不銹鋼管自動化漏磁(ci)檢測系統一般采用復合磁化方式對不銹鋼管進行全方位檢測，軸向磁化檢測橫向缺陷和周向磁化檢測縱向缺陷，并且以縱向和橫向刻槽作為質量評判標準。然而在不銹鋼管檢測過程中，自然缺陷的形狀位置卻有別于標準缺陷，即自然缺陷走向通常與標準磁化場方向存在一定傾角。國家標準GB/T 12604-1999關于缺陷形狀位置對檢測靈敏度差異的影響做如下描述：“當缺陷走向與磁力線垂直時，缺陷處漏磁場強度最大，檢測靈敏度也最高。隨著缺陷走向的偏斜，漏磁場強度逐漸降低，直至兩者走向一致時，漏磁場強度接近為零。因此，當采用縱向、橫向檢測設備時，對斜向缺陷反應不甚敏感，易形成盲角區域”。
一(yi)、缺陷走向對(dui)漏(lou)磁場分布的(de)影(ying)響
由(you)于軋(ya)制工藝不(bu)完善而(er)產(chan)生的鋼(gang)管自然缺(que)(que)陷(xian)(xian)一般(ban)與(yu)軸(zhou)線成(cheng)一定斜(xie)(xie)角。與(yu)標(biao)準(zhun)(zhun)橫、縱向(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)相(xiang)比，斜(xie)(xie)向(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)漏磁場(chang)強度更(geng)低。斜(xie)(xie)向(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)是不(bu)銹鋼(gang)管生產(chan)過(guo)程(cheng)中最(zui)為(wei)常見(jian)的一種缺(que)(que)陷(xian)(xian)，但在實(shi)際檢測過(guo)程(cheng)中往(wang)往(wang)以(yi)標(biao)準(zhun)(zhun)垂直(zhi)缺(que)(que)陷(xian)(xian)作為(wei)評(ping)判標(biao)準(zhun)(zhun)，從(cong)而(er)容易造成(cheng)斜(xie)(xie)向(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)的漏檢。為(wei)實(shi)現對具有不(bu)同(tong)走向(xiang)的同(tong)尺(chi)寸缺(que)(que)陷(xian)(xian)的一致性檢測與(yu)評(ping)價，必須(xu)提(ti)出(chu)相(xiang)應的漏磁場(chang)差異消除方法。
1. 斜向缺陷的漏磁場分布特性
圖4-58所示缺陷分別為用于(yu)校驗設(she)備的標準(zhun)(zhun)人工刻(ke)槽和(he)鋼管軋制過程中形成(cheng)的自然斜向缺陷。與(yu)標準(zhun)(zhun)刻(ke)槽相比，斜向缺陷走向與(yu)磁化場之間存在(zai)一定傾斜夾(jia)角，會導致相同尺寸斜向缺陷的漏(lou)(lou)磁場強度更(geng)低(di)，從而容易形成(cheng)漏(lou)(lou)檢(jian)。
建(jian)立(li)如圖4-59所示的(de)斜向(xiang)缺(que)陷漏磁場(chang)分(fen)(fen)析(xi)模型，缺(que)陷1、缺(que)陷2和(he)(he)缺(que)陷3依次與磁化場(chang)B。形成夾角a1、α2和(he)(he)3，深度(du)和(he)(he)寬度(du)分(fen)(fen)別為d和(he)(he)2b，并形成漏磁場(chang)分(fen)(fen)布(bu)B2和(he)(he)B3。
當缺陷(xian)走向垂(chui)直于(yu)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)場(chang)(chang)方(fang)向時(shi)，由于(yu)在磁(ci)(ci)化(hua)(hua)方(fang)向上缺陷(xian)左右(you)兩側(ce)磁(ci)(ci)介(jie)(jie)質具有完全(quan)對(dui)稱性，漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)可簡化(hua)(hua)為(y,z)二(er)維(wei)模型；但如果缺陷(xian)走向與磁(ci)(ci)化(hua)(hua)方(fang)向不垂(chui)直，此時(shi)，缺陷(xian)左右(you)兩側(ce)磁(ci)(ci)介(jie)(jie)質在磁(ci)(ci)化(hua)(hua)方(fang)向上不對(dui)稱，會對(dui)磁(ci)(ci)力線路徑造(zao)成擾動，從而形(xing)成三維(wei)空間分布的非(fei)對(dui)稱漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)。
以(yi)缺(que)陷(xian)兩側面上P1、P2和P3點(dian)作為研(yan)究對象，分(fen)(fen)析缺(que)陷(xian)兩側面磁(ci)(ci)勢分(fen)(fen)布(bu)。圖4-60a所示為斜(xie)向缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場分(fen)(fen)析模(mo)型，根(gen)據磁(ci)(ci)路原理，沿著磁(ci)(ci)力線路徑分(fen)(fen)布(bu)的P1、P2和P3處磁(ci)(ci)勢Uml、Um2和Um3滿足(zu)如下關(guan)系式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因此，磁(ci)化(hua)場磁(ci)通(tong)量(liang)達到(dao)(dao)1點時會(hui)產生分流，一部分磁(ci)通(tong)量(liang)2會(hui)沿著平行于缺(que)陷Φ方向(xiang)達到(dao)(dao)磁(ci)勢更低的P2點，而(er)剩余(yu)部分磁(ci)通(tong)量(liang)則經過(guo)缺(que)陷到(dao)(dao)達P3點，從而(er)形成(cheng)漏(lou)磁(ci)場B1，根據(ju)磁(ci)路的基爾(er)霍夫第一定律(lv)，磁(ci)通量(liang)滿足以下關系式：
建(jian)立如圖(tu)4-61所示(shi)的(de)仿真模型，計算缺陷走向對漏磁(ci)場(chang)分布的(de)影響。測(ce)試鋼(gang)(gang)板(ban)的(de)長、寬(kuan)和(he)高分別(bie)為(wei)(wei)(wei)500mm、100mm和(he)10mm，鋼(gang)(gang)管材質為(wei)(wei)(wei)25鋼(gang)(gang)。穿過式磁(ci)化線圈內腔寬(kuan)度(du)(du)和(he)高度(du)(du)分別(bie)116mm和(he)12mm，外輪(lun)廓寬(kuan)度(du)(du)和(he)高度(du)(du)分別(bie)為(wei)(wei)(wei)216mm和(he)112mm，線圈厚度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)100mm，，方(fang)向如圖(tu)所示(shi)。漏磁(ci)場(chang)提取路徑(jing)l位(wei)于鋼(gang)(gang)板(ban)上方(fang)中心位(wei)置處(chu)，提離值為(wei)(wei)(wei)1.0mm，并建(jian)立如圖(tu)所示(shi)坐(zuo)標系(x,y,z)
當(dang)α=90°以及α=60°時計(ji)算缺(que)(que)陷漏磁(ci)(ci)場矢(shi)量分(fen)布，如(ru)圖(tu)(tu)4-62所示(shi)。當(dang)缺(que)(que)陷走向與磁(ci)(ci)化方向垂直時，所有磁(ci)(ci)力(li)線(xian)均垂直通(tong)過缺(que)(que)陷，如(ru)圖(tu)(tu)4-62a所示(shi)；當(dang)缺(que)(que)陷走向與磁(ci)(ci)化方向存在一(yi)定夾角時，一(yi)部分(fen)磁(ci)(ci)力(li)線(xian)沿著平行于缺(que)(que)陷方向分(fen)布，其余部分(fen)磁(ci)(ci)力(li)線(xian)則(ze)沿著近似垂直于缺(que)(que)陷方向通(tong)過，如(ru)圖(tu)(tu)4-62b所示(shi)。
采用圖(tu)(tu)4-61所示(shi)的模型(xing)，夾角α分(fen)別取(qu)0°、15°、30°、45°、60°和75°，沿路(lu)徑l提取(qu)磁(ci)場分(fen)量Bx、By、、B2以及磁(ci)通量密(mi)度(du)B，并繪制成(cheng)如圖(tu)(tu)4-63～圖(tu)(tu)4-66所示(shi)的關(guan)系曲線。
從圖(tu)4-63中(zhong)可(ke)以(yi)看出，隨著夾角(jiao)α的增大(da)，漏磁(ci)場分量B2幅值(zhi)(zhi)呈現先(xian)增大(da)后減小(xiao)的規(gui)律。從圖(tu)4-64～圖(tu)4-66中(zhong)可(ke)以(yi)看出，隨著夾角(jiao)α的不(bu)(bu)斷增大(da)，By、和(he)磁(ci)通量密度B幅值(zhi)(zhi)均(jun)呈不(bu)(bu)斷上升趨勢，當缺陷走(zou)向(xiang)與(yu)磁(ci)化場方向(xiang)垂直時，幅值(zhi)(zhi)達到最大(da)值(zhi)(zhi)。
從圖(tu)中還可(ke)(ke)以看出，隨著(zhu)夾(jia)角(jiao)α的不斷增(zeng)大，BxB、B2和B分(fen)(fen)布寬(kuan)度均在不斷減小(xiao)。進(jin)一步提取漏磁場分(fen)(fen)量(liang)B，峰-峰值(zhi)點(dian)寬(kuan)度，繪制其與夾(jia)角(jiao)α的關系曲線，如圖(tu)4-67所示。從圖(tu)中可(ke)(ke)以看出，隨著(zhu)夾(jia)角(jiao)α的增(zeng)大，漏磁場分(fen)(fen)量(liang)B，峰-峰值(zhi)點(dian)寬(kuan)度不斷變小(xiao)；當夾(jia)角(jiao)α較小(xiao)時，峰-峰值(zhi)點(dian)寬(kuan)度下降(jiang)較快；當夾(jia)角(jiao)α較大時，峰-峰值(zhi)點(dian)寬(kuan)度下降(jiang)緩慢(man)。
由于磁力線經過斜向(xiang)缺(que)陷時基本沿著垂直(zhi)于缺(que)陷方向(xiang)通過，因此(ci)，提(ti)(ti)取路徑(jing)l與漏(lou)磁場分(fen)布方向(xiang)會存在夾角(jiao)，為(wei)此(ci)，將(jiang)漏(lou)磁場變(bian)換到(dao)提(ti)(ti)取路徑(jing)l方向(xiang)上，即(ji)
z≈z'/sino (4-31) 式中，z＇為(wei)垂直(zhi)于(yu)缺陷方向(xiang)的坐(zuo)標軸(zhou)。
繪制漏磁場分量B，峰-峰值(zhi)點寬度與1／sina之(zhi)間的關系(xi)(xi)曲線，如圖4-68所示(shi)。從圖中(zhong)可以(yi)看出，峰-峰值(zhi)點寬度與1／sina之(zhi)間成近似正比關系(xi)(xi)，與式（4-31）所示(shi)的變換(huan)關系(xi)(xi)相符。
2. 缺陷走向對漏磁場分布的影響(xiang)
在(zai)鋼板上(shang)刻制不(bu)同走(zou)向的(de)缺陷，并進行漏磁檢測試驗(yan)。鋼板的(de)長度、寬度和厚度分別為(wei)750mm、100mm和10mm，并在(zai)其(qi)表面加工4個(ge)走(zou)向不(bu)同的(de)缺陷，深度和寬度分別為(wei)2mm和1.5mm，夾角α分別為(wei)20°、45°、70°和90°，如圖4-69所(suo)示。
磁化電流(liu)設置為5A且傳感(gan)器提離值為1.0mm。將鋼板以恒定速(su)度0.5m／s通過檢測系統，使傳感(gan)器依次掃(sao)查缺陷Crk1、Ck2、Ck3和(he)Crk4，并分別記(ji)錄漏磁場x、y、z軸分量檢測信號，如圖(tu) 4-70~圖(tu) 4-72所示。
從試(shi)驗(yan)結(jie)果可以看出(chu)，隨著夾(jia)角α的不斷(duan)增(zeng)大，漏(lou)磁(ci)場分(fen)(fen)量B，幅值(zhi)呈現先增(zeng)大后(hou)減(jian)小的趨勢，而漏(lou)磁(ci)場分(fen)(fen)量B，和B，則不斷(duan)增(zeng)強，試(shi)驗(yan)結(jie)果與理論分(fen)(fen)析吻合。
從(cong)圖中還(huan)可(ke)以看(kan)出，隨著夾角(jiao)α的(de)不斷(duan)增大，檢測信(xin)(xin)號(hao)寬(kuan)(kuan)度(du)不斷(duan)減小。進一(yi)步提取缺陷Ck1、Ck2、Ck3和(he)(he)Crk4漏(lou)磁場分量(liang)B，的(de)信(xin)(xin)號(hao)峰(feng)-峰(feng)值(zhi)(zhi)點(dian)(dian)寬(kuan)(kuan)度(du)，并繪制其與夾角(jiao)α和(he)(he)1／sina的(de)關(guan)系(xi)曲(qu)線，如圖4-73和(he)(he)圖4-74所示。從(cong)圖中可(ke)以看(kan)出，隨著夾角(jiao)α的(de)不斷(duan)增大，B，信(xin)(xin)號(hao)峰(feng)-峰(feng)值(zhi)(zhi)點(dian)(dian)寬(kuan)(kuan)度(du)不斷(duan)減小，并與1／sina成近(jin)似(si)正比關(guan)系(xi)，與仿真及理論分析(xi)結論相同。
二(er)、消除(chu)缺陷走(zou)向(xiang)影響的方法
不銹鋼管漏磁檢測分別采用軸向和周向磁化場激發周向和軸向裂紋產生漏磁場，因此，檢測系統對標準周向和軸向裂紋缺陷最為敏感，而45°斜向裂紋靈敏度最低。此外，檢測規程常以標準周向和軸向裂紋作為質量評判標準，從而容易導致斜向缺陷漏檢。由于具有靈敏度高、性能穩定和工藝簡單等優點，感應線圈是目前使用最為廣泛的漏磁檢測傳感器。磁場拾取系統一般以垂直缺陷作為傳感器敏感方向設計基準，從而感應線圈敏感方向會與斜向缺陷形成夾角，最終產生檢測信號幅值差異。為實現同尺寸斜向缺陷的一致性檢測與評價，需要根據感應線圈敏感方向與缺陷走向之間的夾角對檢測信號幅值差異的影響機制，提出合理的感應線圈布置方法。
1. 感應線(xian)圈與裂紋夾角對檢測信號的影(ying)響
分析感應線(xian)圈(quan)敏(min)(min)感方向(xiang)與缺(que)陷(xian)走向(xiang)夾角(jiao)對漏磁檢測信號的(de)(de)影(ying)響。感應線(xian)圈(quan)敏(min)(min)感方向(xiang)也(ye)即感應線(xian)圈(quan)長軸(zhou)方向(xiang)，如圖4-75所示，感應線(xian)圈(quan)敏(min)(min)感方向(xiang)與試件軸(zhou)向(xiang)垂(chui)直，當試件上(shang)存在不同走向(xiang)缺(que)陷(xian)時，感應線(xian)圈(quan)將(jiang)與其(qi)形成不同的(de)(de)夾角(jiao)，從而引起檢測信號幅值差異。
圖(tu)4-76所示(shi)為(wei)水平線(xian)(xian)圈(quan)與(yu)缺陷走(zou)向(xiang)(xiang)存在一(yi)定夾角(jiao)時(shi)的(de)(de)漏(lou)磁(ci)場(chang)檢測原理。線(xian)(xian)圈(quan)長度為(wei)l，寬度為(wei)2w，提離(li)值為(wei)h，水平線(xian)(xian)圈(quan)敏(min)(min)感方向(xiang)(xiang)與(yu)缺陷走(zou)向(xiang)(xiang)之間的(de)(de)夾角(jiao)為(wei)β。建立如圖(tu)所示(shi)坐(zuo)標(biao)系（x，，缺x,y)陷走(zou)向(xiang)(xiang)平行于y軸，缺陷漏(lou)磁(ci)場(chang)分布滿足磁(ci)偶極子模型，水平線(xian)(xian)圈(quan)運動(dong)方向(xiang)(xiang)與(yu)x軸平行。從圖(tu)中(zhong)可以看出，當水平線(xian)(xian)圈(quan)敏(min)(min)感方向(xiang)(xiang)與(yu)缺陷走(zou)向(xiang)(xiang)形成(cheng)一(yi)定夾角(jiao)時(shi)，組成(cheng)水平線(xian)(xian)圈(quan)的(de)(de)四段導線(xian)(xian)均會產生感應(ying)(ying)電(dian)動(dong)勢，因此水平線(xian)(xian)圈(quan)整體輸出為(wei)四段導線(xian)(xian)感應(ying)(ying)電(dian)動(dong)勢之差。設四段導線(xian)(xian)L1、和L4產生的(de)(de)感應(ying)(ying)電(dian)動(dong)勢輸出分別為(wei)e1e2和，則可獲得水平線(xian)(xian)圈(quan)感應(ying)(ying)電(dian)動(dong)勢輸出Δehorizontal為(wei)：
如圖4-77所(suo)示，進一步將(jiang)四段(duan)導(dao)線交(jiao)界點(dian)沿x軸(zhou)投影(ying)，將(jiang)水平線圈分解為和L6六段(duan)導(dao)線，其(qi)交(jiao)界點(dian)x軸(zhou)坐標分別(bie)為x1、x2、x3、x4、x5和此時(shi)，水平線圈09x感應電(dian)動(dong)勢為處(chu)于前端(duan)三段(duan)導(dao)線和尾部三段(duan)導(dao)線感應電(dian)動(dong)勢之差
進一步設線(xian)圈寬度參數w=0.3253mm，線(xian)圈長度mm，水(shui)平線(xian)圈運行速度為(wei)1m／s，根(gen)據式（4-37），繪制水(shui)平線(xian)圈感(gan)應電(dian)動勢與夾(jia)(jia)角β的關系(xi)曲線(xian)，如圖4-79所示。從圖中可以看出，隨(sui)著夾(jia)(jia)角β不斷增大，水(shui)平線(xian)圈感(gan)應電(dian)動勢不斷減小；當水(shui)平線(xian)圈與缺陷走向平行時(shi)感(gan)應電(dian)動勢幅值最大，當兩者垂直時(shi)幾乎沒(mei)有感(gan)應電(dian)動勢輸出。
利(li)用鋼(gang)板(ban)漏磁檢測試驗(yan)研究(jiu)水平線圈敏(min)感(gan)方(fang)向(xiang)與(yu)缺陷走(zou)向(xiang)夾(jia)角對檢測信(xin)號幅(fu)值(zhi)的(de)影響，感(gan)應線圈的(de)長度、寬(kuan)度和高度分別為11mm、2mm和2mm，線徑(jing)為0.13mm，共30匝(za)，水平線圈中(zhong)心提離值(zhi)h為1.5mm。一共進行(xing)四(si)組試驗(yan)，使水平線圈與(yu)不同(tong)走(zou)向(xiang)缺陷平行(xing)放置進行(xing)檢測，如(ru)圖(tu)4-80所示。水平線圈以(yi)恒定速度0.5m／s依次通過(guo)缺陷Crk1、Ck2、Ck3和Cyk4獲得(de)如(ru)圖(tu)4-81所示的(de)檢測信(xin)號。
從圖4-81中可以(yi)看出(chu)，按不(bu)同方(fang)向(xiang)布置的(de)水(shui)平線圈產(chan)生了(le)不(bu)同的(de)漏(lou)磁信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)輸出(chu)：當水(shui)平線圈以(yi)90°方(fang)向(xiang)依(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)(guo)(guo)四(si)個缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，檢(jian)測信(xin)(xin)號(hao)(hao)依(yi)次(ci)(ci)減小(xiao)，其(qi)中Ckt缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)最大，4缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)最小(xiao)；當水(shui)平線圈以(yi)70°方(fang)向(xiang)依(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)(guo)(guo)四(si)個缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，Ck2缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)最大，信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)次(ci)(ci)之，然后依(yi)次(ci)(ci)為(wei)Crk3和C,k4當水(shui)平線圈以(yi)45°方(fang)向(xiang)依(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)(guo)(guo)四(si)個缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，Ck3缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)明(ming)顯增(zeng)加(jia)，C,k4信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)有所增(zeng)加(jia)，而(er)Cukl和Ck2信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)均降低；當水(shui)平線圈以(yi)20°方(fang)向(xiang)依(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)(guo)(guo)四(si)個缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，Ck4缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)增(zeng)加(jia)，其(qi)余三個缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)都降低，而(er)且C,k1Crk2和C,k3信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)依(yi)次(ci)(ci)由小(xiao)到(dao)大排列。
繪(hui)制不同(tong)走向缺陷檢測信(xin)號(hao)(hao)峰值與水平線圈布置方(fang)向的(de)關系曲線，如(ru)圖4-82所示(shi)。從(cong)圖中(zhong)可以看出，當水平線圈以不同(tong)方(fang)向掃(sao)查同(tong)一缺陷時將產(chan)生不同(tong)的(de)檢測信(xin)號(hao)(hao)幅值。當水平線圈敏感方(fang)向與缺陷走向平行(xing)時，信(xin)號(hao)(hao)幅值最大；隨著兩者方(fang)向夾角(jiao)的(de)增大，信(xin)號(hao)(hao)幅值逐(zhu)漸降低。
圖4-83所(suo)示為垂直(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)敏感方(fang)向(xiang)(xiang)與缺(que)陷走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)存在一(yi)定夾角時的漏磁場掃查原理圖，線(xian)(xian)(xian)圈(quan)長(chang)度(du)為l，寬度(du)為2w，線(xian)(xian)(xian)圈(quan)中心提離值為H，垂直(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)敏感方(fang)向(xiang)(xiang)與缺(que)陷走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)之間的夾角為β。建立(li)如圖所(suo)示坐標系(xi)（x,y)），缺(que)陷走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)平行于y軸，垂直(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)運動方(fang)向(xiang)(xiang)與x軸平行。
垂直線圈(quan)由四段導(dao)線L1、L2、L3和(he)(he)L組成(cheng)，其感(gan)應電動勢(shi)輸(shu)出分別(bie)為e1e2、e3和(he)(he)e4，
設線(xian)(xian)圈(quan)寬度(du)參數w＝0.15mm，線(xian)(xian)圈(quan)長度(du)l＝12.5mm，垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)運l=12.行速度(du)為1.0m／s，根(gen)據式（4-42）繪制垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)感(gan)(gan)(gan)應(ying)電(dian)動(dong)(dong)(dong)(dong)勢(shi)(shi)與夾(jia)角β的關系(xi)曲線(xian)(xian)，如圖4-85所示。從圖中可以看出，隨(sui)著夾(jia)角β的不(bu)斷增大，垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)感(gan)(gan)(gan)應(ying)電(dian)動(dong)(dong)(dong)(dong)勢(shi)(shi)不(bu)斷減(jian)小。當垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)(gan)方向與缺陷走向平(ping)行時(shi)，感(gan)(gan)(gan)應(ying)電(dian)動(dong)(dong)(dong)(dong)勢(shi)(shi)輸出最大；當兩者垂(chui)直(zhi)(zhi)時(shi)，幾乎沒有感(gan)(gan)(gan)應(ying)電(dian)動(dong)(dong)(dong)(dong)勢(shi)(shi)輸出。
采用(yong)與(yu)水平線(xian)圈(quan)(quan)相同(tong)的試驗(yan)方(fang)(fang)法(fa)，研究垂(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)缺陷(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)夾角對漏磁檢測信號的影(ying)響。將(jiang)感(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)垂(chui)直(zhi)擺放(fang)，垂(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)中心提(ti)離值H為2mm。同(tong)樣本試驗(yan)分為四組(zu)，分別使垂(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)以不同(tong)的布(bu)置(zhi)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)次掃查四個缺陷(xian)Ck1、Ck2、Ck3和Crk4，速(su)度為0.5ms，如圖4-86所示，并獲得不同(tong)走(zou)向(xiang)(xiang)缺陷(xian)的信號幅(fu)值與(yu)垂(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)布(bu)置(zhi)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)的關系曲線(xian)，如圖4-87所示。
從圖4-87中(zhong)可以(yi)看出，當(dang)(dang)(dang)(dang)垂直線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)不同(tong)布(bu)置方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)掃(sao)查四個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)變化規律與水平線(xian)(xian)圈(quan)相同(tong)：當(dang)(dang)(dang)(dang)垂直線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)90°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過四個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)依(yi)(yi)次(ci)(ci)減小，其中(zhong)C，k1缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最大(da)，C4缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最小；當(dang)(dang)(dang)(dang)垂直線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)70°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過四個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最大(da)，C信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)次(ci)(ci)之，然后依(yi)(yi)次(ci)(ci)為Ck3和(he)C4k4；當(dang)(dang)(dang)(dang)垂直線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)45°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過四個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，C,k3缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)明顯增(zeng)加(jia)，C,k4信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)有所增(zeng)加(jia)，而(er)Ck1和(he)Ck2信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)均降低；當(dang)(dang)(dang)(dang)垂直線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)20°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過四個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，Crk4缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)增(zeng)加(jia)，其余三個(ge)缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)都降低，而(er)且Ck1、Crk2和(he)Crk3信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)依(yi)(yi)次(ci)(ci)由(you)小到大(da)排(pai)列。
繪制不(bu)同(tong)走(zou)向(xiang)缺(que)(que)陷(xian)檢測(ce)信號峰值與垂直(zhi)線圈(quan)(quan)布置方向(xiang)的關系曲線，如圖4-88所示(shi)。從圖中(zhong)可以(yi)看(kan)出，當垂直(zhi)線圈(quan)(quan)以(yi)不(bu)同(tong)布置方向(xiang)掃(sao)查同(tong)一缺(que)(que)陷(xian)時將產生不(bu)同(tong)的檢測(ce)信號幅(fu)值。當垂直(zhi)線圈(quan)(quan)敏(min)感方向(xiang)與缺(que)(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)平行時，信號幅(fu)值最(zui)大，隨(sui)著兩者方向(xiang)夾角的增大，信號幅(fu)值逐漸降低。
2. 多向性(xing)陣列感應線圈消除方法(fa)
與標準缺(que)(que)陷相(xiang)比(bi)，斜(xie)(xie)向缺(que)(que)陷檢(jian)測(ce)信號幅值(zhi)更(geng)低(di)的(de)原因(yin)有(you)：一方(fang)(fang)(fang)面，不銹鋼管漏磁檢(jian)測(ce)采(cai)用軸向和(he)周向復(fu)合(he)磁化方(fang)(fang)(fang)式對(dui)不銹鋼管進行局部磁化，從而(er)導致(zhi)與磁化方(fang)(fang)(fang)向形成夾角的(de)斜(xie)(xie)向缺(que)(que)陷漏磁場強度更(geng)低(di)；另一方(fang)(fang)(fang)面，在缺(que)(que)陷漏磁場拾取過程中，檢(jian)測(ce)線(xian)圈(quan)敏感方(fang)(fang)(fang)向與斜(xie)(xie)向缺(que)(que)陷會形成一定夾角，從而(er)降(jiang)低(di)缺(que)(que)陷檢(jian)測(ce)信號的(de)幅值(zhi)。為實現具有(you)不同走向的(de)同尺寸缺(que)(que)陷的(de)一致(zhi)性檢(jian)測(ce)與評價，提出基(ji)于(yu)多向性陣列感應(ying)線(xian)圈(quan)的(de)布置(zhi)方(fang)(fang)(fang)法(fa)。水平線(xian)圈(quan)與垂直線(xian)圈(quan)布置(zhi)方(fang)(fang)(fang)法(fa)相(xiang)同，以水平線(xian)圈(quan)作為消除方(fang)(fang)(fang)法(fa)的(de)闡(chan)述對(dui)象。
在實際生產過程中(zhong)，當生產工藝參數確(que)定(ding)后，同批鋼(gang)管中(zhong)自然缺(que)陷走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)往往大致相同。如圖4-89所示，設(she)鋼(gang)管中(zhong)存在斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷1，并與(yu)(yu)(yu)(yu)磁(ci)(ci)化場(chang)方向(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成夾角ao，由(you)于(yu)在物料運(yun)輸過程中(zhong)可能出(chu)現鋼(gang)管方向(xiang)(xiang)(xiang)倒置，因此(ci)，斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)也(ye)可能會與(yu)(yu)(yu)(yu)磁(ci)(ci)化場(chang)方向(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成夾角ππ-α0，如斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷3。對此(ci)，在探(tan)頭內(nei)部布置多向(xiang)(xiang)(xiang)性陣列(lie)感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)S1、S2和(he)(he)S3，分別與(yu)(yu)(yu)(yu)磁(ci)(ci)化場(chang)形(xing)成夾角a1、α2和(he)(he)α3其(qi)中(zhong)，第一排陣列(lie)感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)S，對斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷1進行掃(sao)查(cha)，根據水平線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)(yu)缺(que)陷走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)夾角對檢測(ce)信號幅值的(de)影響規律，線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)該與(yu)(yu)(yu)(yu)缺(que)陷1走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)平行，即α1=α0；第二(er)排陣列(lie)感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)S2用于(yu)檢測(ce)標準垂直(zhi)缺(que)陷2和(he)(he)校驗(yan)設(she)備狀態，因此(ci)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)(yu)磁(ci)(ci)化方向(xiang)(xiang)(xiang)垂直(zhi)，即a2=90°第三排陣列(lie)感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)S3方向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)(yu)缺(que)陷3走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)平行，即α3=π-α0。
從而，通過多向性(xing)陣(zhen)列(lie)感應(ying)(ying)線圈(quan)(quan)布置方(fang)式可以最大限度地提高斜向缺陷(xian)的檢測(ce)信號幅(fu)值，并(bing)消除(chu)線圈(quan)(quan)敏感方(fang)向與缺陷(xian)走向夾角引(yin)起(qi)的檢測(ce)信號幅(fu)值差異。圖4-90所示為(wei)針對(dui)鋼管上有30°斜向自然缺陷(xian)而制(zhi)作(zuo)的多向性(xing)陣(zhen)列(lie)感應(ying)(ying)線圈(quan)(quan)探頭(tou)芯(xin)。
在(zai)消除(chu)了水(shui)平線(xian)圈(quan)敏(min)感方向與缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)走向夾角引起的(de)(de)檢(jian)測信號(hao)差異之后，需要進一步消除(chu)由于缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)走向帶來的(de)(de)漏磁場(chang)強度差異，為(wei)此對(dui)斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)檢(jian)測通道進行增益補償(chang)。陣(zhen)列感應(ying)線(xian)圈(quan)S1、S2和S3分別(bie)通過斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)1、標準缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)2和斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)3之后輸出信號(hao)峰值分別(bie)為(wei)e1、2和e3，設陣(zhen)列感應(ying)線(xian)圈(quan)S1和S3增益補償(chang)參(can)數分別(bie)為(wei)和a3，經(jing)補償(chang)后使得不同走向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)10具(ju)有相同的(de)(de)信號(hao)幅(fu)值。
