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(chu)方(fang)法(fa)
不銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)橫(heng)向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)系(xi)統主要由(you)穿過式磁(ci)(ci)化線圈(quan)(quan)和(he)位(wei)于(yu)線圈(quan)(quan)內部(bu)的(de)探頭陣列組成。在鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)通過檢(jian)測(ce)系(xi)統時(shi)，探頭陣列中(zhong)某一個(ge)傳(chuan)感(gan)(gan)單(dan)元(yuan)對(dui)局部(bu)缺(que)陷(xian)(xian)的(de)掃(sao)查(cha)具(ju)有(you)隨機性，因此(ci)必(bi)須保證(zheng)探頭中(zhong)所有(you)傳(chuan)感(gan)(gan)單(dan)元(yuan)掃(sao)查(cha)同尺寸(cun)缺(que)陷(xian)(xian)時(shi)獲得相同的(de)檢(jian)測(ce)信號。當(dang)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)高速運(yun)行時(shi)，感(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場會使鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)磁(ci)(ci)化狀態呈現不均勻，離開(kai)區(qu)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應強(qiang)度(du)大于(yu)進入區(qu)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應強(qiang)度(du)。如(ru)圖5-18所示，檢(jian)測(ce)區(qu)域(yu)內依次(ci)分布四個(ge)尺寸(cun)相同的(de)橫(heng)向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)，其中(zhong)C2和(he)C21位(wei)于(yu)進入區(qu)，和(he)位(wei)于(yu)離開(kai)區(qu)。當(dang)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)運(yun)行速度(du)較低時(shi)，感(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場對(dui)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)磁(ci)(ci)化狀態的(de)影響可以(yi)忽(hu)略(lve)。此(ci)時(shi)，磁(ci)(ci)化場關于(yu)線圈(quan)(quan)中(zhong)心對(dui)稱分布，檢(jian)測(ce)區(qu)域(yu)內鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應強(qiang)度(du)差(cha)異較小，C2、C21、C22和(he)C23生(sheng)的(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場強(qiang)度(du)B2、B21、B22和(he)B23基本相同。
隨(sui)著檢測速度的(de)不(bu)斷提高，不(bu)銹鋼(gang)管離(li)(li)開區(qu)磁感應強(qiang)度逐漸大于進(jin)入區(qu)，從而導(dao)致(zhi)位于離(li)(li)開區(qu)的(de)缺陷漏磁場強(qiang)度大于位于進(jin)入區(qu)的(de)缺陷漏磁場強(qiang)度，感(gan)(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)造成處于不(bu)(bu)同(tong)空間位置對應傳感(gan)(gan)器單元檢(jian)測到了不(bu)(bu)一(yi)致的(de)缺陷漏磁(ci)(ci)場(chang)信號(hao)。消除管體缺陷漏磁(ci)(ci)場(chang)差(cha)(cha)異有兩種(zhong)途(tu)徑：一(yi)方面，可(ke)以(yi)通過消除鋼管中的(de)感(gan)(gan)生(sheng)渦(wo)流來消除磁(ci)(ci)化(hua)狀態的(de)差(cha)(cha)異；另一(yi)方面，還可(ke)采取修正傳感(gan)(gan)單元的(de)增益使(shi)檢(jian)測信號(hao)達到一(yi)致。由于鋼管內產生(sheng)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)渦(wo)流無(wu)法消除，為此(ci)，提出通過修正陣列傳感(gan)(gan)單元增益來消除同(tong)尺(chi)寸缺陷產生(sheng)的(de)漏磁(ci)(ci)信號(hao)差(cha)(cha)異，如圖5-19所示(shi)。
在不銹鋼(gang)管(guan)中(zhong)部刻制標(biao)(biao)定圓環作(zuo)為標(biao)(biao)定信號的管(guan)體漏(lou)磁場差異消除方法示意圖(tu)源，將鋼(gang)管(guan)以(yi)穩定速度依次通過n個檢(jian)測(ce)傳(chuan)(chuan)感器單元S1、S2、S，時，圓環產生(sheng)的漏(lou)磁場信號分別為設陣(zhen)列(lie)傳(chuan)(chuan)感器單元增益(yi)修(xiu)正(zheng)參(can)數分別為a1、a2、、a;、、an,且Vs為標(biao)(biao)定參(can)考(kao)幅0"SA值。進一步可獲得陣(zhen)列(lie)傳(chuan)(chuan)感單元增益(yi)修(xiu)正(zheng)參(can)數。
在基(ji)于(yu)陣(zhen)列傳(chuan)感(gan)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)增益修正(zheng)的管(guan)(guan)體漏(lou)(lou)磁場差(cha)(cha)異(yi)消除(chu)方(fang)法中，刻制有(you)標定(ding)圓(yuan)環的鋼(gang)管(guan)(guan)以穩定(ding)速度(du)通過(guo)檢測探頭時(shi)，標定(ding)信(xin)號源具有(you)單(dan)(dan)(dan)一性并能夠一次性遍歷每個傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)。由(you)于(yu)感(gan)生(sheng)(sheng)渦流磁場的作用(yong)(yong)使得管(guan)(guan)體形成了非均勻(yun)的磁感(gan)應強(qiang)度(du)，從而(er)導致圓(yuan)環在經過(guo)不同(tong)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)時(shi)產生(sheng)(sheng)的漏(lou)(lou)磁信(xin)號幅值(zhi)存在差(cha)(cha)異(yi)。在對自然管(guan)(guan)進(jin)行檢測之前(qian)，先利(li)用(yong)(yong)帶有(you)標定(ding)圓(yuan)環的樣管(guan)(guan)對傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)增益進(jin)行修正(zheng)，并且必須(xu)保證鋼(gang)管(guan)(guan)檢測速度(du)與標定(ding)速度(du)相同(tong)。最終，采用(yong)(yong)標定(ding)圓(yuan)環作為勵(li)磁源來修正(zheng)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)的增益，可有(you)效消除(chu)同(tong)尺寸缺陷在管(guan)(guan)體不同(tong)位置處產生(sheng)(sheng)的檢測信(xin)號差(cha)(cha)異(yi)。
二、管端漏磁場(chang)差異消除方法
感(gan)生(sheng)磁場對鋼管(guan)管(guan)端(duan)磁化(hua)狀(zhuang)態(tai)的(de)影響(xiang)主(zhu)要來自鋼管(guan)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)感(gan)生(sheng)渦流(liu)(liu)和磁化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)產(chan)生(sheng)的(de)感(gan)生(sheng)電流(liu)(liu)，因此，消(xiao)除(chu)管(guan)端(duan)缺陷漏磁場差異包括(kuo)兩個(ge)方(fang)(fang)面(mian)內(nei)容：一方(fang)(fang)面(mian)需(xu)要消(xiao)除(chu)當鋼管(guan)端(duan)部進入和離(li)開磁化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)時由于(yu)磁通(tong)量劇烈變化(hua)而在線(xian)(xian)圈(quan)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)感(gan)生(sheng)電流(liu)(liu)；另一方(fang)(fang)面(mian)需(xu)要消(xiao)除(chu)當鋼管(guan)端(duan)部與磁化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)耦(ou)合(he)時僅存在單一方(fang)(fang)向(xiang)感(gan)生(sheng)渦流(liu)(liu)磁場的(de)影響(xiang)。
感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)會引(yin)起鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)磁(ci)(ci)(ci)化狀態發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)變化，進(jin)一步導致位(wei)于(yu)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)和(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尾的(de)具有相(xiang)同尺寸的(de)缺(que)陷(xian)(xian)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)不同的(de)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)強度(du)。如圖(tu)(tu)5-20所示，在感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)作用下，位(wei)于(yu)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)和(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尾處(chu)的(de)缺(que)陷(xian)(xian)C1C2和(he)C3產產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)Bc1、Bc2和(he)Bc3的(de)強度(du)依次增大(da)，為消(xiao)(xiao)除感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)引(yin)起的(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)差(cha)異，將(jiang)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)影響(xiang)由(you)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)本體(ti)(ti)(ti)轉移到延(yan)伸(shen)區(qu)(qu)(qu)內(nei)。如圖(tu)(tu)5-21所示，在鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)部(bu)補充(chong)鐵磁(ci)(ci)(ci)性物質(zhi)，使鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)整(zheng)體(ti)(ti)(ti)長度(du)向(xiang)兩端(duan)(duan)(duan)延(yan)伸(shen)，從而在端(duan)(duan)(duan)部(bu)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)電(dian)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)現象(xiang)將(jiang)轉移到延(yan)伸(shen)區(qu)(qu)(qu)內(nei)。由(you)于(yu)延(yan)伸(shen)區(qu)(qu)(qu)的(de)存在，當鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)部(bu)進(jin)入和(he)離開(kai)磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)圈時，磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)圈內(nei)部(bu)磁(ci)(ci)(ci)介質(zhi)總量已基本進(jin)入穩定狀態，線(xian)圈磁(ci)(ci)(ci)通量保持恒(heng)定而不會產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)；由(you)于(yu)在鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)入區(qu)(qu)(qu)和(he)離開(kai)區(qu)(qu)(qu)同時產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)反(fan)向(xiang)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)，從而減弱了(le)單(dan)一方向(xiang)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)劇烈影響(xiang)。將(jiang)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)部(bu)進(jin)行延(yan)伸(shen)之后，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)缺(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)差(cha)異與管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)似，僅存在鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)入區(qu)(qu)(qu)和(he)離開(kai)區(qu)(qu)(qu)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)，因此可(ke)采(cai)用管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)缺(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)差(cha)異消(xiao)(xiao)除方法進(jin)一步處(chu)理。
圖5-22所示為(wei)含有延(yan)(yan)伸導磁極靴(xue)(xue)的鋼管自動化(hua)漏磁檢測設備，主(zhu)要(yao)包括雙層磁化(hua)線圈、管頭延(yan)(yan)伸極靴(xue)(xue)、管尾延(yan)(yan)伸極靴(xue)(xue)、磁化(hua)回路以(yi)及探頭陣(zhen)列等。
當鋼管(guan)管(guan)頭進入檢(jian)測區(qu)域(yu)時，管(guan)頭與(yu)管(guan)頭導(dao)磁(ci)(ci)延伸極(ji)靴形成對接，此(ci)時磁(ci)(ci)化(hua)線圈內(nei)部鐵磁(ci)(ci)性物質總(zong)量(liang)變(bian)化(hua)緩慢，線圈的(de)(de)磁(ci)(ci)通總(zong)量(liang)基本(ben)保持不變(bian)，從而極(ji)大(da)地削弱了磁(ci)(ci)化(hua)線圈中產生(sheng)的(de)(de)感生(sheng)電流，如圖5-23所(suo)示。同樣(yang)，當不銹(xiu)鋼管(guan)管(guan)尾離開檢(jian)測區(qu)域(yu)時，其(qi)與(yu)管(guan)尾導(dao)磁(ci)(ci)延伸極(ji)靴對接，此(ci)時，磁(ci)(ci)化(hua)線圈中產生(sheng)的(de)(de)感生(sheng)電流也(ye)將大(da)大(da)削弱，如圖5-24所(suo)示。
對(dui)不(bu)銹鋼管(guan)(guan)(guan)整體同尺寸(cun)缺(que)(que)陷(xian)產(chan)生的漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)強度差(cha)異(yi)而(er)言，感生磁(ci)(ci)場(chang)(chang)對(dui)鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)端(duan)缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)的影響(xiang)遠大于(yu)管(guan)(guan)(guan)體。一(yi)方(fang)面，由于(yu)管(guan)(guan)(guan)端(duan)進入和離開磁(ci)(ci)化線圈時(shi)，劇烈的磁(ci)(ci)通量變化會在線圈中產(chan)生較大的感生電流；另一(yi)方(fang)面，由于(yu)僅在鋼管(guan)(guan)(guan)進入區(qu)或者(zhe)離開區(qu)產(chan)生單一(yi)方(fang)向的感生渦流，相應的感生磁(ci)(ci)場(chang)(chang)將(jiang)在管(guan)(guan)(guan)頭減弱并在管(guan)(guan)(guan)尾增強缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)。施加延(yan)伸(shen)極靴后(hou)將(jiang)鋼管(guan)(guan)(guan)端(duan)部的電磁(ci)(ci)感應作用(yong)轉移到延(yan)伸(shen)區(qu)，從而(er)可有效(xiao)削弱感生磁(ci)(ci)場(chang)(chang)對(dui)鋼管(guan)(guan)(guan)端(duan)部缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)的影響(xiang)。
建立EMT-P48／180 不銹鋼(gang)(gang)管高速漏磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)(jian)測(ce)系(xi)統(tong)(tong)，如圖(tu)5-25所(suo)(suo)示(shi)。鋼(gang)(gang)管漏磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)(jian)測(ce)系(xi)統(tong)(tong)包括輸(shu)(shu)(shu)送(song)輥(gun)道(dao)、磁(ci)(ci)(ci)化電(dian)(dian)源、磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)和(he)探(tan)頭信號系(xi)統(tong)(tong)等。圖(tu)5-26所(suo)(suo)示(shi)為輸(shu)(shu)(shu)送(song)輥(gun)道(dao)，在變壓(ya)(ya)(ya)器控制(zhi)下實(shi)現變速輸(shu)(shu)(shu)出。圖(tu)5-27所(suo)(suo)示(shi)的磁(ci)(ci)(ci)化電(dian)(dian)源具有恒(heng)(heng)壓(ya)(ya)(ya)和(he)恒(heng)(heng)流(liu)(liu)兩種功(gong)能(neng)模(mo)式(shi)，當采用恒(heng)(heng)壓(ya)(ya)(ya)模(mo)式(shi)時，磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)中通過的電(dian)(dian)流(liu)(liu)為初始(shi)磁(ci)(ci)(ci)化電(dian)(dian)流(liu)(liu)與線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)感生電(dian)(dian)流(liu)(liu)疊加之和(he)；如將(jiang)磁(ci)(ci)(ci)化電(dian)(dian)源設(she)置為恒(heng)(heng)流(liu)(liu)模(mo)式(shi)，電(dian)(dian)源內(nei)部的穩流(liu)(liu)模(mo)塊(kuai)電(dian)(dian)路(lu)將(jiang)對線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)感生電(dian)(dian)流(liu)(liu)進行(xing)補償，從而保證線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)中通過的電(dian)(dian)流(liu)(liu)值始(shi)終保持(chi)不變。磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)的內(nei)徑、外徑和(he)厚度分(fen)別為400mm、800mm和(he)300mm，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)總匝(za)數為5000匝(za)。圖(tu)5-28所(suo)(suo)示(shi)為探(tan)頭系(xi)統(tong)(tong)，實(shi)現鋼(gang)(gang)管周向360°全覆(fu)蓋檢(jian)(jian)測(ce)。
首先(xian)，分析磁(ci)化線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中產生(sheng)的感生(sheng)電(dian)流(liu)與鋼(gang)管(guan)運(yun)動速(su)度關系。將磁(ci)化電(dian)源設置為恒壓模式(shi)，電(dian)壓設定(ding)為20V，當磁(ci)化線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中沒有鋼(gang)管(guan)時(shi)，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)內部電(dian)流(liu)為19A。管(guan)端(duan)缺陷(xian)漏磁(ci)場差異測(ce)試樣(yang)管(guan)如(ru)圖5-29所(suo)示(shi)，在樣(yang)管(guan)兩端(duan)及中部刻制三個尺寸相同的圓(yuan)環(huan)缺陷(xian)。如(ru)圖5-26所(suo)示(shi)，利用變(bian)頻輸送(song)輥(gun)道驅動鋼(gang)管(guan)分別以速(su)度1.0m／s、1.3m／1.61.9m2.2m/s、2.5m／s通(tong)過(guo)(guo)(guo)漏磁(ci)檢測(ce)設備。當鋼(gang)管(guan)管(guan)頭(tou)、管(guan)體和管(guan)尾分別通(tong)過(guo)(guo)(guo)磁(ci)化線(xian)(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，測(ce)量(liang)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中通(tong)過(guo)(guo)(guo)的電(dian)流(liu)值，獲得磁(ci)化線(xian)(xian)圈(quan)(quan)內部通(tong)過(guo)(guo)(guo)電(dian)流(liu)與運(yun)行(xing)速(su)度關系曲線(xian)(xian)，如(ru)圖5-30所(suo)示(shi)。
從圖5-30中可(ke)以看出，當不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)不同部(bu)位運動至磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)中時(shi)，磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)內(nei)部(bu)通(tong)過電流(liu)(liu)幅值(zhi)差異較(jiao)大：管(guan)(guan)(guan)(guan)尾處線(xian)圈(quan)內(nei)部(bu)電流(liu)(liu)最大，管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)次之，管(guan)(guan)(guan)(guan)頭最弱；并且，隨著鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)運行(xing)速度不斷提升，管(guan)(guan)(guan)(guan)頭處線(xian)圈(quan)內(nei)部(bu)電流(liu)(liu)不斷減小，管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)基本(ben)不變，管(guan)(guan)(guan)(guan)尾處電流(liu)(liu)不斷增加，試(shi)驗結果與圖5-18所示的仿真結論吻合。鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)在進入和離開磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)磁(ci)通(tong)總量發(fa)生(sheng)劇烈變化(hua)而在其中產(chan)生(sheng)感生(sheng)電流(liu)(liu)。當管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)通(tong)過磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)時(shi)，由于線(xian)圈(quan)中磁(ci)通(tong)量基本(ben)不變而無感生(sheng)電流(liu)(liu)產(chan)生(sheng)。
進(jin)一步分析感生磁場(chang)(chang)對缺(que)陷(xian)漏(lou)磁場(chang)(chang)的(de)影響。在恒壓模式下(xia)，對處于管(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)體和管(guan)(guan)尾的(de)圓環缺(que)陷(xian)進(jin)行(xing)檢(jian)測，當鋼管(guan)(guan)運行(xing)速度為1.0m／s時檢(jian)測信(xin)號如圖5-31所示。從(cong)圖中可以看出，不同位置處的(de)圓環缺(que)陷(xian)產生的(de)信(xin)號幅值不同，其中管(guan)(guan)尾處缺(que)陷(xian)幅值最大(da)，管(guan)(guan)體次之，管(guan)(guan)頭處缺(que)陷(xian)信(xin)號最小。
在恒(heng)壓模(mo)式(shi)下(xia)，同(tong)尺寸缺(que)(que)陷(xian)(xian)多樣(yang)漏磁(ci)(ci)場產生源包(bao)括(kuo)磁(ci)(ci)化線圈中(zhong)產生的感生電(dian)流(liu)(liu)(liu)和(he)(he)鋼管(guan)中(zhong)的感生渦流(liu)(liu)(liu)。為單獨分析鋼管(guan)中(zhong)感生渦流(liu)(liu)(liu)對缺(que)(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)場的影響(xiang)，可(ke)將(jiang)磁(ci)(ci)化電(dian)源設(she)置為恒(heng)流(liu)(liu)(liu)模(mo)式(shi)以消除磁(ci)(ci)化線圈感生電(dian)流(liu)(liu)(liu)的影響(xiang)。分別(bie)(bie)在恒(heng)壓和(he)(he)恒(heng)流(liu)(liu)(liu)兩種模(mo)式(shi)下(xia)對樣(yang)管(guan)缺(que)(que)陷(xian)(xian)進行檢(jian)測，樣(yang)管(guan)分別(bie)(bie)以速(su)度(du)1.0m／s、1.3m／1.6m／s、1.9m／s、2.2m／s和(he)(he)2.5m／s通過檢(jian)測設(she)備并(bing)記錄缺(que)(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)信號幅值，最終獲得不(bu)同(tong)位置圓環缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)測信號幅值與(yu)運行速(su)度(du)的關系曲線，如圖5-32所(suo)示。
從(cong)圖5-32中可以看出，當(dang)(dang)磁化電(dian)源(yuan)設置(zhi)(zhi)為恒壓模(mo)式時(shi)，管(guan)(guan)尾缺陷(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)最(zui)強(qiang)，管(guan)(guan)體(ti)次之(zhi)(zhi)，管(guan)(guan)頭(tou)(tou)缺陷(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)最(zui)弱；隨著(zhu)檢測速度的(de)提高(gao)，管(guan)(guan)頭(tou)(tou)缺陷(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅值不斷減弱，管(guan)(guan)體(ti)基本(ben)不變，管(guan)(guan)尾逐漸增加(jia)，三者幅值差異(yi)逐漸增大(da)。將磁化電(dian)源(yuan)設置(zhi)(zhi)為恒流模(mo)式消(xiao)除磁化線圈(quan)感生(sheng)(sheng)電(dian)流影(ying)響之(zhi)(zhi)后，同(tong)(tong)樣，管(guan)(guan)尾缺陷(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)最(zui)強(qiang)，管(guan)(guan)體(ti)其次，管(guan)(guan)頭(tou)(tou)最(zui)弱。當(dang)(dang)鋼管(guan)(guan)運(yun)行速度相同(tong)(tong)時(shi)，與恒壓模(mo)式相比，不同(tong)(tong)位(wei)置(zhi)(zhi)缺陷(xian)在(zai)恒流模(mo)式下產生(sheng)(sheng)的(de)檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)差異(yi)更小。
從圖5-32中還可(ke)以看出(chu)，感生(sheng)磁(ci)場(chang)在(zai)管(guan)端引起(qi)的缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)差(cha)異(yi)遠大于(yu)管(guan)體；線圈感生(sheng)電(dian)流(liu)(liu)磁(ci)場(chang)引起(qi)的管(guan)端缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)差(cha)異(yi)大于(yu)鋼管(guan)感生(sheng)渦流(liu)(liu)磁(ci)場(chang)；在(zai)管(guan)體處(chu)磁(ci)化線圈中幾乎不產生(sheng)感生(sheng)電(dian)流(liu)(liu)，管(guan)體缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)差(cha)異(yi)源主要來(lai)自不銹鋼管(guan)中產生(sheng)的感生(sheng)渦流(liu)(liu)。
根(gen)據圖(tu)(tu)5-22所(suo)(suo)示的(de)設(she)備方案制作了(le)相應的(de)管端(duan)延(yan)伸導磁極靴，如(ru)圖(tu)(tu)5-33所(suo)(suo)示。將延(yan)伸極靴固定在橫(heng)向磁化線(xian)圈(quan)上(shang)，在完全相同的(de)條件下進行(xing)測試，獲得在恒壓模(mo)式下磁化線(xian)圈(quan)內部通過電流與運(yun)行(xing)速度的(de)關系曲(qu)線(xian)，如(ru)圖(tu)(tu)5-34所(suo)(suo)示。
從圖5-34中可以看出，磁化(hua)(hua)線圈(quan)電流(liu)(liu)(liu)(liu)幅值變化(hua)(hua)規律與未施加(jia)延伸極(ji)靴(xue)(xue)時相(xiang)同，仍然是(shi)管(guan)(guan)(guan)頭處(chu)電流(liu)(liu)(liu)(liu)幅值最小，管(guan)(guan)(guan)體基本(ben)不變，而管(guan)(guan)(guan)尾(wei)處(chu)電流(liu)(liu)(liu)(liu)幅值最大(da)，并且(qie)隨著運行(xing)速度的增(zeng)加(jia)，差異逐漸增(zeng)大(da)。但是(shi)，延伸極(ji)靴(xue)(xue)極(ji)大(da)地削弱(ruo)了磁化(hua)(hua)線圈(quan)中產生的感生電流(liu)(liu)(liu)(liu)，與未施加(jia)延伸極(ji)靴(xue)(xue)相(xiang)比(bi)，當(dang)運行(xing)速度為(wei)(wei)2.5m／s時，管(guan)(guan)(guan)頭處(chu)線圈(quan)電流(liu)(liu)(liu)(liu)由(you)10.2A上升至16.2A，管(guan)(guan)(guan)尾(wei)處(chu)線圈(quan)電流(liu)(liu)(liu)(liu)由(you)25.8A降為(wei)(wei)21.9A。
同樣(yang)，將磁化(hua)電源設置(zhi)為恒(heng)壓和恒(heng)流兩種模式，在施(shi)加延伸極靴的(de)情況(kuang)下，對樣(yang)管上不同位置(zhi)圓環缺(que)陷進行檢(jian)測(ce)，獲得相應漏(lou)磁檢(jian)測(ce)信號幅值(zhi)與運行速(su)度的(de)關系(xi)曲(qu)線，如圖5-35所示。
從圖(tu)5-35中可以(yi)看出，一方面(mian)(mian)，施加延(yan)伸極靴(xue)之(zhi)后缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)變化(hua)規(gui)律與未施加極靴(xue)時相同。感生磁(ci)(ci)場造成管尾圓環缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)強度最高，管體(ti)次之(zhi)，而管頭缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)強度最低，并且磁(ci)(ci)化(hua)線圈感生電流對管端缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)檢測信(xin)號(hao)(hao)的(de)影響(xiang)大于(yu)(yu)(yu)鋼(gang)管中的(de)感生渦流。另一方面(mian)(mian)，由(you)于(yu)(yu)(yu)延(yan)伸導磁(ci)(ci)極靴(xue)的(de)作用，感生磁(ci)(ci)場對端部缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場的(de)影響(xiang)由(you)鋼(gang)管本體(ti)轉移(yi)到延(yan)伸極靴(xue)上，從而有(you)效削弱了(le)管端缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)差(cha)異。此(ci)外，由(you)于(yu)(yu)(yu)延(yan)伸極靴(xue)降低了(le)整個磁(ci)(ci)化(hua)回路的(de)磁(ci)(ci)阻，故從整體(ti)上增(zeng)強了(le)所有(you)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)幅值。
為分析比較延(yan)(yan)伸(shen)導磁(ci)(ci)極靴的(de)(de)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)差異(yi)消除效果，分別(bie)計算(suan)不(bu)同(tong)運行速度下鋼(gang)(gang)管(guan)管(guan)端圓環缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)檢(jian)測(ce)信號的(de)(de)幅(fu)值差異(yi)，見(jian)表(biao)5-1。從表(biao)中可(ke)以看出，延(yan)(yan)伸(shen)極靴可(ke)有效消除感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)引(yin)起的(de)(de)同(tong)尺寸缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)差異(yi)。當鋼(gang)(gang)管(guan)運行速度為2.5m／s時，磁(ci)(ci)化電(dian)源設置為恒(heng)流模式(shi)并施加(jia)延(yan)(yan)伸(shen)極靴時，感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)引(yin)起的(de)(de)不(bu)同(tong)位置同(tong)尺寸缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)信號差異(yi)為0.45dB，已(yi)能(neng)滿足鋼(gang)(gang)管(guan)檢(jian)測(ce)要(yao)求。因(yin)此(ci)，在(zai)不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)漏磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)過程中，可(ke)根據鋼(gang)(gang)管(guan)外徑制作對應尺寸的(de)(de)延(yan)(yan)伸(shen)導磁(ci)(ci)極靴，從而可(ke)消除由于感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)帶(dai)來的(de)(de)管(guan)端缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)差異(yi)。
當不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管管體通過磁化線圈時(shi)，缺(que)(que)陷漏磁場(chang)(chang)差異主要受鋼(gang)管感(gan)生渦流磁場(chang)(chang)的影響。由于進入(ru)區感(gan)生渦流磁場(chang)(chang)與原始磁化場(chang)(chang)方向相(xiang)反，而在(zai)離開區兩者方向相(xiang)同，因此感(gan)生渦流造成磁化場(chang)(chang)分布不(bu)均勻，進而引起缺(que)(que)陷漏磁場(chang)(chang)差異。
為消(xiao)除感(gan)生(sheng)磁場(chang)(chang)引起的(de)管(guan)體同尺寸(cun)缺(que)陷漏(lou)磁場(chang)(chang)差(cha)異，以圓環作(zuo)為標(biao)定(ding)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)源對陣列傳感(gan)單元增益(yi)進行修正(zheng)，樣管(guan)如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)5-36所(suo)(suo)示(shi)。檢測(ce)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)系統共32個(ge)(ge)通(tong)(tong)道(dao)，初始采集時(shi)各通(tong)(tong)道(dao)增益(yi)統一(yi)設(she)置為200，如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)5-37所(suo)(suo)示(shi)。當樣管(guan)以速(su)(su)度1.0m／s通(tong)(tong)過檢測(ce)探(tan)頭時(shi)，獲(huo)得(de)(de)(de)編號(hao)(hao)(hao)(hao)25～32八個(ge)(ge)通(tong)(tong)道(dao)缺(que)陷漏(lou)磁信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)波形，如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)5-38所(suo)(suo)示(shi)，其中每一(yi)條(tiao)(tiao)曲線(xian)代表一(yi)個(ge)(ge)通(tong)(tong)道(dao)。從(cong)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)中可(ke)以看(kan)出(chu)，標(biao)定(ding)圓環在(zai)各傳感(gan)單元中產(chan)生(sheng)的(de)漏(lou)磁信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值不(bu)同。進一(yi)步，將目標(biao)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)值Vs設(she)置為90，根據(ju)式（5-12）算法獲(huo)得(de)(de)(de)各通(tong)(tong)道(dao)的(de)修正(zheng)參數(shu)，如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)5-39所(suo)(suo)示(shi)。將標(biao)定(ding)圓環再次以相(xiang)同速(su)(su)度通(tong)(tong)過橫向檢測(ce)系統時(shi)獲(huo)得(de)(de)(de)如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)5-40所(suo)(suo)示(shi)的(de)檢測(ce)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)，其中一(yi)條(tiao)(tiao)曲線(xian)為一(yi)個(ge)(ge)通(tong)(tong)道(dao)。從(cong)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)中可(ke)以看(kan)出(chu)，經過增益(yi)修正(zheng)之后，各通(tong)(tong)道(dao)之間的(de)缺(que)陷信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)差(cha)異基本得(de)(de)(de)到消(xiao)除。
當不銹鋼(gang)管通過磁(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)時會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)兩(liang)種電(dian)(dian)磁(ci)(ci)感應現象：一方面(mian)，鋼(gang)管電(dian)(dian)介質切(qie)割磁(ci)(ci)力線而產(chan)(chan)生(sheng)感生(sheng)渦流(liu)；另一方面(mian)，磁(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)由于(yu)內部鋼(gang)管磁(ci)(ci)介質總量(liang)發(fa)生(sheng)變化(hua)而產(chan)(chan)生(sheng)感生(sheng)電(dian)(dian)流(liu)。鋼(gang)管感生(sheng)渦流(liu)和線圈(quan)感生(sheng)電(dian)(dian)流(liu)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)磁(ci)(ci)場會(hui)改變磁(ci)(ci)化(hua)場的(de)(de)強度(du)與分布(bu)，進一步改變鋼(gang)管的(de)(de)磁(ci)(ci)化(hua)狀(zhuang)態，最終導致不同(tong)位(wei)置的(de)(de)同(tong)尺寸缺(que)陷產(chan)(chan)生(sheng)不同(tong)的(de)(de)漏磁(ci)(ci)場。可得出(chu)以下結論：
1. 不銹鋼管電(dian)(dian)介質通過磁化線圈時，在進入區內形(xing)(xing)成與原始磁化電(dian)(dian)流(liu)方向相反的感(gan)生(sheng)渦流(liu)；在離開區形(xing)(xing)成與原始磁化電(dian)(dian)流(liu)方向相同(tong)的感(gan)生(sheng)渦流(liu)；在中間(jian)區域基本沒有感(gan)生(sheng)渦流(liu)產生(sheng)。
2. 當(dang)(dang)不銹鋼管(guan)管(guan)頭進入(ru)磁化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)時(shi)，線(xian)(xian)圈(quan)中形(xing)成與(yu)原(yuan)始磁化(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)流方(fang)向相反的(de)感生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流；隨(sui)著鋼管(guan)進一步深(shen)入(ru)磁化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)，當(dang)(dang)管(guan)體通過磁化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)時(shi)，線(xian)(xian)圈(quan)中無(wu)(wu)感生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流產(chan)生(sheng)(sheng)；當(dang)(dang)管(guan)尾(wei)離開(kai)磁化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)時(shi)，線(xian)(xian)圈(quan)中無(wu)(wu)感生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流產(chan)生(sheng)(sheng)；當(dang)(dang)管(guan)尾(wei)離開(kai)磁化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)時(shi)，線(xian)(xian)圈(quan)中產(chan)生(sheng)(sheng)與(yu)原(yuan)始磁化(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)流方(fang)向相同的(de)感生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流。
3. 管(guan)體同(tong)(tong)尺寸缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場(chang)差(cha)異(yi)主要(yao)來自鋼(gang)(gang)管(guan)內部的(de)感(gan)生(sheng)渦流磁(ci)場(chang)的(de)影響。在進入區(qu)，感(gan)生(sheng)磁(ci)場(chang)與原始磁(ci)化場(chang)方向相反；在離(li)開區(qu)，感(gan)生(sheng)磁(ci)場(chang)與原始磁(ci)化場(chang)方向相同(tong)(tong)。從而使得鋼(gang)(gang)管(guan)離(li)開區(qu)磁(ci)感(gan)應強度高于(yu)進入區(qu)，最(zui)終(zhong)導致位于(yu)離(li)開區(qu)的(de)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場(chang)強度高于(yu)進入區(qu)的(de)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場(chang)強度。
4. 管(guan)(guan)端(duan)同(tong)(tong)尺(chi)寸缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)場差異同(tong)(tong)時受(shou)到鋼(gang)管(guan)(guan)內(nei)部(bu)(bu)(bu)感生(sheng)(sheng)渦流(liu)和磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)感生(sheng)(sheng)電流(liu)的影(ying)響。當鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)進入磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)時，鋼(gang)管(guan)(guan)內(nei)部(bu)(bu)(bu)感生(sheng)(sheng)渦流(liu)和磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)感生(sheng)(sheng)電流(liu)產生(sheng)(sheng)的磁(ci)場均與原(yuan)始磁(ci)化(hua)(hua)場方向相反，從而(er)降低了(le)(le)鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)磁(ci)感應強(qiang)度(du)；當管(guan)(guan)尾(wei)離(li)開(kai)磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)時，鋼(gang)管(guan)(guan)內(nei)部(bu)(bu)(bu)感生(sheng)(sheng)渦流(liu)和磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)感生(sheng)(sheng)電流(liu)產生(sheng)(sheng)的磁(ci)場均與原(yuan)始磁(ci)化(hua)(hua)場方向相同(tong)(tong)，從而(er)增強(qiang)了(le)(le)管(guan)(guan)尾(wei)磁(ci)感應強(qiang)度(du)。最終(zhong)，感生(sheng)(sheng)磁(ci)場導(dao)致位于(yu)鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)體和管(guan)(guan)尾(wei)處(chu)的同(tong)(tong)尺(chi)寸缺(que)(que)陷(xian)形成了(le)(le)依次增加的漏磁(ci)場強(qiang)度(du)。
5. 為實(shi)現高速運行時不銹鋼管(guan)同(tong)尺寸(cun)缺陷(xian)的一致性(xing)檢測(ce)與評(ping)價，基于陣列傳感單元增(zeng)益修(xiu)正和(he)延伸導磁極靴的檢測(ce)方法可(ke)消除同(tong)尺寸(cun)缺陷(xian)漏(lou)磁場差異，使得(de)同(tong)尺寸(cun)缺陷(xian)在管(guan)體和(he)管(guan)端(duan)處產生相(xiang)同(tong)的漏(lou)磁檢測(ce)信(xin)號(hao)。
6. 此外，在研(yan)究磁化線圈內部(bu)感生(sheng)電(dian)流形成機(ji)制及變化規律(lv)的(de)基(ji)礎上(shang)，可采取(qu)在管頭處(chu)(chu)提(ti)前增加磁化電(dian)流并(bing)在管尾處(chu)(chu)提(ti)前減小磁化電(dian)流的(de)控制方式，用于抵消線圈中的(de)感生(sheng)電(dian)流，從(cong)而可有效提(ti)高(gao)磁化電(dian)流的(de)穩定性(xing)。
