漏磁檢測中磁化場方向要盡量與裂紋走向垂直，該裂紋才能夠被激發出最大的漏磁場。按照裂紋相對于不銹鋼(gang)管的走向，裂紋缺陷主要分為：軸向裂紋和周向裂紋。軸向裂紋平行于鋼管軸向，周向裂紋沿鋼管的周向。因此，漏磁檢測形成了鋼管軸向磁化檢測周向裂紋和周向磁化檢測軸向裂紋的兩種基本檢測形式，對應的檢測設備結構也分為兩種：周向裂紋漏磁檢測主機和軸向裂紋漏磁檢測主機。
不銹鋼管的軸向磁化通常采用穿過式磁化線圈，如圖2-2a所示，在鋼管軸向局部形成磁化區域，如圖2-2b所示。當檢測敏感探頭的覆蓋范圍大于360°時，即可實現無漏檢測。
不銹鋼管軸向磁化檢測周向裂紋的具體實施較為簡單，檢測時的相對掃查運動也只需要軸向直線運動方式。然而，對于不銹鋼管周向磁化檢測軸向裂紋的實施則較為復雜，其磁化方式通常采用正對的周向磁化極對加以完成，如圖2-3a所示。在兩磁極正對的管壁中央區形成均勻的磁化場，對該區域內（DZ或DZ＇）的軸向裂紋激發漏磁場。通過有限元仿真計算可以看出，在磁極正對的管壁處，形成的磁化并非均勻且磁力線方向也不一致，不可能激發出合適的漏磁場，所以該區域為軸向裂紋檢測的盲區，如圖2-3b所示。
軸向裂(lie)紋檢測(ce)探(tan)頭(tou)(tou)最好布置于兩(liang)(liang)磁極(ji)正對的(de)(de)(de)管壁(bi)中央區(qu)的(de)(de)(de)軸平面上，為此(ci)，只有檢測(ce)探(tan)頭(tou)(tou)與(yu)鋼(gang)(gang)管之間實現相對螺(luo)旋(xuan)掃(sao)查才能達到(dao)無盲區(qu)檢測(ce)。所以，為了(le)完成鋼(gang)(gang)管上軸／周(zhou)向裂(lie)紋的(de)(de)(de)全面檢測(ce)，通常需要兩(liang)(liang)種(zhong)獨立的(de)(de)(de)檢測(ce)單元(yuan)(yuan)(yuan)：周(zhou)向裂(lie)紋檢測(ce)單元(yuan)(yuan)(yuan)和軸向裂(lie)紋檢測(ce)單元(yuan)(yuan)(yuan)。檢測(ce)探(tan)頭(tou)(tou)與(yu)鋼(gang)(gang)管之間的(de)(de)(de)相對螺(luo)旋(xuan)掃(sao)查運動有兩(liang)(liang)種(zhong)組(zu)合形(xing)式：①. 探(tan)頭(tou)(tou)固定，鋼(gang)(gang)管做螺(luo)旋(xuan)推進；②. 軸向裂(lie)紋檢測(ce)單元(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)磁化器與(yu)探(tan)頭(tou)(tou)一起(qi)旋(xuan)轉，鋼(gang)(gang)管做直線運動，分別如圖2-4a、b所示。
一、軸向磁化方法與軸向磁化器
根據垂直(zhi)磁化(hua)(hua)基(ji)本(ben)理(li)論，漏(lou)磁檢(jian)測(ce)(ce)中形(xing)成(cheng)了鋼(gang)(gang)管軸(zhou)向(xiang)(xiang)磁化(hua)(hua)檢(jian)測(ce)(ce)周(zhou)向(xiang)(xiang)裂紋(wen)(wen)的(de)基(ji)本(ben)檢(jian)測(ce)(ce)形(xing)式(shi)(shi)(shi)和設(she)備結(jie)構。目前(qian)主要有兩(liang)種(zhong)驅動方(fang)(fang)式(shi)(shi)(shi)，一種(zhong)是鋼(gang)(gang)管直(zhi)線前(qian)進，周(zhou)向(xiang)(xiang)裂紋(wen)(wen)檢(jian)測(ce)(ce)探頭沿圓周(zhou)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)包(bao)圍鋼(gang)(gang)管的(de)檢(jian)測(ce)(ce)方(fang)(fang)法；另(ling)一種(zhong)是鋼(gang)(gang)管螺旋前(qian)進，周(zhou)向(xiang)(xiang)裂紋(wen)(wen)檢(jian)測(ce)(ce)探頭沿軸(zhou)向(xiang)(xiang)覆蓋鋼(gang)(gang)管的(de)檢(jian)測(ce)(ce)方(fang)(fang)法。這兩(liang)種(zhong)檢(jian)測(ce)(ce)形(xing)式(shi)(shi)(shi)的(de)前(qian)提是相同(tong)的(de)，即(ji)需要磁化(hua)(hua)器產(chan)生(sheng)合適的(de)軸(zhou)向(xiang)(xiang)磁化(hua)(hua)場，以(yi)激(ji)勵周(zhou)向(xiang)(xiang)裂紋(wen)(wen)產(chan)生(sheng)足夠強度的(de)漏(lou)磁場。
不銹鋼管軸向磁化通常采用穿過式線圈磁化器產生軸向磁化場，如圖2-5所示，主要分為單線圈磁化和雙線圈磁化兩種形式。單線圈磁化時，檢測探頭一般放置在磁化線圈內部；雙線圈磁化時，檢測探頭放置在兩個線圈之間。由此可見，由于檢測探頭布置空間的需要，相對于單線圈而言，鋼管與雙線圈的耦合度更高。
1. 單(dan)線圈(quan)磁化器及特點
如圖2-5a所示，單線(xian)圈(quan)磁(ci)(ci)(ci)化器(qi)(qi)是目前(qian)軸(zhou)向磁(ci)(ci)(ci)化器(qi)(qi)的主要形(xing)式之一。此種(zhong)磁(ci)(ci)(ci)化器(qi)(qi)結構簡單，成本相(xiang)(xiang)對(dui)較(jiao)低。但是，因檢測探頭需(xu)放(fang)置在(zai)線(xian)圈(quan)內部，造(zao)成線(xian)圈(quan)內徑相(xiang)(xiang)對(dui)鋼管外徑較(jiao)大，鋼管與(yu)線(xian)圈(quan)的耦合度較(jiao)低，影響(xiang)磁(ci)(ci)(ci)化效(xiao)果。
單勵(li)磁(ci)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)結構(gou)如圖2-6所示，其(qi)主要參數包括線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)匝數nc 線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)電流Ic、線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)外徑dc1、線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)內(nei)徑dc2、線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)厚(hou)度Te。以及內(nei)部漆包線(xian)(xian)(xian)(xian)直徑 dcw。
勵磁線圈的磁化能力主要由線圈的安匝數以及線圈與鋼管的耦合度決定。漆包線直徑越大，其能夠承受的電流越大，也帶來更加嚴重的散熱問題；線圈內徑越小，與不銹(xiu)鋼管的耦合度越高，磁化效果越好，但需留足空間以保證不銹(xiu)鋼管順利通過。
以下(xia)舉例(li)說(shuo)明線圈(quan)結構(gou)與設(she)計過程。
討論壁厚為9.19mm、直徑(jing)為127mm不(bu)銹鋼(gang)管的單勵(li)磁(ci)(ci)線(xian)(xian)圈(quan)設計，如(ru)圖(tu)2-7所示(shi)。保持勵(li)磁(ci)(ci)線(xian)(xian)圈(quan)的安匝(za)數和線(xian)(xian)圈(quan)內徑(jing)不(bu)變，改變線(xian)(xian)圖(tu)2-6 單勵(li)磁(ci)(ci)線(xian)(xian)圈(quan)結構圈(quan)厚度和線(xian)(xian)圈(quan)外(wai)徑(jing)，得(de)到不(bu)同(tong)結構參(can)數的單勵(li)磁(ci)(ci)線(xian)(xian)圈(quan)。進一步，通過(guo)仿真(zhen)計算，選擇(ze)磁(ci)(ci)化效果相對較好，并(bing)且線(xian)(xian)圈(quan)厚度、質量均滿(man)足(zu)實(shi)際要(yao)求的勵(li)磁(ci)(ci)線(xian)(xian)圈(quan)，具(ju)體(ti)參(can)數選取(qu)如(ru)下。
a. 線圈安(an)匝數：線圈安(an)匝數主要根據鋼(gang)(gang)管的(de)磁化特性曲線，以及(ji)鋼(gang)(gang)管的(de)內外徑尺ru寸進行選(xuan)取(qu)。針(zhen)對以上尺寸鋼(gang)(gang)管，n。初(chu)步選(xuan)取(qu)2000匝，漆(qi)包(bao)線直徑dcw取(qu)1.7mm，單(dan)根漆(qi)包(bao)線能(neng)夠承(cheng)受的(de)最大(da)電流為20A，實(shi)際(ji)磁化過程中取(qu)10A。
b. 線(xian)(xian)圈內徑dc2：由于鋼(gang)(gang)管的(de)直線(xian)(xian)度(du)誤差，以及輸送輥(gun)道(dao)的(de)制造安裝誤差，鋼(gang)(gang)管在(zai)前進過程中不可避免地存(cun)在(zai)多自(zi)由度(du)擺動。為使鋼(gang)(gang)管順(shun)利(li)通(tong)過線(xian)(xian)圈而不發生碰(peng)撞，并盡量形成最(zui)好的(de)磁化效(xiao)果，d2初步選取284mm。
c. 線圈(quan)(quan)厚(hou)度(du)(du)：線圈(quan)(quan)厚(hou)度(du)(du)是需要優化的指標之一，線圈(quan)(quan)厚(hou)度(du)(du)依次取(qu)130mm、120mm、110mm、100mm、90mm、80mm、70mm、60mm、50mm、40mm和30mm。
d. 線(xian)(xian)圈外(wai)徑dcl：保證(zheng)線(xian)(xian)圈的匝(za)數不(bu)變，在(zai)線(xian)(xian)圈厚度(du)變化時，外(wai)徑也做相(xiang)應調整(zheng)。對應上述(shu)的線(xian)(xian)圈厚度(du)，線(xian)(xian)圈外(wai)徑依次(ci)取(qu)ф354.2mm、φ360mm、φ366.9mm、φ375.2mm、ф385.4mm、φ398mm、φ414mm、Φ436mm、φ466.4mm、φ512mm 和φ588mm。
對不同結構參(can)數(shu)的單(dan)勵(li)磁線圈磁化效果進行(xing)量化分析，利(li)用(yong)仿真(zhen)方法對單(dan)勵(li)磁線圈磁化鋼管(guan)管(guan)體(ti)的過程依次進行(xing)求解(jie)，各個線圈的具體(ti)參(can)數(shu)如圖2-8所示。
提取不銹鋼管管體內部軸向磁感應強度B2，得到圖2-9所示曲線。從圖中可以看出，不同參數單勵磁線圈對鋼管管體的磁化效果不同。為進一步評估各勵磁線圈的磁化效果，提取不同參數單勵磁線圈磁化時管體內部最大磁感應強度值，用max表示，得到圖2-10所示曲線。
從(cong)(cong)圖(tu)2-10中(zhong)(zhong)可以(yi)(yi)看(kan)(kan)出(chu)，隨著線圈厚度(du)的不(bu)斷增(zeng)加，鋼管(guan)體(ti)(ti)(ti)內的Bmax急劇增(zeng)大，當線圈厚度(du)達到100mm時(shi)，鋼管(guan)體(ti)(ti)(ti)內磁感(gan)應強度(du)基本達到最大值。此(ci)后，繼(ji)續增(zeng)大線圈厚度(du)，鋼管(guan)體(ti)(ti)(ti)內的Bmax基本保持不(bu)變。此(ci)外，從(cong)(cong)圖(tu)2-9中(zhong)(zhong)可以(yi)(yi)看(kan)(kan)出(chu)，當采用單勵磁線圈對不(bu)銹鋼管(guan)進行磁化時(shi)，管(guan)體(ti)(ti)(ti)內磁感(gan)應強度(du)軸向(xiang)均勻性較差。
根據式（2-3），計算圖(tu)(tu)2-8所(suo)示不(bu)同參數勵(li)磁(ci)線(xian)(xian)圈的質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)，如圖(tu)(tu)2-11所(suo)示。從圖(tu)(tu)中可以看出(chu)，隨(sui)著勵(li)磁(ci)線(xian)(xian)圈厚(hou)(hou)度(du)(du)不(bu)斷(duan)增加(jia)，其質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)逐漸減(jian)小。當(dang)勵(li)磁(ci)線(xian)(xian)圈厚(hou)(hou)度(du)(du)較小時，隨(sui)著線(xian)(xian)圈厚(hou)(hou)度(du)(du)增加(jia)，勵(li)磁(ci)線(xian)(xian)圈質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)減(jian)少較快；當(dang)勵(li)磁(ci)線(xian)(xian)圈厚(hou)(hou)度(du)(du)大于100mm時，勵(li)磁(ci)線(xian)(xian)圈質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)減(jian)少速度(du)(du)趨緩。
綜上，根據磁(ci)(ci)(ci)化(hua)效果與線(xian)圈(quan)質量(liang)，針對(dui)φ127mm鋼管可優化(hua)選擇厚度(du)參數即磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)內徑(jing)為284mm，外徑(jing)為375.2mm，厚度(du)為100mm。對(dui)該勵磁(ci)(ci)(ci)線(xian)圈(quan)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)鋼管管體的過程進行有(you)限元仿真計算，圖(tu)2-12所(suo)示為磁(ci)(ci)(ci)力線(xian)密度(du)分布(bu)圖(tu)，圖(tu)2-13所(suo)示為磁(ci)(ci)(ci)感應強度(du)等值(zhi)云圖(tu)。
從圖2-12中(zhong)可以看出，勵(li)磁線圈產(chan)生的(de)(de)(de)磁力線大(da)部分都從鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)中(zhong)通過(guo)，這是由于(yu)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)磁導率(lv)遠大(da)于(yu)空(kong)氣的(de)(de)(de)磁導率(lv)。從圖2-13中(zhong)可以看出，管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)內(nei)的(de)(de)(de)最(zui)大(da)磁感(gan)應(ying)強(qiang)度(du)點位于(yu)線圈中(zhong)心位置，最(zui)大(da)值為(wei)Bmax=2.314T。另外，管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)內(nei)的(de)(de)(de)磁感(gan)應(ying)強(qiang)度(du)隨著遠離(li)線圈中(zhong)心呈現逐漸(jian)下降(jiang)的(de)(de)(de)趨勢(shi)。
2. 雙(shuang)線圈磁(ci)化器及(ji)特點
雙線(xian)圈(quan)磁(ci)(ci)化方式(shi)如圖2-5b所示，檢(jian)測探(tan)頭放置在兩個線(xian)圈(quan)之間，這樣可減小(xiao)線(xian)圈(quan)內徑，提高(gao)磁(ci)(ci)化效率。當然，磁(ci)(ci)化器設(she)備成本也(ye)更(geng)高(gao)。雙線(xian)圈(quan)磁(ci)(ci)化器在鋼(gang)管內更(geng)易形成密集(ji)均勻(yun)的軸(zhou)向(xiang)磁(ci)(ci)化場，有利于提高(gao)檢(jian)測靈(ling)敏度和一致性。為了保證(zheng)檢(jian)測區(qu)域中相同形態的缺陷產生相同的漏磁(ci)(ci)信號，鋼(gang)管由線(xian)圈(quan)磁(ci)(ci)化后，必(bi)須保證(zheng)磁(ci)(ci)感應強度的軸(zhou)向(xiang)均勻(yun)性。
在不銹鋼管高速生產線上配置的周向裂紋漏磁檢測設備，一般采用雙勵磁線圈對鋼管管體進行軸向磁化。在得到單勵磁線圈的具體參數之后，需要對雙勵磁線圈間距L。c進行優化，以形成足夠強度的軸向均勻場。如雙勵磁線圈間距L。。過小，則無法滿足軸向磁化均勻的要求；如間距過大，則無法滿足磁化強度的要求。
雙勵磁線圈磁化鋼(gang)管管體示意(yi)圖(tu)(tu)如圖(tu)(tu)2-14所示。為得到合理的線圈間距，計(ji)算過程中Lcc依次(ci)取20mm、40mm、60mm、80mm、100mm、140mm、180mm、220mm、260mm、300mm、340mm、380mm、440mm和500mm。
提取鋼管(guan)管(guan)體(ti)(ti)內部(bu)軸(zhou)向磁(ci)感(gan)應(ying)(ying)(ying)(ying)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)B2，如圖2-15所示。從圖中(zhong)(zhong)可以看出(chu)，當Lcc較(jiao)小時，管(guan)體(ti)(ti)內部(bu)存在一個磁(ci)感(gan)應(ying)(ying)(ying)(ying)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)極(ji)(ji)大(da)(da)(da)值點，并位于兩(liang)線(xian)圈的中(zhong)(zhong)間位置；隨著Lcc不斷增(zeng)大(da)(da)(da)，極(ji)(ji)大(da)(da)(da)值點的磁(ci)感(gan)應(ying)(ying)(ying)(ying)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)逐漸減(jian)小，當Lcc≥140mm時，管(guan)體(ti)(ti)內部(bu)則出(chu)現兩(liang)個磁(ci)感(gan)應(ying)(ying)(ying)(ying)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)極(ji)(ji)大(da)(da)(da)值點，并且(qie)兩(liang)極(ji)(ji)大(da)(da)(da)值點的距(ju)離不斷增(zeng)大(da)(da)(da)，且(qie)兩(liang)線(xian)圈中(zhong)(zhong)心(xin)處的磁(ci)感(gan)應(ying)(ying)(ying)(ying)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)逐漸變小。特(te)別地，當Lcc=100mm時，鋼管(guan)管(guan)體(ti)(ti)具有較(jiao)大(da)(da)(da)的磁(ci)感(gan)應(ying)(ying)(ying)(ying)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)和較(jiao)好的軸(zhou)向磁(ci)化(hua)均勻區域(yu)，均勻區域(yu)軸(zhou)向長度(du)約為200mm。綜合考慮磁(ci)感(gan)應(ying)(ying)(ying)(ying)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)和均勻性要求(qiu)，雙(shuang)勵磁(ci)線(xian)圈間距(ju)Lcc取100mm較(jiao)為合適。
二、周(zhou)向磁化方法(fa)與周(zhou)向磁化器
不(bu)銹鋼管軸向裂紋檢測的基礎是產生足夠強度和均勻性的周向磁化場。如2-16所示，由于鋼管圓周狀的幾何形態，周向磁化時磁力線難以全部沿鋼管周向從管壁內通過，始終會有一部分磁通會擴散到空氣中，導致在磁極處磁場最強，在兩磁極正中間的鋼管區域磁場最弱。磁極在鋼管軸向方向的長度有限，因此，磁化場覆蓋的軸向區域也是有限的。在設計磁化線圈磁化能力時，主要考慮鋼管的磁化特性曲線、不銹鋼管內外徑尺寸以及檢測區域的軸向長度。
周向(xiang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化場(chang)是由(you)繞在磁(ci)(ci)(ci)(ci)極上的線圈產生(sheng)的。磁(ci)(ci)(ci)(ci)極正對的管壁(bi)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化不均勻(yun)，且管壁(bi)與(yu)極靴之間的背(bei)景磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)分布雜亂。然(ran)而，在遠(yuan)離兩磁(ci)(ci)(ci)(ci)極的管壁(bi)中央區域，磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)分布較均勻(yun)，因此，一般將條形陣列探頭布置在該區域，如2-16所(suo)示，并(bing)且其長度必須小(xiao)于(yu)或等(deng)于(yu)均勻(yun)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化區域的軸向(xiang)長度。
如圖(tu)2-17所示，為實(shi)現軸向裂紋的全覆蓋檢測(ce)，一般采用探(tan)(tan)頭(tou)與鋼管表面之間的螺(luo)旋掃查(cha)來完成(cheng)。對于雙探(tan)(tan)頭(tou)檢測(ce)布置，在掃查(cha)過程(cheng)中(zhong)需滿足條(tiao)件
2Ls≥P (2-4) 式中，Ls為單個(ge)縱向探頭的(de)有效長度；為鋼管表面形成的(de)掃查螺(luo)距。
鋼(gang)管(guan)直(zhi)線前進的速度v。與螺(luo)距P的關系為 Va=ntP (2-5) 式(shi)中，n為鋼(gang)管(guan)旋轉速度。
由此(ci)可見，在高速(su)漏(lou)磁檢(jian)測中可通(tong)過增大螺(luo)距P來提高檢(jian)測速(su)度(du)Va0但(dan)是，根(gen)據(ju)式（2-4）可知，為了保證(zheng)軸(zhou)(zhou)向裂紋的(de)(de)全(quan)覆蓋(gai)掃查，必須增大單個探頭的(de)(de)軸(zhou)(zhou)向有效掃查范(fan)圍，此(ci)時鋼管中的(de)(de)均勻磁化(hua)區域的(de)(de)軸(zhou)(zhou)向長度(du)也需要相應增加。
舉例分析如下：
圖2-18a所示為常用的鋼管周向磁化結構，鋼管外徑為90mm，壁厚為8mm，磁極靴尺寸為200mm（00mm（長）×40mm（寬）×50mm（（高），磁極靴底面到鋼管外表面的距離為15mm，勵磁線圈參數為15000安匝。仿真分析得到不銹鋼管表面磁感應強度分布云圖如圖2-18b所示，為了便于觀察，將鋼管的側面展開成了一個平面，從圖中可以看出這種磁極形式得到的均勻磁化區域較小。
進一步(bu)分析磁(ci)化不均勻帶來的檢(jian)測(ce)不一致性問(wen)題。
在圖2-18b中給出的三個位置處分別設置三個尺寸相同的軸向裂紋，位置1為不(bu)銹鋼管側面的正中心，位置2與位置1之間的軸向距離為50mm，位置3與位置1之間的軸向距離為100mm，裂紋尺寸為20mm20mm（長）×3mm（寬）×2mm（深）深），圖2-19給出了在三個不同位置處的裂紋漏磁檢測信號。
從圖(tu)2-19中可以看出(chu)，如果陣列(lie)探(tan)頭同(tong)時掃查到了三個缺陷，則(ze)尺寸相同(tong)的(de)裂(lie)紋產生的(de)漏磁檢測信(xin)號幅值與基線均出(chu)現了嚴(yan)重(zhong)的(de)不一致，從而無法對(dui)缺陷進(jin)行精確的(de)定量評價，因此(ci)，探(tan)頭長度必須小于200mm。
為了提高檢測速度(du)，需要使(shi)陣(zhen)(zhen)列(lie)(lie)探頭在(zai)軸(zhou)向上有足夠的(de)(de)長度(du)。然而鋼(gang)管(guan)磁(ci)感應強度(du)在(zai)軸(zhou)向上的(de)(de)非均勻(yun)性限(xian)制了陣(zhen)(zhen)列(lie)(lie)探頭沿(yan)軸(zhou)向布置(zhi)的(de)(de)有效長度(du)，解決這一矛盾最為關鍵的(de)(de)問題就是如何在(zai)鋼(gang)管(guan)表面建立更大范圍的(de)(de)均勻(yun)磁(ci)場。
對此，在原有磁(ci)(ci)(ci)極的(de)(de)(de)下方加上一(yi)個導(dao)(dao)磁(ci)(ci)(ci)板(ban)，將(jiang)一(yi)部(bu)分磁(ci)(ci)(ci)場導(dao)(dao)入遠(yuan)離(li)(li)磁(ci)(ci)(ci)極的(de)(de)(de)區域(yu)，從(cong)而(er)可擴大(da)磁(ci)(ci)(ci)場在軸向上的(de)(de)(de)覆蓋范(fan)圍，如圖(tu)2-20a所(suo)示的(de)(de)(de)模(mo)(mo)型(xing)。模(mo)(mo)型(xing)中使用的(de)(de)(de)導(dao)(dao)磁(ci)(ci)(ci)板(ban)尺(chi)寸(cun)為(wei)300mm（長）×40mm（寬）×10mm（厚），保持導(dao)(dao)磁(ci)(ci)(ci)板(ban)底面(mian)到(dao)鋼管(guan)(guan)外(wai)表面(mian)的(de)(de)(de)距離(li)(li)為(wei)15mm。增(zeng)加該導(dao)(dao)磁(ci)(ci)(ci)板(ban)后(hou)，仿真獲得(de)的(de)(de)(de)鋼管(guan)(guan)表面(mian)的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場分布云圖(tu)如圖(tu)2-20b所(suo)示。
從(cong)圖2-20b中可以看(kan)出，與常規磁極相比，增加導磁板(ban)之后，磁場(chang)覆蓋(gai)的(de)范圍有所增大，而且磁場(chang)分(fen)布也更(geng)加均勻，起(qi)到了一(yi)定的(de)優(you)化(hua)(hua)效(xiao)果(guo)。另一(yi)方面(mian)，通過觀(guan)察磁場(chang)分(fen)布云圖可以發現，鋼管表(biao)面(mian)中間部位(wei)的(de)磁場(chang)要比兩(liang)邊稍強(qiang)(qiang)，所以，進一(yi)步地，需要消除或者減弱周(zhou)向(xiang)磁化(hua)(hua)區域(yu)的(de)磁化(hua)(hua)場(chang)強(qiang)(qiang)度差異。
如圖2-21a所示的極靴模型，在之前的導磁板上增開一個槽，這樣由于中間部位磁阻增大，一部分磁通就會往兩邊擴散，從而達到減弱中間磁場增大兩邊磁場的目的。模型中，開槽尺寸為150mm（長50mm（長）x40mm（寬）x5mm（m（深），獲得的不銹鋼管表面的磁場分布云圖如圖2-21b所示。
由圖(tu)2-21b可以看出，在(zai)磁(ci)極中部開槽之后，均勻磁(ci)場的(de)區域進一步擴(kuo)大。為了更好(hao)地比較上述三種磁(ci)極的(de)磁(ci)化效果，在(zai)探頭(tou)所(suo)在(zai)位置(zhi)沿鋼管軸向取長度(du)為600mm的(de)路(lu)徑(jing)，得到路(lu)徑(jing)上各個點的(de)磁(ci)感應(ying)強度(du)，結(jie)果如(ru)圖(tu)2-22所(suo)示。
從圖(tu)中(zhong)可以看出，傳統磁極磁化下的(de)(de)均(jun)(jun)勻(yun)區域最小(xiao)，軸向長(chang)度(du)約為150mm；增加(jia)(jia)導(dao)磁板后，均(jun)(jun)勻(yun)磁場區域的(de)(de)軸向長(chang)度(du)增加(jia)(jia)至180mm；如果在(zai)導(dao)磁板上開槽，均(jun)(jun)勻(yun)磁場區域的(de)(de)軸向長(chang)度(du)進一步擴大為240mm。
進一步(bu)在圖(tu)2-18b所(suo)示(shi)的(de)(de)三個不(bu)同位置設置尺寸相同的(de)(de)軸向裂紋，仿真獲得缺陷(xian)的(de)(de)漏磁(ci)檢測(ce)信號，如圖(tu)2-23所(suo)示(shi)。從(cong)圖(tu)中可(ke)以(yi)看出，沿軸向距離100mm的(de)(de)兩個缺陷(xian)產生的(de)(de)漏磁(ci)信號幅值差異僅為0.5％，基(ji)(ji)線(xian)漂移量也基(ji)(ji)本(ben)相似。因此，圖(tu)2-21a所(suo)示(shi)的(de)(de)磁(ci)化極靴形式可(ke)基(ji)(ji)本(ben)滿足磁(ci)化的(de)(de)均勻性(xing)要求(qiu)。
