與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不銹鋼管(guan)外表面的磁測頭距離更遠，因此，其靈敏度更低。目前，對于內、外部缺陷靈敏度差異造成的影響，根據不銹鋼管質量檢測的不同要求，形成了不同的處理方法。一種是接受內、外部缺陷漏磁場強度差異帶來的不利影響，在制作樣管時使內部標準缺陷深度高于外部缺陷，并采用相同的報警門限進行評判。此方法使得外部缺陷較內部缺陷評判標準更嚴，會導致外部缺陷的誤判或內部缺陷的漏判。高精度漏磁檢測的基礎是實現內、外部缺陷的一致性檢測與評價，即不論缺陷處于哪個位置，相同尺寸的缺陷經過漏磁檢測與評價之后，它們應該具有相同的損傷量級。此時，如果可以先對缺陷內外位置進行區分，然后分別采用獨立的內、外部缺陷報警門限進行分類評判，則可實現鋼管內、外部缺陷的一致性判別。
漏磁(ci)無損檢測的(de)原理源(yuan)于磁(ci)粉(fen)檢測，當(dang)用一個或多個磁(ci)化(hua)器將(jiang)鋼(gang)管的(de)某一部位磁(ci)化(hua)到飽和狀態(tai)時，鋼(gang)管中任何形(xing)式(shi)的(de)材質不連續都會在其所在位置引發磁(ci)場(chang)畸變，由此產生泄漏于材質之外的(de)磁(ci)力線(xian)或磁(ci)通。這些泄漏磁(ci)場(chang)量(liang)(liang)的(de)空(kong)間分布具有微小、非(fei)線(xian)性等特點。磁(ci)敏感元件以電信號的(de)形(xing)式(shi)描(miao)述(shu)這些磁(ci)場(chang)量(liang)(liang)信號時，會失去(qu)漏磁(ci)場(chang)的(de)矢量(liang)(liang)特性，從(cong)而難以準確獲(huo)得材質中的(de)缺(que)陷(xian)形(xing)態(tai)特征，如缺(que)陷(xian)的(de)位置、形(xing)狀和走向等。
內、外部缺陷靈敏度差異一直是影響不銹(xiu)鋼管漏磁檢測可靠性和一致性的主要因素之一，因為內、外部缺陷靈敏度差異較大，相同尺寸的缺陷在鋼管不同深度處會產生不同的信號幅值，從而造成誤判或漏檢。因此，對疑似缺陷檢測信號進行位置特征識別，將直接有利于提升漏磁檢測信號的可利用價值及作為最終評價依據時的可靠性。
1. 內(nei)、外部缺陷檢測信號特(te)征
漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)是一(yi)(yi)種非線性的空間三維(wei)場(chang)，是由(you)磁(ci)(ci)(ci)飽和(he)狀(zhuang)態下(xia)鐵磁(ci)(ci)(ci)性鋼管中的磁(ci)(ci)(ci)導率不一(yi)(yi)致(zhi)引(yin)起的。為(wei)(wei)(wei)(wei)了盡可(ke)能詳細地了解(jie)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)在(zai)各個(ge)方向上的分(fen)布(bu)情況(kuang)，通(tong)常將(jiang)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)分(fen)解(jie)為(wei)(wei)(wei)(wei)兩個(ge)分(fen)量(liang)，即一(yi)(yi)個(ge)切向分(fen)量(liang)B1和(he)一(yi)(yi)個(ge)法向分(fen)量(liang)Bn,如圖(tu)4-1所示(shi)。在(zai)檢測過程中，當傳感器(qi)(qi)與(yu)(yu)(yu)缺(que)陷(xian)同側(ce)時(shi)，則(ze)可(ke)視為(wei)(wei)(wei)(wei)外(wai)部缺(que)陷(xian)，此(ci)時(shi)測量(liang)的漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)切向與(yu)(yu)(yu)法向分(fen)量(liang)分(fen)別(bie)記(ji)(ji)為(wei)(wei)(wei)(wei)Bex和(he)B當0傳感器(qi)(qi)與(yu)(yu)(yu)缺(que)陷(xian)異側(ce)時(shi)，則(ze)可(ke)視為(wei)(wei)(wei)(wei)內部缺(que)陷(xian)，漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)切向與(yu)(yu)(yu)法向分(fen)量(liang)分(fen)別(bie)記(ji)(ji)為(wei)(wei)(wei)(wei)B和(he)從圖(tu)4-1中可(ke)以(yi)看(kan)出，內、外(wai)部缺(que)陷(xian)在(zai)傳感器(qi)(qi)處產生(sheng)的漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)存(cun)在(zai)較大差(cha)異。
法向分(fen)量(liang)(liang)是指漏磁場在不銹鋼管表(biao)面(mian)法線方向上的分(fen)量(liang)(liang)，檢測信號在裂(lie)紋(wen)(wen)中心的正(zheng)上方幅值為零，而在裂(lie)紋(wen)(wen)的兩個斷(duan)面(mian)附近(jin)分(fen)別達到正(zheng)、負(fu)極大值，相鄰極值之間(jian)的距(ju)(ju)離(li)取決于(yu)裂(lie)紋(wen)(wen)的寬度、缺陷的形狀(zhuang)、提離(li)距(ju)(ju)離(li)以及缺陷所在位置(zhi)等因素。
下面以漏磁場法(fa)向分量(liang)進行討論。
內、外部(bu)缺(que)陷(xian)的(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)形成(cheng)機理略(lve)有(you)不(bu)同：當(dang)缺(que)陷(xian)處于(yu)(yu)被(bei)測(ce)鋼管(guan)外表(biao)面時，其溢(yi)出(chu)磁(ci)(ci)場(chang)可(ke)以視為(wei)磁(ci)(ci)力(li)線遇到(dao)磁(ci)(ci)導(dao)率變化時外逸的(de)部(bu)分；而(er)不(bu)銹鋼管(guan)的(de)內部(bu)缺(que)陷(xian)在鋼管(guan)外部(bu)產(chan)生(sheng)的(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)，實質(zhi)是由于(yu)(yu)材質(zhi)不(bu)連(lian)續產(chan)生(sheng)的(de)畸變擾動磁(ci)(ci)場(chang)，將磁(ci)(ci)力(li)線從原(yuan)本分布均勻的(de)鐵(tie)磁(ci)(ci)性(xing)構件(jian)內“擠(ji)壓”出(chu)材質(zhi)表(biao)面，形成(cheng)可(ke)檢(jian)測(ce)量。
從圖4-1中可以(yi)看出，外部缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信號(hao)(hao)(hao)的(de)峰(feng)-峰(feng)值較大，且具有陡峭的(de)畸(ji)變特(te)征(zheng)；內(nei)部缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信號(hao)(hao)(hao)的(de)強度及畸(ji)變特(te)征(zheng)都與(yu)前(qian)者不(bu)同。當用(yong)霍爾元件檢(jian)測(ce)(ce)(ce)漏(lou)磁場的(de)法(fa)向分(fen)量(liang)時，會獲(huo)得含過零點的(de)正、負波峰(feng)特(te)征(zheng)的(de)缺(que)陷(xian)信號(hao)(hao)(hao)。為(wei)(wei)了方便(bian)標記缺(que)陷(xian)產生的(de)漏(lou)磁場檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信號(hao)(hao)(hao)，將外部缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信號(hao)(hao)(hao)記為(wei)(wei)Vex(h)，內(nei)部缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信號(hao)(hao)(hao)記為(wei)(wei)Vin(h)，h為(wei)(wei)磁敏感元件與(yu)被檢(jian)測(ce)(ce)(ce)構件表面(mian)的(de)提(ti)離距離。
以(yi)二維(wei)軸對稱模型為(wei)(wei)例，仿真計算鋼管軸向磁(ci)(ci)化時(shi)內(nei)、外(wai)部(bu)(bu)缺陷的(de)檢(jian)測(ce)信號(hao)特性。鋼管厚度為(wei)(wei)10.0mm，內(nei)、外(wai)部(bu)(bu)裂(lie)(lie)紋(wen)尺(chi)寸相(xiang)同：深度為(wei)(wei)2.5mm，寬(kuan)度為(wei)(wei)0.5mm。如圖4-2所示，磁(ci)(ci)敏感元(yuan)件沿著提離值(zhi)(zhi)．0mm的(de)路(lu)徑掃過(guo)外(wai)部(bu)(bu)裂(lie)(lie)紋(wen)時(shi)，得(de)到相(xiang)應(ying)檢(jian)測(ce)信號(hao)的(de)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)(zhi)，記為(wei)(wei)Vexpp(1.0)；掃過(guo)內(nei)部(bu)(bu)裂(lie)(lie)紋(wen)時(shi)，得(de)到相(xiang)應(ying)檢(jian)測(ce)信號(hao)的(de)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)(zhi)。
在不銹鋼(gang)管(guan)(guan)自動(dong)化漏(lou)磁檢測過(guo)程中，一(yi)(yi)般將(jiang)檢測探頭布置在鋼(gang)管(guan)(guan)外(wai)(wai)(wai)表面(mian)來實現(xian)不銹鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)全覆蓋檢測。從圖4-2中可以看(kan)出，相(xiang)同尺(chi)寸(cun)的(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)分別位(wei)于鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)內、外(wai)(wai)(wai)表面(mian)時，產生(sheng)的(de)(de)檢測信(xin)號差異很大，包括幅(fu)值和(he)寬度。然而(er)，在常(chang)規(gui)漏(lou)磁檢測中，一(yi)(yi)般將(jiang)檢測信(xin)號幅(fu)值作(zuo)為裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)深度的(de)(de)評判依據(ju)。因此(ci)，如(ru)果不對(dui)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)位(wei)置進(jin)(jin)行(xing)(xing)區分，而(er)直接使用相(xiang)同的(de)(de)報警門限進(jin)(jin)行(xing)(xing)評判，則會(hui)造成外(wai)(wai)(wai)部(bu)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)誤判或內部(bu)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)漏(lou)判，使相(xiang)同尺(chi)寸(cun)的(de)(de)缺陷產生(sheng)不一(yi)(yi)致的(de)(de)評價結(jie)果。
圖4-3給出了(le)不銹鋼管(guan)內(nei)壁上的裂紋（內(nei)部缺陷(xian)）漏磁場法向分量檢測(ce)信(xin)號波形(xing)，同時(shi)(shi)給出了(le)檢測(ce)信(xin)號極(ji)值(zhi)間隔(ge)寬(kuan)度W與管(guan)壁厚(hou)度的關系(xi)曲線。從圖中可(ke)以看(kan)出，當檢測(ce)探頭與鋼管(guan)表面的提離距離h增大(da)(da)，或(huo)者壁厚(hou)增大(da)(da)時(shi)(shi)，檢測(ce)信(xin)號的極(ji)值(zhi)間隔(ge)寬(kuan)度W均(jun)會增大(da)(da)。因此，當借助于檢測(ce)信(xin)號的波形(xing)特(te)征構建評判指標時(shi)(shi)，應(ying)注意這(zhe)一點。
2. 鋼(gang)板正、反(fan)面缺陷檢測(ce)信(xin)號對比
下(xia)面(mian)通過在(zai)鋼板上刻制(zhi)各類人(ren)工(gong)(gong)(gong)缺(que)(que)(que)陷模擬鋼管漏磁(ci)檢測中內、外(wai)部(bu)缺(que)(que)(que)陷。采用機加(jia)工(gong)(gong)(gong)和電(dian)火花加(jia)工(gong)(gong)(gong)的(de)方法，在(zai)鋼板表面(mian)相(xiang)隔一定距(ju)離加(jia)工(gong)(gong)(gong)橫向刻槽(cao)、斜向刻槽(cao)以及不通孔等人(ren)工(gong)(gong)(gong)缺(que)(que)(que)陷，人(ren)工(gong)(gong)(gong)缺(que)(que)(que)陷尺寸見表4-1。
磁(ci)(ci)(ci)敏感元件選用集(ji)成霍(huo)爾(er)元件UGN-3503，將其封(feng)裝(zhuang)于(yu)檢(jian)(jian)測探(tan)頭中，傳感器的提離(li)距(ju)離(li)為(wei)0.5mm。采用直(zhi)流(liu)磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)圈對鋼板(ban)進(jin)行軸向(xiang)磁(ci)(ci)(ci)化，通過(guo)調節磁(ci)(ci)(ci)化電流(liu)幅(fu)值(zhi)，確(que)保試(shi)件始終(zhong)處于(yu)磁(ci)(ci)(ci)飽和狀態(tai)。分別(bie)在人工缺(que)陷所在鋼板(ban)正(zheng)面(mian)以及反面(mian)進(jin)行檢(jian)(jian)測，隨機(ji)抽取一組(zu)正(zheng)面(mian)檢(jian)(jian)測與反面(mian)檢(jian)(jian)測信號，如圖(tu)4-4和圖(tu)4-5所示。
通過對相同(tong)深度（0.9mm）的不(bu)通孔、45°斜向刻槽以及(ji)(ji)橫向刻槽等各(ge)種人工缺(que)(que)陷進行(xing)漏磁檢測試驗可以發(fa)現，缺(que)(que)陷的形狀、位置和(he)走向等形位特(te)征均對缺(que)(que)陷檢測信號產(chan)生(sheng)了較大的影響，具體(ti)體(ti)現在信號幅值以及(ji)(ji)極值間隔寬(kuan)度上(shang)。
3. 鋼管漏磁(ci)檢測(ce)內、外部缺陷區分(fen)的必要性
由于(yu)不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)的特殊(shu)幾何結構，不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)漏磁(ci)自動化檢測一般(ban)將(jiang)探頭(tou)布(bu)置在不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)外壁，來(lai)完成對鋼(gang)管(guan)(guan)的全覆蓋檢測。由于(yu)漏磁(ci)檢測采用直流磁(ci)化方法，磁(ci)化場(chang)具(ju)有很強(qiang)的穿透力，內(nei)部缺陷同(tong)樣可以獲得較好的(de)(de)信噪比。但是，檢(jian)測(ce)探頭布置在鋼管(guan)(guan)外(wai)壁，鋼管(guan)(guan)內、外(wai)部缺(que)陷(xian)(xian)的(de)(de)靈(ling)敏度卻有不(bu)同(tong)，具體表現為內、外(wai)部缺(que)陷(xian)(xian)檢(jian)測(ce)信號的(de)(de)峰(feng)-峰(feng)值(zhi)和極(ji)值(zhi)間隔寬(kuan)度存在明顯區別，而且管(guan)(guan)壁越(yue)厚，差(cha)別越(yue)大。當采用常規漏磁檢(jian)測(ce)評(ping)判指標（信號峰(feng)-峰(feng)值(zhi)）對(dui)缺(que)陷(xian)(xian)進(jin)行評(ping)判時，無論是切向分(fen)量(liang)還是法(fa)向分(fen)量(liang)，都無法(fa)形(xing)成一一對(dui)應的(de)(de)關(guan)系，容易受到非(fei)同(tong)類形(xing)態特(te)征的(de)(de)干擾，造成缺(que)陷(xian)(xian)的(de)(de)非(fei)一致性評(ping)判，最(zui)終影響鋼管(guan)(guan)的(de)(de)檢(jian)測(ce)精度。
漏(lou)磁(ci)檢測(ce)信(xin)號(hao)既然受(shou)到(dao)多(duo)種因素的影響，而常(chang)規(gui)漏(lou)磁(ci)檢測(ce)評判指標卻(que)又未能提(ti)供完(wan)備描(miao)述矢(shi)量(liang)漏(lou)磁(ci)場(chang)(chang)的信(xin)息(xi)。因此，需要(yao)提(ti)取(qu)或(huo)構造新的評判指標來準確評估缺陷形態特征。漏(lou)磁(ci)檢測(ce)探(tan)頭(tou)中(zhong)的磁(ci)敏感(gan)元件是以電(dian)信(xin)號(hao)的形式將漏(lou)磁(ci)場(chang)(chang)的磁(ci)信(xin)號(hao)在輸出設備中(zhong)顯示(shi)出來的。由于(yu)電(dian)信(xin)號(hao)標量(liang)在描(miao)述磁(ci)場(chang)(chang)矢(shi)量(liang)時具有不完(wan)備性，因此，需要(yao)將這些標量(liang)信(xin)息(xi)進(jin)行(xing)重新整合，而不是僅僅依靠檢測(ce)信(xin)號(hao)的波形幅值(zhi)來進(jin)行(xing)評判。
直流漏磁(ci)檢(jian)測(ce)(ce)的優勢(shi)在于對鐵磁(ci)性(xing)構件(jian)的深度磁(ci)化，使(shi)得(de)檢(jian)測(ce)(ce)功能較(jiao)其他(ta)電磁(ci)檢(jian)測(ce)(ce)方法(fa)要強大(da)得(de)多。其中，準(zhun)確評估不銹鋼管(guan)使(shi)用性(xing)能的基礎是對缺(que)陷位置特(te)征的準(zhun)確識別。通過上述對鋼管(guan)內、外部缺(que)陷檢(jian)測(ce)(ce)的討論，可以(yi)認識到以(yi)下兩(liang)點(dian)：
1）漏(lou)磁檢測(ce)(ce)方法可用于鋼管的內、外(wai)部(bu)缺陷(xian)檢測(ce)(ce)，但(dan)是缺陷(xian)的位置特征(zheng)會(hui)造成(cheng)檢測(ce)(ce)信號的差異，包括檢測(ce)(ce)信號的峰-峰值(zhi)和極值(zhi)間隔寬度。
2）缺陷的(de)形狀、走向、深度等形態特征也會(hui)引起檢測信(xin)號(hao)的(de)波形變化。
因此，對于位置特(te)征和形態特(te)征均無法(fa)事先確定(ding)的(de)缺陷(xian)，僅將檢(jian)測(ce)信號峰-峰值作為評(ping)(ping)價依(yi)據，勢必(bi)會造(zao)成(cheng)缺陷(xian)的(de)非一致性(xing)檢(jian)測(ce)與評(ping)(ping)判，也即，分別(bie)處于鋼管(guan)內、外表面的(de)相(xiang)同尺寸的(de)缺陷(xian)經(jing)漏磁檢(jian)測(ce)與評(ping)(ping)判后得(de)到了不(bu)同的(de)損傷量(liang)級。從客觀(guan)上講，這種誤差必(bi)然(ran)存(cun)在，但是(shi)(shi)可以(yi)設法(fa)盡量(liang)避(bi)免，這也是(shi)(shi)定(ding)量(liang)檢(jian)測(ce)首先需要解決的(de)問題。
