與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不(bu)銹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)無損檢測的(de)(de)原理源于磁(ci)(ci)粉檢測，當用一個或(huo)(huo)多個磁(ci)(ci)化器將鋼(gang)管的(de)(de)某一部(bu)位(wei)(wei)磁(ci)(ci)化到飽和(he)狀態時(shi)，鋼(gang)管中(zhong)任何形式的(de)(de)材質不連續都(dou)會在其所在位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)引發磁(ci)(ci)場畸(ji)變，由此(ci)產生泄漏(lou)(lou)于材質之外的(de)(de)磁(ci)(ci)力線(xian)或(huo)(huo)磁(ci)(ci)通。這些泄漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場量的(de)(de)空間分布具有微小(xiao)、非(fei)線(xian)性等特(te)點。磁(ci)(ci)敏感(gan)元件以(yi)(yi)電信號的(de)(de)形式描述這些磁(ci)(ci)場量信號時(shi)，會失去漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場的(de)(de)矢量特(te)性，從而難以(yi)(yi)準確(que)獲(huo)得材質中(zhong)的(de)(de)缺(que)陷(xian)形態特(te)征，如缺(que)陷(xian)的(de)(de)位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)、形狀和(he)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、外部缺陷(xian)檢測信號特征
漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)是(shi)一(yi)種非線性(xing)的(de)(de)空間三維場(chang)，是(shi)由(you)磁(ci)(ci)(ci)(ci)飽和(he)(he)狀態(tai)下(xia)鐵磁(ci)(ci)(ci)(ci)性(xing)鋼管中(zhong)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)導率不一(yi)致引(yin)起(qi)的(de)(de)。為(wei)(wei)(wei)(wei)了盡可能(neng)詳(xiang)細(xi)地了解漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)在(zai)各個(ge)方向(xiang)上的(de)(de)分布情況，通(tong)常將(jiang)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)分解為(wei)(wei)(wei)(wei)兩個(ge)分量(liang)，即一(yi)個(ge)切(qie)(qie)向(xiang)分量(liang)B1和(he)(he)一(yi)個(ge)法向(xiang)分量(liang)Bn,如圖4-1所示(shi)。在(zai)檢測過程中(zhong)，當傳(chuan)感(gan)(gan)器與(yu)缺(que)陷(xian)同側時(shi)，則可視為(wei)(wei)(wei)(wei)外部缺(que)陷(xian)，此時(shi)測量(liang)的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)切(qie)(qie)向(xiang)與(yu)法向(xiang)分量(liang)分別記為(wei)(wei)(wei)(wei)Bex和(he)(he)B當0傳(chuan)感(gan)(gan)器與(yu)缺(que)陷(xian)異側時(shi)，則可視為(wei)(wei)(wei)(wei)內部缺(que)陷(xian)，漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)切(qie)(qie)向(xiang)與(yu)法向(xiang)分量(liang)分別記為(wei)(wei)(wei)(wei)B和(he)(he)從圖4-1中(zhong)可以看出，內、外部缺(que)陷(xian)在(zai)傳(chuan)感(gan)(gan)器處產生的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)存在(zai)較(jiao)大差異。
法(fa)向(xiang)分(fen)量(liang)是指漏磁(ci)場在(zai)不銹鋼管(guan)表面(mian)法(fa)線方向(xiang)上(shang)的(de)分(fen)量(liang)，檢測信(xin)號在(zai)裂紋中心的(de)正上(shang)方幅值為零，而在(zai)裂紋的(de)兩個(ge)斷(duan)面(mian)附近分(fen)別達到正、負極大值，相鄰極值之間的(de)距離取決于裂紋的(de)寬度、缺陷的(de)形(xing)狀、提離距離以(yi)及缺陷所在(zai)位置(zhi)等因素。
下面以漏磁場法向分量進(jin)行討論。
內(nei)、外部(bu)(bu)(bu)缺陷的(de)(de)(de)(de)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)形成機(ji)理略有不同：當缺陷處于被測鋼管(guan)外表面時(shi)，其(qi)溢出磁(ci)(ci)(ci)場(chang)可以(yi)視為磁(ci)(ci)(ci)力線遇到磁(ci)(ci)(ci)導率(lv)變化時(shi)外逸的(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)(bu)分；而不銹鋼管(guan)的(de)(de)(de)(de)內(nei)部(bu)(bu)(bu)缺陷在鋼管(guan)外部(bu)(bu)(bu)產生的(de)(de)(de)(de)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)，實質(zhi)是(shi)由于材質(zhi)不連(lian)續產生的(de)(de)(de)(de)畸變擾動(dong)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)，將磁(ci)(ci)(ci)力線從原本分布均(jun)勻的(de)(de)(de)(de)鐵磁(ci)(ci)(ci)性構件內(nei)“擠壓”出材質(zhi)表面，形成可檢測量。
從圖4-1中可以看出，外部缺(que)陷檢測信(xin)號(hao)的(de)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值較(jiao)大，且具有陡峭的(de)畸變特征；內(nei)部缺(que)陷檢測信(xin)號(hao)的(de)強(qiang)度及畸變特征都與前者(zhe)不同。當用霍爾(er)元件(jian)檢測漏磁場的(de)法向(xiang)分(fen)量(liang)時(shi)，會獲得(de)含過(guo)零(ling)點的(de)正、負波峰(feng)(feng)特征的(de)缺(que)陷信(xin)號(hao)。為(wei)了方便標記缺(que)陷產生的(de)漏磁場檢測信(xin)號(hao)，將外部缺(que)陷檢測信(xin)號(hao)記為(wei)Vex(h)，內(nei)部缺(que)陷檢測信(xin)號(hao)記為(wei)Vin(h)，h為(wei)磁敏感元件(jian)與被檢測構(gou)件(jian)表(biao)面的(de)提離距(ju)離。
以二維軸(zhou)對(dui)稱模型為(wei)例，仿真計(ji)算鋼(gang)管(guan)軸(zhou)向磁化時(shi)內、外部(bu)缺陷的檢(jian)測信(xin)(xin)號特性。鋼(gang)管(guan)厚度(du)為(wei)10.0mm，內、外部(bu)裂(lie)紋尺寸相同(tong)：深度(du)為(wei)2.5mm，寬度(du)為(wei)0.5mm。如圖4-2所(suo)示，磁敏(min)感元件(jian)沿著提離(li)值(zhi)．0mm的路徑掃過外部(bu)裂(lie)紋時(shi)，得到相應檢(jian)測信(xin)(xin)號的峰(feng)-峰(feng)值(zhi)，記(ji)為(wei)Vexpp(1.0)；掃過內部(bu)裂(lie)紋時(shi)，得到相應檢(jian)測信(xin)(xin)號的峰(feng)-峰(feng)值(zhi)。
在(zai)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管自動化漏磁檢(jian)(jian)測(ce)過程中(zhong)(zhong)，一(yi)般(ban)將檢(jian)(jian)測(ce)探頭布置(zhi)在(zai)鋼(gang)(gang)管外(wai)(wai)(wai)表(biao)面來(lai)實現(xian)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管的(de)(de)全(quan)覆蓋檢(jian)(jian)測(ce)。從圖4-2中(zhong)(zhong)可以看(kan)出，相(xiang)同(tong)尺寸的(de)(de)裂(lie)紋分別(bie)位于鋼(gang)(gang)管的(de)(de)內、外(wai)(wai)(wai)表(biao)面時，產(chan)生的(de)(de)檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)差異很大，包括幅值和寬度。然而，在(zai)常規漏磁檢(jian)(jian)測(ce)中(zhong)(zhong)，一(yi)般(ban)將檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)幅值作為裂(lie)紋深度的(de)(de)評判(pan)依據。因此，如果(guo)不對(dui)裂(lie)紋位置(zhi)進(jin)行區分，而直(zhi)接使用(yong)相(xiang)同(tong)的(de)(de)報(bao)警(jing)門限(xian)進(jin)行評判(pan)，則(ze)會(hui)造成外(wai)(wai)(wai)部裂(lie)紋的(de)(de)誤判(pan)或內部裂(lie)紋的(de)(de)漏判(pan)，使相(xiang)同(tong)尺寸的(de)(de)缺(que)陷產(chan)生不一(yi)致的(de)(de)評價結(jie)果(guo)。
圖4-3給出了不銹鋼(gang)管(guan)內(nei)壁(bi)上的(de)裂紋（內(nei)部缺陷）漏磁場法向(xiang)分量檢測(ce)信號波形(xing)，同時給出了檢測(ce)信號極(ji)值間隔(ge)寬度(du)W與(yu)管(guan)壁(bi)厚度(du)的(de)關(guan)系曲線。從圖中可以看(kan)出，當檢測(ce)探頭與(yu)鋼(gang)管(guan)表面的(de)提(ti)離距離h增大(da)，或(huo)者壁(bi)厚增大(da)時，檢測(ce)信號的(de)極(ji)值間隔(ge)寬度(du)W均會增大(da)。因此，當借(jie)助于(yu)檢測(ce)信號的(de)波形(xing)特征構建(jian)評判(pan)指標時，應(ying)注意這一點(dian)。
2. 鋼板(ban)正、反面(mian)缺陷檢測信號對比
下面通過在(zai)(zai)鋼板(ban)上刻(ke)制各類人(ren)工缺(que)陷(xian)模擬(ni)鋼管漏磁(ci)檢(jian)測中內(nei)、外部缺(que)陷(xian)。采用機加(jia)工和(he)電火花加(jia)工的方法，在(zai)(zai)鋼板(ban)表(biao)面相隔一(yi)定(ding)距離(li)加(jia)工橫向(xiang)刻(ke)槽(cao)、斜向(xiang)刻(ke)槽(cao)以及(ji)不通孔等人(ren)工缺(que)陷(xian)，人(ren)工缺(que)陷(xian)尺寸見表(biao)4-1。
磁敏感元件(jian)(jian)選用集成霍爾元件(jian)(jian)UGN-3503，將其封裝于檢測(ce)(ce)探(tan)頭中，傳感器的(de)提離距離為0.5mm。采用直流磁化線(xian)圈(quan)對鋼板進行軸向磁化，通過調節磁化電流幅值(zhi)，確保試件(jian)(jian)始終(zhong)處于磁飽和狀態。分別在(zai)人(ren)工缺(que)陷所在(zai)鋼板正(zheng)面以及反面進行檢測(ce)(ce)，隨機抽取(qu)一組正(zheng)面檢測(ce)(ce)與反面檢測(ce)(ce)信號，如圖4-4和圖4-5所示(shi)。
通過對相同深(shen)度（0.9mm）的(de)不通孔、45°斜向刻槽(cao)以(yi)及(ji)橫向刻槽(cao)等(deng)各(ge)種人工缺(que)陷進行(xing)漏磁檢測試驗(yan)可以(yi)發現(xian)(xian)，缺(que)陷的(de)形(xing)狀、位置和走向等(deng)形(xing)位特征均(jun)對缺(que)陷檢測信(xin)號產生了較大的(de)影響，具體體現(xian)(xian)在信(xin)號幅值以(yi)及(ji)極值間(jian)隔寬度上(shang)。
3. 鋼管漏磁檢測內、外部(bu)缺陷(xian)區分的必要性
由于(yu)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)特殊幾(ji)何結構，不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)漏磁(ci)自動(dong)化(hua)檢測一般將(jiang)探頭布置在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)外壁，來完成對鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)全覆蓋檢測。由于(yu)漏磁(ci)檢測采用直流磁(ci)化(hua)方法，磁(ci)化(hua)場具(ju)有很(hen)強的(de)穿(chuan)透(tou)力，內部缺陷同(tong)樣可(ke)以獲得較好的(de)信(xin)噪比。但是(shi)，檢測探(tan)頭布置(zhi)在(zai)鋼管外壁，鋼管內、外部(bu)缺(que)陷(xian)的(de)靈敏度卻有不同(tong)，具體表(biao)現(xian)為內、外部(bu)缺(que)陷(xian)檢測信(xin)號的(de)峰(feng)-峰(feng)值和極(ji)值間隔寬度存在(zai)明顯區別，而且管壁越(yue)厚(hou)，差別越(yue)大。當采用常規漏(lou)磁檢測評(ping)判指標（信(xin)號峰(feng)-峰(feng)值）對缺(que)陷(xian)進行評(ping)判時，無(wu)論(lun)是(shi)切向分量還是(shi)法向分量，都無(wu)法形成(cheng)一一對應的(de)關系(xi)，容(rong)易受到非同(tong)類(lei)形態(tai)特征的(de)干擾，造成(cheng)缺(que)陷(xian)的(de)非一致性評(ping)判，最終影響鋼管的(de)檢測精(jing)度。
漏磁(ci)(ci)檢測(ce)(ce)信號(hao)(hao)既然受到多種(zhong)因素的(de)影(ying)響，而常規漏磁(ci)(ci)檢測(ce)(ce)評(ping)判指標(biao)卻(que)又未能提(ti)供完(wan)備(bei)(bei)描述矢量漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)信息(xi)。因此(ci)，需(xu)要提(ti)取或構造新的(de)評(ping)判指標(biao)來準(zhun)確評(ping)估(gu)缺陷形態特征。漏磁(ci)(ci)檢測(ce)(ce)探頭中的(de)磁(ci)(ci)敏感元件是以電(dian)信號(hao)(hao)的(de)形式將漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)磁(ci)(ci)信號(hao)(hao)在(zai)輸出(chu)設備(bei)(bei)中顯示(shi)出(chu)來的(de)。由于電(dian)信號(hao)(hao)標(biao)量在(zai)描述磁(ci)(ci)場(chang)(chang)矢量時(shi)具有(you)不完(wan)備(bei)(bei)性，因此(ci)，需(xu)要將這(zhe)些標(biao)量信息(xi)進行(xing)重新整合，而不是僅(jin)僅(jin)依靠(kao)檢測(ce)(ce)信號(hao)(hao)的(de)波形幅(fu)值來進行(xing)評(ping)判。
直流(liu)漏(lou)磁(ci)檢測(ce)的(de)優勢在于對(dui)鐵磁(ci)性(xing)構(gou)件的(de)深度磁(ci)化，使(shi)得(de)(de)檢測(ce)功能(neng)較其他電磁(ci)檢測(ce)方法要強大(da)得(de)(de)多。其中(zhong)，準確評估不(bu)銹(xiu)鋼管使(shi)用性(xing)能(neng)的(de)基礎是對(dui)缺(que)陷位置特征的(de)準確識別(bie)。通過上述對(dui)鋼管內、外(wai)部缺(que)陷檢測(ce)的(de)討論，可以認識到以下(xia)兩點(dian)：
1）漏磁檢測(ce)(ce)(ce)方法可用于鋼管(guan)的(de)內、外部缺陷檢測(ce)(ce)(ce)，但是缺陷的(de)位(wei)置(zhi)特征會造成(cheng)檢測(ce)(ce)(ce)信(xin)號的(de)差異，包括檢測(ce)(ce)(ce)信(xin)號的(de)峰-峰值和極值間隔寬度(du)。
2）缺(que)陷的形狀、走向、深(shen)度等形態(tai)特征也會引起檢測信號的波形變化。
因此，對于位置特征(zheng)和形態(tai)特征(zheng)均無(wu)法(fa)事先(xian)確定的(de)缺陷，僅(jin)將檢(jian)測信號峰-峰值作為評價(jia)依據，勢必會造成缺陷的(de)非(fei)一(yi)致性檢(jian)測與(yu)(yu)評判(pan)，也即(ji)，分別處于鋼管內(nei)、外表面的(de)相同尺寸的(de)缺陷經漏磁檢(jian)測與(yu)(yu)評判(pan)后得到了不同的(de)損(sun)傷(shang)量級(ji)。從客觀上講，這種誤差(cha)必然存在，但是可以設(she)法(fa)盡量避(bi)免，這也是定量檢(jian)測首先(xian)需要(yao)解決的(de)問題。
