與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不銹(xiu)鋼管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(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)無損檢測的(de)原理源于磁(ci)(ci)(ci)(ci)粉檢測，當用一(yi)個(ge)或(huo)多個(ge)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化器(qi)將(jiang)鋼管(guan)(guan)的(de)某一(yi)部位(wei)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化到飽和(he)狀(zhuang)態時，鋼管(guan)(guan)中(zhong)任(ren)何形式的(de)材(cai)(cai)質(zhi)不連續(xu)都(dou)會在(zai)其(qi)所在(zai)位(wei)置引(yin)發磁(ci)(ci)(ci)(ci)場畸變(bian)，由此產生(sheng)泄漏(lou)(lou)于材(cai)(cai)質(zhi)之外的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)力線(xian)或(huo)磁(ci)(ci)(ci)(ci)通。這些(xie)泄漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場量的(de)空間分(fen)布具(ju)有(you)微小、非線(xian)性等特點。磁(ci)(ci)(ci)(ci)敏(min)感元件以電信號(hao)的(de)形式描(miao)述這些(xie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場量信號(hao)時，會失去漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場的(de)矢量特性，從而難(nan)以準確獲得材(cai)(cai)質(zhi)中(zhong)的(de)缺陷(xian)形態特征，如缺陷(xian)的(de)位(wei)置、形狀(zhuang)和(he)走向等。
內、外部缺陷靈敏度差異一直是影響不銹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、外部缺(que)陷檢測信(xin)號特征
漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)是一(yi)種(zhong)非線性的(de)(de)空間三(san)維場(chang)(chang)，是由磁(ci)(ci)飽和狀態下鐵磁(ci)(ci)性鋼管中(zhong)(zhong)的(de)(de)磁(ci)(ci)導率(lv)不一(yi)致引起的(de)(de)。為(wei)了(le)盡可能詳細地了(le)解漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)在各個方(fang)向(xiang)上的(de)(de)分(fen)(fen)布情(qing)況，通常將(jiang)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)分(fen)(fen)解為(wei)兩(liang)個分(fen)(fen)量(liang)(liang)，即(ji)一(yi)個切(qie)向(xiang)分(fen)(fen)量(liang)(liang)B1和一(yi)個法向(xiang)分(fen)(fen)量(liang)(liang)Bn,如圖(tu)4-1所示。在檢測(ce)過程中(zhong)(zhong)，當(dang)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器與(yu)(yu)缺(que)陷(xian)(xian)同(tong)側(ce)時(shi)(shi)，則可視為(wei)外部缺(que)陷(xian)(xian)，此時(shi)(shi)測(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)切(qie)向(xiang)與(yu)(yu)法向(xiang)分(fen)(fen)量(liang)(liang)分(fen)(fen)別(bie)(bie)記為(wei)Bex和B當(dang)0傳(chuan)(chuan)(chuan)感器與(yu)(yu)缺(que)陷(xian)(xian)異側(ce)時(shi)(shi)，則可視為(wei)內部缺(que)陷(xian)(xian)，漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)切(qie)向(xiang)與(yu)(yu)法向(xiang)分(fen)(fen)量(liang)(liang)分(fen)(fen)別(bie)(bie)記為(wei)B和從圖(tu)4-1中(zhong)(zhong)可以看出，內、外部缺(que)陷(xian)(xian)在傳(chuan)(chuan)(chuan)感器處產(chan)生的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)存在較大差異。
法(fa)向(xiang)分(fen)(fen)量是(shi)指漏磁場在不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)表面(mian)法(fa)線方向(xiang)上(shang)的分(fen)(fen)量，檢測信號在裂紋中心的正上(shang)方幅值(zhi)為零，而(er)在裂紋的兩個斷(duan)面(mian)附近(jin)分(fen)(fen)別達到正、負極大值(zhi)，相(xiang)鄰(lin)極值(zhi)之間的距(ju)離(li)取決(jue)于裂紋的寬(kuan)度、缺陷的形狀(zhuang)、提離(li)距(ju)離(li)以及缺陷所(suo)在位置(zhi)等因素(su)。
下面以漏磁場法向分量進行討論(lun)。
內、外部(bu)缺(que)陷(xian)的(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場形成(cheng)機(ji)理略有不(bu)同：當缺(que)陷(xian)處于被(bei)測鋼(gang)管外表面時，其溢出(chu)磁(ci)(ci)場可以視為磁(ci)(ci)力(li)線(xian)遇到磁(ci)(ci)導率變(bian)化(hua)時外逸的(de)部(bu)分；而不(bu)銹鋼(gang)管的(de)內部(bu)缺(que)陷(xian)在鋼(gang)管外部(bu)產生的(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場，實質是由(you)于材質不(bu)連續產生的(de)畸變(bian)擾動磁(ci)(ci)場，將磁(ci)(ci)力(li)線(xian)從原(yuan)本分布均(jun)勻(yun)的(de)鐵(tie)磁(ci)(ci)性構件內“擠壓”出(chu)材質表面，形成(cheng)可檢測量。
從圖4-1中可以看出，外部(bu)(bu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測信號(hao)的峰(feng)-峰(feng)值(zhi)較大，且具有陡峭的畸(ji)(ji)變特征；內部(bu)(bu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測信號(hao)的強度及畸(ji)(ji)變特征都與前者不同。當用霍爾元件檢(jian)(jian)(jian)測漏磁場(chang)(chang)的法向分(fen)量時(shi)，會(hui)獲得含過零點的正、負(fu)波峰(feng)特征的缺(que)(que)陷(xian)(xian)信號(hao)。為了方便標(biao)記缺(que)(que)陷(xian)(xian)產生的漏磁場(chang)(chang)檢(jian)(jian)(jian)測信號(hao)，將外部(bu)(bu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測信號(hao)記為Vex(h)，內部(bu)(bu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測信號(hao)記為Vin(h)，h為磁敏感(gan)元件與被(bei)檢(jian)(jian)(jian)測構(gou)件表面的提離距離。
以(yi)二維(wei)軸(zhou)對(dui)稱(cheng)模型為例，仿真計算鋼(gang)管軸(zhou)向磁化時內(nei)、外(wai)部缺陷(xian)的(de)檢測信(xin)號特性。鋼(gang)管厚度為10.0mm，內(nei)、外(wai)部裂(lie)紋(wen)尺寸相同：深(shen)度為2.5mm，寬度為0.5mm。如圖4-2所示(shi)，磁敏感(gan)元(yuan)件沿著提離值．0mm的(de)路徑掃過(guo)外(wai)部裂(lie)紋(wen)時，得到(dao)(dao)相應檢測信(xin)號的(de)峰-峰值，記為Vexpp(1.0)；掃過(guo)內(nei)部裂(lie)紋(wen)時，得到(dao)(dao)相應檢測信(xin)號的(de)峰-峰值。
在(zai)(zai)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)自動化(hua)漏磁檢(jian)測(ce)過程中，一般(ban)將(jiang)(jiang)檢(jian)測(ce)探(tan)頭布置(zhi)在(zai)(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)外(wai)表(biao)面來實現不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)全覆蓋檢(jian)測(ce)。從圖(tu)4-2中可以看出，相同尺寸的(de)(de)裂紋(wen)分別(bie)位于鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)內(nei)(nei)、外(wai)表(biao)面時(shi)，產生的(de)(de)檢(jian)測(ce)信號(hao)差異很大，包(bao)括(kuo)幅(fu)值和寬度(du)。然(ran)而，在(zai)(zai)常規漏磁檢(jian)測(ce)中，一般(ban)將(jiang)(jiang)檢(jian)測(ce)信號(hao)幅(fu)值作為裂紋(wen)深度(du)的(de)(de)評判依(yi)據。因此，如果不(bu)對裂紋(wen)位置(zhi)進行區分，而直接使(shi)用相同的(de)(de)報警門(men)限進行評判，則會造成外(wai)部裂紋(wen)的(de)(de)誤判或內(nei)(nei)部裂紋(wen)的(de)(de)漏判，使(shi)相同尺寸的(de)(de)缺陷產生不(bu)一致的(de)(de)評價結果。
圖(tu)(tu)4-3給(gei)出(chu)了(le)不銹鋼管(guan)內(nei)壁(bi)上的(de)(de)裂紋(wen)（內(nei)部(bu)缺陷(xian)）漏(lou)磁場法向分量檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號波形(xing)，同時(shi)給(gei)出(chu)了(le)檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號極(ji)值間(jian)隔寬度W與管(guan)壁(bi)厚度的(de)(de)關系曲線。從圖(tu)(tu)中可以看出(chu)，當檢(jian)測(ce)(ce)探頭與鋼管(guan)表面(mian)的(de)(de)提離距離h增(zeng)大(da)，或者(zhe)壁(bi)厚增(zeng)大(da)時(shi)，檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號的(de)(de)極(ji)值間(jian)隔寬度W均會增(zeng)大(da)。因此，當借助于檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號的(de)(de)波形(xing)特征構建評(ping)判指標時(shi)，應注意這一(yi)點。
2. 鋼板(ban)正、反面缺陷檢測信號對比
下(xia)面通過(guo)在(zai)鋼(gang)板(ban)上(shang)刻制各類人(ren)工(gong)缺陷(xian)(xian)模(mo)擬(ni)鋼(gang)管漏磁檢測中內、外部缺陷(xian)(xian)。采用機加(jia)工(gong)和電(dian)火(huo)花加(jia)工(gong)的方法，在(zai)鋼(gang)板(ban)表面相隔一定距離加(jia)工(gong)橫向(xiang)刻槽(cao)、斜向(xiang)刻槽(cao)以(yi)及(ji)不通孔(kong)等人(ren)工(gong)缺陷(xian)(xian)，人(ren)工(gong)缺陷(xian)(xian)尺(chi)寸見(jian)表4-1。
磁(ci)(ci)敏感元件(jian)(jian)選用(yong)集成霍(huo)爾元件(jian)(jian)UGN-3503，將其封裝于檢(jian)測探頭中，傳感器(qi)的提(ti)離(li)距(ju)離(li)為0.5mm。采用(yong)直流磁(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)對鋼(gang)板進行(xing)軸向磁(ci)(ci)化(hua)，通(tong)過(guo)調節磁(ci)(ci)化(hua)電流幅值，確(que)保試件(jian)(jian)始終處于磁(ci)(ci)飽和狀態(tai)。分(fen)別在人工(gong)缺陷所在鋼(gang)板正面(mian)(mian)以及反面(mian)(mian)進行(xing)檢(jian)測，隨機抽取一組正面(mian)(mian)檢(jian)測與反面(mian)(mian)檢(jian)測信號，如圖4-4和圖4-5所示。
通過對(dui)相同深度（0.9mm）的(de)不(bu)通孔、45°斜向刻(ke)槽以及橫向刻(ke)槽等各種人工缺(que)陷進(jin)行漏磁(ci)檢測試驗可(ke)以發現，缺(que)陷的(de)形(xing)(xing)狀、位(wei)置和走向等形(xing)(xing)位(wei)特征均對(dui)缺(que)陷檢測信號產生了(le)較(jiao)大的(de)影(ying)響，具體(ti)體(ti)現在(zai)信號幅(fu)值以及極(ji)值間隔(ge)寬度上。
3. 鋼管漏磁檢(jian)測內、外部(bu)缺陷區分的(de)必要性
由(you)于(yu)不銹鋼(gang)管(guan)的(de)特(te)殊幾何結(jie)構，不銹鋼(gang)管(guan)漏(lou)磁自動化檢測(ce)一般(ban)將探頭布置在不銹鋼(gang)管(guan)外壁，來完成對鋼(gang)管(guan)的(de)全覆蓋檢測(ce)。由(you)于(yu)漏(lou)磁檢測(ce)采用直流(liu)磁化方法(fa)，磁化場(chang)具有很強的(de)穿(chuan)透力，內部(bu)缺(que)陷同(tong)樣可(ke)以(yi)獲得較好(hao)的(de)(de)信噪(zao)比。但(dan)是，檢測探頭布置在鋼管(guan)外壁(bi)，鋼管(guan)內、外部缺(que)陷(xian)的(de)(de)靈敏度(du)(du)卻有不(bu)同(tong)，具(ju)體表現為內、外部缺(que)陷(xian)檢測信號的(de)(de)峰-峰值和極值間隔寬度(du)(du)存(cun)在明顯區別，而且管(guan)壁(bi)越厚，差別越大。當(dang)采用常規漏磁檢測評(ping)判指標（信號峰-峰值）對(dui)缺(que)陷(xian)進行評(ping)判時(shi)，無(wu)論是切向(xiang)分(fen)量還(huan)是法(fa)向(xiang)分(fen)量，都無(wu)法(fa)形(xing)成一一對(dui)應(ying)的(de)(de)關系，容(rong)易受(shou)到非同(tong)類(lei)形(xing)態特征的(de)(de)干擾，造成缺(que)陷(xian)的(de)(de)非一致性評(ping)判，最終影(ying)響鋼管(guan)的(de)(de)檢測精度(du)(du)。
漏(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)既然受到多(duo)種因(yin)素(su)的(de)(de)(de)影響，而常(chang)規(gui)漏(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)評(ping)判(pan)(pan)指(zhi)標(biao)卻又未能(neng)提供完(wan)備描(miao)述矢量(liang)漏(lou)磁(ci)(ci)場的(de)(de)(de)信(xin)(xin)(xin)息(xi)。因(yin)此，需要(yao)(yao)提取或構(gou)造(zao)新的(de)(de)(de)評(ping)判(pan)(pan)指(zhi)標(biao)來(lai)準確評(ping)估缺陷形態特征。漏(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)探頭中的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)敏感元件是以電(dian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)形式將漏(lou)磁(ci)(ci)場的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)(xin)號(hao)在輸出(chu)設(she)備中顯示出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)。由(you)于電(dian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)標(biao)量(liang)在描(miao)述磁(ci)(ci)場矢量(liang)時具有(you)不(bu)完(wan)備性，因(yin)此，需要(yao)(yao)將這些(xie)標(biao)量(liang)信(xin)(xin)(xin)息(xi)進行重新整合，而不(bu)是僅(jin)僅(jin)依靠檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)波形幅值來(lai)進行評(ping)判(pan)(pan)。
直流漏磁檢(jian)測的(de)優勢在(zai)于對鐵磁性構件的(de)深度磁化，使得檢(jian)測功能(neng)較其他電(dian)磁檢(jian)測方法要強(qiang)大得多(duo)。其中，準確評估不銹鋼(gang)管使用性能(neng)的(de)基礎是對缺陷(xian)位(wei)置(zhi)特征的(de)準確識別。通過上述對鋼(gang)管內、外(wai)部缺陷(xian)檢(jian)測的(de)討論，可以認(ren)識到以下兩(liang)點：
1）漏磁檢測方法可用于鋼(gang)管的(de)內、外部缺陷檢測，但是(shi)缺陷的(de)位置特征會造成檢測信(xin)號(hao)的(de)差異，包括檢測信(xin)號(hao)的(de)峰-峰值和(he)極值間隔寬度。
2）缺陷(xian)的形狀、走向、深度等形態特征(zheng)也(ye)會引起(qi)檢(jian)測信號的波形變化。
因此，對(dui)于位(wei)置(zhi)特征(zheng)和形(xing)態特征(zheng)均(jun)無法事先確定(ding)的(de)缺陷(xian)，僅(jin)將檢(jian)測信號峰-峰值作(zuo)為評價依據，勢必會造成缺陷(xian)的(de)非一致性檢(jian)測與(yu)評判(pan)，也即，分(fen)別處于鋼管內、外表面的(de)相同尺寸的(de)缺陷(xian)經漏磁檢(jian)測與(yu)評判(pan)后得到(dao)了不同的(de)損傷量(liang)級(ji)。從客觀上講(jiang)，這(zhe)種誤差必然存在，但是可以設法盡(jin)量(liang)避免，這(zhe)也是定(ding)量(liang)檢(jian)測首(shou)先需(xu)要解決的(de)問題。
