(tong)(tong)運(yun)(yun)行(xing)速度下鋼(gang)管管端圓環缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)檢測(ce)信(xin)號(hao)的(de)幅值差(cha)(cha)異(yi)(yi)(yi)，見表(biao)(biao)5-1。從(cong)表(biao)(biao)中(zhong)可以看出，延(yan)(yan)伸極靴(xue)(xue)可有(you)效消除(chu)感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)引起的(de)同(tong)(tong)尺(chi)寸(cun)缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差(cha)(cha)異(yi)(yi)(yi)。當鋼(gang)管運(yun)(yun)行(xing)速度為2.5m／s時，磁(ci)(ci)(ci)(ci)化電源(yuan)設置為恒流模式并施加延(yan)(yan)伸極靴(xue)(xue)時，感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)引起的(de)不同(tong)(tong)位置同(tong)(tong)尺(chi)寸(cun)缺(que)(que)陷(xian)檢測(ce)信(xin)號(hao)差(cha)(cha)異(yi)(yi)(yi)為0.45dB，已(yi)能滿足鋼(gang)管檢測(ce)要求(qiu)。因此(ci)，在不銹鋼(gang)管漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)檢測(ce)過(guo)程中(zhong)，可根據鋼(gang)管外徑制作對應尺(chi)寸(cun)的(de)延(yan)(yan)伸導(dao)磁(ci)(ci)(ci)(ci)極靴(xue)(xue)，從(cong)而可消除(chu)由于感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)帶來的(de)管端缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差(cha)(cha)異(yi)(yi)(yi)。
當不(bu)銹(xiu)鋼管管體(ti)通過磁(ci)化(hua)(hua)線圈時，缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)場差異(yi)主要受鋼管感生(sheng)渦流(liu)磁(ci)場的影響(xiang)。由于(yu)進(jin)入(ru)區(qu)感生(sheng)渦流(liu)磁(ci)場與原始磁(ci)化(hua)(hua)場方向(xiang)相反(fan)，而(er)(er)在離開區(qu)兩者(zhe)方向(xiang)相同，因此感生(sheng)渦流(liu)造成磁(ci)化(hua)(hua)場分(fen)布(bu)不(bu)均勻，進(jin)而(er)(er)引起缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)場差異(yi)。
為(wei)消除感生磁(ci)場(chang)引起的管(guan)體同尺寸缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)差異(yi)(yi)，以圓環作為(wei)標(biao)(biao)定信號(hao)源對陣(zhen)列傳(chuan)感單元(yuan)增(zeng)益進(jin)行(xing)修正(zheng)，樣管(guan)如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)5-36所示(shi)。檢(jian)測信號(hao)系統(tong)共32個通(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)(dao)，初(chu)始采(cai)集(ji)時各通(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)(dao)增(zeng)益統(tong)一(yi)設(she)置為(wei)200，如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)5-37所示(shi)。當(dang)樣管(guan)以速度(du)1.0m／s通(tong)(tong)過檢(jian)測探頭時，獲得(de)編號(hao)25～32八個通(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)(dao)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)信號(hao)波形，如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)5-38所示(shi)，其中每一(yi)條曲線(xian)代表一(yi)個通(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)(dao)。從(cong)圖(tu)(tu)(tu)(tu)中可以看出，標(biao)(biao)定圓環在各傳(chuan)感單元(yuan)中產生的漏(lou)磁(ci)信號(hao)幅值(zhi)不同。進(jin)一(yi)步，將目標(biao)(biao)信號(hao)幅值(zhi)Vs設(she)置為(wei)90，根據(ju)式（5-12）算法獲得(de)各通(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)(dao)的修正(zheng)參數，如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)5-39所示(shi)。將標(biao)(biao)定圓環再(zai)次以相同速度(du)通(tong)(tong)過橫向檢(jian)測系統(tong)時獲得(de)如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)5-40所示(shi)的檢(jian)測信號(hao)，其中一(yi)條曲線(xian)為(wei)一(yi)個通(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)(dao)。從(cong)圖(tu)(tu)(tu)(tu)中可以看出，經過增(zeng)益修正(zheng)之(zhi)后，各通(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)(dao)之(zhi)間(jian)的缺(que)陷(xian)信號(hao)差異(yi)(yi)基(ji)本得(de)到消除。
當不(bu)(bu)銹鋼(gang)管通過磁化(hua)線圈時會產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)兩種(zhong)電(dian)磁感(gan)(gan)應現象：一方面，鋼(gang)管電(dian)介質切割磁力線而產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流；另一方面，磁化(hua)線圈由于內部鋼(gang)管磁介質總量發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)變(bian)(bian)化(hua)而產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流。鋼(gang)管感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流和(he)線圈感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的磁場會改變(bian)(bian)磁化(hua)場的強度與分布，進一步改變(bian)(bian)鋼(gang)管的磁化(hua)狀態，最終導致不(bu)(bu)同(tong)(tong)位置的同(tong)(tong)尺寸(cun)缺陷產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)不(bu)(bu)同(tong)(tong)的漏磁場。可得出以下結論：
1. 不銹鋼管電介質通(tong)過(guo)磁(ci)化(hua)線圈時，在進入區(qu)內形(xing)(xing)成(cheng)與原(yuan)(yuan)始磁(ci)化(hua)電流(liu)(liu)方(fang)向相反的(de)感生渦流(liu)(liu)；在離開區(qu)形(xing)(xing)成(cheng)與原(yuan)(yuan)始磁(ci)化(hua)電流(liu)(liu)方(fang)向相同的(de)感生渦流(liu)(liu)；在中間(jian)區(qu)域基本沒有感生渦流(liu)(liu)產生。
2. 當(dang)不銹鋼(gang)管(guan)管(guan)頭進入磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)時，線(xian)圈(quan)中(zhong)形成與(yu)原始磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)流(liu)方向相反(fan)的(de)感生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)；隨著鋼(gang)管(guan)進一(yi)步深入磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)，當(dang)管(guan)體通(tong)過磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)時，線(xian)圈(quan)中(zhong)無(wu)感生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)；當(dang)管(guan)尾離開磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)時，線(xian)圈(quan)中(zhong)無(wu)感生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)；當(dang)管(guan)尾離開磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)時，線(xian)圈(quan)中(zhong)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)與(yu)原始磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)流(liu)方向相同(tong)的(de)感生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)。
3. 管體同尺寸(cun)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)差異主要(yao)來自鋼管內部的感(gan)生渦(wo)流磁(ci)(ci)場(chang)(chang)的影響。在進入(ru)區(qu)，感(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)(chang)與原(yuan)始磁(ci)(ci)化場(chang)(chang)方向(xiang)相(xiang)反；在離開區(qu)，感(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)(chang)與原(yuan)始磁(ci)(ci)化場(chang)(chang)方向(xiang)相(xiang)同。從(cong)而使(shi)得鋼管離開區(qu)磁(ci)(ci)感(gan)應強(qiang)度高(gao)于(yu)進入(ru)區(qu)，最(zui)終導致位于(yu)離開區(qu)的缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)強(qiang)度高(gao)于(yu)進入(ru)區(qu)的缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)強(qiang)度。
4. 管(guan)(guan)端(duan)同(tong)(tong)尺寸缺陷漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)差(cha)異同(tong)(tong)時(shi)受到鋼(gang)管(guan)(guan)內部感(gan)生(sheng)渦(wo)流(liu)和磁(ci)(ci)化(hua)線圈感(gan)生(sheng)電(dian)流(liu)的(de)影響。當(dang)鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)進入磁(ci)(ci)化(hua)線圈時(shi)，鋼(gang)管(guan)(guan)內部感(gan)生(sheng)渦(wo)流(liu)和磁(ci)(ci)化(hua)線圈感(gan)生(sheng)電(dian)流(liu)產生(sheng)的(de)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)均與原(yuan)(yuan)始磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)方向相反(fan)，從(cong)而降低了(le)鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)磁(ci)(ci)感(gan)應強度(du)；當(dang)管(guan)(guan)尾(wei)(wei)離(li)開磁(ci)(ci)化(hua)線圈時(shi)，鋼(gang)管(guan)(guan)內部感(gan)生(sheng)渦(wo)流(liu)和磁(ci)(ci)化(hua)線圈感(gan)生(sheng)電(dian)流(liu)產生(sheng)的(de)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)均與原(yuan)(yuan)始磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)方向相同(tong)(tong)，從(cong)而增(zeng)強了(le)管(guan)(guan)尾(wei)(wei)磁(ci)(ci)感(gan)應強度(du)。最終(zhong)，感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)導致位于鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)體和管(guan)(guan)尾(wei)(wei)處的(de)同(tong)(tong)尺寸缺陷形成了(le)依次增(zeng)加的(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)強度(du)。
5. 為(wei)實(shi)現高速運行時不銹鋼管同(tong)尺(chi)寸(cun)缺陷(xian)(xian)的(de)一致性檢測與評價，基于陣(zhen)列(lie)傳(chuan)感單元(yuan)增益修正和延(yan)伸導磁(ci)極靴(xue)的(de)檢測方法可消除同(tong)尺(chi)寸(cun)缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)場差(cha)異，使得同(tong)尺(chi)寸(cun)缺陷(xian)(xian)在管體和管端處產生相同(tong)的(de)漏(lou)磁(ci)檢測信號。
6. 此外，在(zai)研究磁化線圈(quan)內部感生(sheng)電(dian)(dian)流形成機制及變化規律(lv)的(de)基礎上(shang)，可(ke)采(cai)取在(zai)管頭處提前(qian)增加磁化電(dian)(dian)流并在(zai)管尾(wei)處提前(qian)減小磁化電(dian)(dian)流的(de)控(kong)制方式(shi)，用于抵(di)消線圈(quan)中的(de)感生(sheng)電(dian)(dian)流，從而可(ke)有(you)效提高磁化電(dian)(dian)流的(de)穩定性。
