與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不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。
漏磁(ci)(ci)(ci)無(wu)損檢測的(de)(de)(de)原理源于磁(ci)(ci)(ci)粉檢測，當用一個(ge)或多個(ge)磁(ci)(ci)(ci)化器將鋼(gang)管的(de)(de)(de)某一部位磁(ci)(ci)(ci)化到飽和狀(zhuang)態時，鋼(gang)管中(zhong)任(ren)何(he)形(xing)(xing)式的(de)(de)(de)材質不連(lian)續都會(hui)在其所在位置(zhi)(zhi)引發磁(ci)(ci)(ci)場畸變，由此產生泄(xie)(xie)漏于材質之(zhi)外的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)力(li)線或磁(ci)(ci)(ci)通。這些泄(xie)(xie)漏磁(ci)(ci)(ci)場量的(de)(de)(de)空間分布具有微小、非線性等特點。磁(ci)(ci)(ci)敏感元件以電信號的(de)(de)(de)形(xing)(xing)式描述這些磁(ci)(ci)(ci)場量信號時，會(hui)失去(qu)漏磁(ci)(ci)(ci)場的(de)(de)(de)矢量特性，從而難以準確獲得材質中(zhong)的(de)(de)(de)缺(que)陷形(xing)(xing)態特征，如(ru)缺(que)陷的(de)(de)(de)位置(zhi)(zhi)、形(xing)(xing)狀(zhuang)和走向等。
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(wai)部缺陷(xian)檢測信號特征(zheng)
漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場是一種非線(xian)性的(de)空間(jian)三維(wei)場，是由(you)磁(ci)飽和狀態下鐵磁(ci)性鋼(gang)管中的(de)磁(ci)導(dao)率不一致引起(qi)的(de)。為了盡可能詳細地了解(jie)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場在各(ge)個方向(xiang)上的(de)分(fen)(fen)布情況，通常(chang)將漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場分(fen)(fen)解(jie)為兩個分(fen)(fen)量(liang)，即一個切(qie)向(xiang)分(fen)(fen)量(liang)B1和一個法向(xiang)分(fen)(fen)量(liang)Bn,如圖(tu)4-1所示(shi)。在檢測(ce)過程中，當傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)與(yu)缺(que)陷(xian)同側(ce)時(shi)，則可視(shi)為外部(bu)缺(que)陷(xian)，此時(shi)測(ce)量(liang)的(de)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場切(qie)向(xiang)與(yu)法向(xiang)分(fen)(fen)量(liang)分(fen)(fen)別記(ji)為Bex和B當0傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)與(yu)缺(que)陷(xian)異側(ce)時(shi)，則可視(shi)為內部(bu)缺(que)陷(xian)，漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場切(qie)向(xiang)與(yu)法向(xiang)分(fen)(fen)量(liang)分(fen)(fen)別記(ji)為B和從圖(tu)4-1中可以看(kan)出，內、外部(bu)缺(que)陷(xian)在傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)處產生的(de)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場存在較(jiao)大差(cha)異。
法(fa)向(xiang)分(fen)量(liang)是指漏磁場在不銹鋼管表面法(fa)線(xian)方向(xiang)上的(de)(de)分(fen)量(liang)，檢(jian)測信號在裂紋中心的(de)(de)正(zheng)上方幅值(zhi)為零，而在裂紋的(de)(de)兩個斷面附近(jin)分(fen)別(bie)達到正(zheng)、負(fu)極(ji)大值(zhi)，相鄰極(ji)值(zhi)之(zhi)間的(de)(de)距(ju)離取決于裂紋的(de)(de)寬度、缺陷(xian)的(de)(de)形狀(zhuang)、提離距(ju)離以及缺陷(xian)所(suo)在位(wei)置等因(yin)素。
下面以漏磁場法向分量進行討論。
內、外部(bu)缺(que)陷(xian)的(de)(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)形(xing)成機理略有不(bu)同：當缺(que)陷(xian)處于(yu)被(bei)測鋼(gang)管外表面(mian)時(shi)(shi)，其(qi)溢出磁(ci)(ci)場(chang)可以視為磁(ci)(ci)力(li)線遇(yu)到磁(ci)(ci)導率變(bian)(bian)化時(shi)(shi)外逸的(de)(de)(de)部(bu)分(fen)；而不(bu)銹鋼(gang)管的(de)(de)(de)內部(bu)缺(que)陷(xian)在鋼(gang)管外部(bu)產生的(de)(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)，實(shi)質(zhi)是由于(yu)材質(zhi)不(bu)連續(xu)產生的(de)(de)(de)畸變(bian)(bian)擾動(dong)磁(ci)(ci)場(chang)，將磁(ci)(ci)力(li)線從(cong)原本(ben)分(fen)布均勻的(de)(de)(de)鐵磁(ci)(ci)性(xing)構件內“擠壓”出材質(zhi)表面(mian)，形(xing)成可檢(jian)測量(liang)。
從圖4-1中可以看出，外部(bu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)信(xin)號(hao)的峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值(zhi)較大(da)，且具有陡峭的畸(ji)變特征；內部(bu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)信(xin)號(hao)的強度及畸(ji)變特征都與前者不同(tong)。當(dang)用霍爾元(yuan)件檢(jian)(jian)(jian)測(ce)漏(lou)磁場(chang)的法向分量(liang)時(shi)，會(hui)獲得含過零點(dian)的正(zheng)、負波峰(feng)(feng)(feng)特征的缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)號(hao)。為(wei)了方便標記缺(que)(que)陷(xian)(xian)產生的漏(lou)磁場(chang)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)信(xin)號(hao)，將外部(bu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)信(xin)號(hao)記為(wei)Vex(h)，內部(bu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)信(xin)號(hao)記為(wei)Vin(h)，h為(wei)磁敏(min)感元(yuan)件與被檢(jian)(jian)(jian)測(ce)構件表面的提離距(ju)離。
以二維軸對稱模型為(wei)例，仿真計算鋼管軸向磁(ci)化時(shi)內、外部(bu)(bu)缺陷的檢(jian)測信(xin)號特性。鋼管厚度(du)為(wei)10.0mm，內、外部(bu)(bu)裂紋(wen)尺(chi)寸相(xiang)同(tong)：深度(du)為(wei)2.5mm，寬度(du)為(wei)0.5mm。如圖4-2所(suo)示(shi)，磁(ci)敏感元件沿著提離值．0mm的路徑掃(sao)過外部(bu)(bu)裂紋(wen)時(shi)，得到相(xiang)應檢(jian)測信(xin)號的峰-峰值，記為(wei)Vexpp(1.0)；掃(sao)過內部(bu)(bu)裂紋(wen)時(shi)，得到相(xiang)應檢(jian)測信(xin)號的峰-峰值。
在不銹(xiu)鋼管(guan)自動化漏(lou)磁檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)過(guo)程中，一般將(jiang)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)探(tan)頭布(bu)置在鋼管(guan)外(wai)表面(mian)來實現不銹(xiu)鋼管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)全覆蓋(gai)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)。從(cong)圖4-2中可以看出，相同(tong)尺(chi)寸(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)裂紋分(fen)別位于鋼管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)、外(wai)表面(mian)時，產生的(de)(de)(de)(de)(de)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)信號(hao)差異很(hen)大，包括(kuo)幅(fu)值(zhi)和寬(kuan)度。然而，在常規漏(lou)磁檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)中，一般將(jiang)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)信號(hao)幅(fu)值(zhi)作為裂紋深度的(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)判(pan)依據(ju)。因此，如(ru)果不對裂紋位置進行區分(fen)，而直(zhi)接使(shi)用(yong)相同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)報警門限(xian)進行評(ping)判(pan)，則會(hui)造成(cheng)外(wai)部裂紋的(de)(de)(de)(de)(de)誤判(pan)或內(nei)部裂紋的(de)(de)(de)(de)(de)漏(lou)判(pan)，使(shi)相同(tong)尺(chi)寸(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)缺陷產生不一致的(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)價結果。
圖4-3給(gei)出(chu)了(le)(le)不銹鋼(gang)管(guan)內(nei)壁(bi)(bi)上的(de)裂紋(wen)（內(nei)部缺陷）漏磁(ci)場法向分(fen)量(liang)檢測(ce)信號(hao)波(bo)形(xing)，同時給(gei)出(chu)了(le)(le)檢測(ce)信號(hao)極(ji)值間(jian)隔寬度(du)W與管(guan)壁(bi)(bi)厚度(du)的(de)關系曲線。從圖中(zhong)可以看(kan)出(chu)，當(dang)檢測(ce)探頭與鋼(gang)管(guan)表面(mian)的(de)提離距(ju)離h增(zeng)大，或者壁(bi)(bi)厚增(zeng)大時，檢測(ce)信號(hao)的(de)極(ji)值間(jian)隔寬度(du)W均(jun)會增(zeng)大。因此(ci)，當(dang)借助于檢測(ce)信號(hao)的(de)波(bo)形(xing)特征構建(jian)評判指標時，應注意這一點。
2. 鋼板正(zheng)、反面缺陷檢(jian)測信號對比(bi)
下面(mian)通過在鋼(gang)板上刻制各類人工(gong)(gong)缺(que)陷模擬(ni)鋼(gang)管漏磁檢測中內、外部缺(que)陷。采(cai)用機(ji)加工(gong)(gong)和電火花加工(gong)(gong)的方法，在鋼(gang)板表(biao)面(mian)相隔一定距離加工(gong)(gong)橫向(xiang)刻槽(cao)、斜向(xiang)刻槽(cao)以及不通孔等人工(gong)(gong)缺(que)陷，人工(gong)(gong)缺(que)陷尺寸見表(biao)4-1。
磁敏感(gan)元(yuan)件(jian)選用集成霍(huo)爾元(yuan)件(jian)UGN-3503，將其封裝于(yu)檢測(ce)探(tan)頭(tou)中(zhong)，傳感(gan)器的提離(li)距離(li)為0.5mm。采(cai)用直流(liu)磁化線(xian)圈對鋼板進行軸(zhou)向磁化，通過調節磁化電流(liu)幅值(zhi)，確(que)保試件(jian)始終處(chu)于(yu)磁飽和(he)狀態。分別在人工缺陷所(suo)在鋼板正面(mian)以及反面(mian)進行檢測(ce)，隨機抽取一組正面(mian)檢測(ce)與反面(mian)檢測(ce)信號，如圖(tu)4-4和(he)圖(tu)4-5所(suo)示。
通(tong)過對相同深度（0.9mm）的不通(tong)孔、45°斜向(xiang)刻槽以(yi)及橫向(xiang)刻槽等各種人工(gong)缺陷進行漏(lou)磁檢(jian)(jian)測(ce)試驗(yan)可(ke)以(yi)發(fa)現，缺陷的形(xing)狀、位(wei)置和走向(xiang)等形(xing)位(wei)特征(zheng)均對缺陷檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)號產生了較大的影響，具體體現在信(xin)號幅值以(yi)及極(ji)值間隔寬度上。
3. 鋼(gang)管(guan)漏磁檢(jian)測(ce)內(nei)、外(wai)部缺陷區分的必要性(xing)
由于(yu)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管的特殊(shu)幾何結構，不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管漏磁(ci)(ci)自動化(hua)檢測(ce)一般將(jiang)探(tan)頭布(bu)置在(zai)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管外壁，來完成對鋼(gang)(gang)管的全(quan)覆蓋檢測(ce)。由于(yu)漏磁(ci)(ci)檢測(ce)采(cai)用直流磁(ci)(ci)化(hua)方法，磁(ci)(ci)化(hua)場具有很強的穿(chuan)透力，內部缺(que)陷(xian)同樣可以獲得較好的(de)(de)(de)信噪比。但是，檢(jian)(jian)測探頭布(bu)置在鋼管(guan)外(wai)壁(bi)，鋼管(guan)內、外(wai)部缺(que)陷(xian)的(de)(de)(de)靈敏度(du)卻有不同，具(ju)體表現為(wei)內、外(wai)部缺(que)陷(xian)檢(jian)(jian)測信號(hao)的(de)(de)(de)峰-峰值和極值間隔寬度(du)存在明顯(xian)區別(bie)，而且管(guan)壁(bi)越厚，差別(bie)越大(da)。當采用常規漏磁檢(jian)(jian)測評判(pan)指(zhi)標(biao)（信號(hao)峰-峰值）對(dui)缺(que)陷(xian)進行(xing)評判(pan)時(shi)，無論是切向分量還是法向分量，都無法形(xing)成(cheng)一(yi)一(yi)對(dui)應的(de)(de)(de)關系，容易(yi)受到(dao)非同類(lei)形(xing)態特征的(de)(de)(de)干擾，造成(cheng)缺(que)陷(xian)的(de)(de)(de)非一(yi)致性評判(pan)，最終影響鋼管(guan)的(de)(de)(de)檢(jian)(jian)測精度(du)。
漏磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)既然受(shou)到(dao)多種因素的影(ying)響，而(er)常規漏磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)評判指標卻又(you)未(wei)能提供完備(bei)(bei)描述(shu)矢量漏磁(ci)(ci)場(chang)的信(xin)息(xi)(xi)。因此(ci)，需要(yao)提取或構(gou)造新的評判指標來準確評估缺陷(xian)形態特征。漏磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)探(tan)頭中的磁(ci)(ci)敏感(gan)元件是以電信(xin)號(hao)的形式將漏磁(ci)(ci)場(chang)的磁(ci)(ci)信(xin)號(hao)在(zai)輸出設備(bei)(bei)中顯(xian)示出來的。由于電信(xin)號(hao)標量在(zai)描述(shu)磁(ci)(ci)場(chang)矢量時具有不(bu)完備(bei)(bei)性，因此(ci)，需要(yao)將這些標量信(xin)息(xi)(xi)進行(xing)重新整合(he)，而(er)不(bu)是僅(jin)僅(jin)依靠檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)的波形幅值來進行(xing)評判。
直流(liu)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢測的(de)優勢在于對(dui)鐵(tie)磁(ci)(ci)(ci)性構件的(de)深度(du)磁(ci)(ci)(ci)化，使得(de)檢測功能較其他電磁(ci)(ci)(ci)檢測方(fang)法要(yao)強大(da)得(de)多。其中，準確評估不銹鋼管使用性能的(de)基礎是(shi)對(dui)缺陷(xian)位置特征(zheng)的(de)準確識別。通過上述對(dui)鋼管內、外部(bu)缺陷(xian)檢測的(de)討論，可以(yi)認識到以(yi)下(xia)兩點：
1）漏(lou)磁檢(jian)測(ce)(ce)方法可用于鋼管的內、外部缺陷檢(jian)測(ce)(ce)，但是(shi)缺陷的位置特(te)征會(hui)造成檢(jian)測(ce)(ce)信號(hao)的差異，包括(kuo)檢(jian)測(ce)(ce)信號(hao)的峰(feng)-峰(feng)值和極值間隔寬度。
2）缺陷的形(xing)(xing)狀、走向、深度等形(xing)(xing)態特征也會(hui)引起檢測信號(hao)的波形(xing)(xing)變化。
因此(ci)，對于位置特征和形態特征均無法事先確定的(de)缺陷，僅(jin)將檢測(ce)信號峰-峰值作為評(ping)(ping)價依據，勢必會造(zao)成缺陷的(de)非(fei)一(yi)致性檢測(ce)與評(ping)(ping)判，也(ye)即，分別處于鋼管內、外表面的(de)相同(tong)尺寸的(de)缺陷經(jing)漏磁檢測(ce)與評(ping)(ping)判后(hou)得到(dao)了不同(tong)的(de)損傷量(liang)級。從(cong)客觀(guan)上講，這種誤差必然存在，但(dan)是可以設(she)法盡量(liang)避(bi)免，這也(ye)是定量(liang)檢測(ce)首先需要解決的(de)問題(ti)。
