與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不銹(xiu)鋼(gang)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)無損(sun)檢(jian)測(ce)的(de)(de)原理源于磁(ci)粉檢(jian)測(ce)，當用(yong)一個或多個磁(ci)化(hua)器將鋼管的(de)(de)某一部位(wei)磁(ci)化(hua)到飽和(he)狀態時，鋼管中任何形(xing)式的(de)(de)材質不連續都(dou)會在其所在位(wei)置(zhi)引發磁(ci)場畸變，由此產(chan)生泄漏于材質之(zhi)外的(de)(de)磁(ci)力線或磁(ci)通。這些泄漏磁(ci)場量的(de)(de)空間分布(bu)具(ju)有(you)微(wei)小、非線性等特點。磁(ci)敏(min)感元件(jian)以電信(xin)號的(de)(de)形(xing)式描述這些磁(ci)場量信(xin)號時，會失去(qu)漏磁(ci)場的(de)(de)矢(shi)量特性，從而難以準(zhun)確獲得材質中的(de)(de)缺陷形(xing)態特征，如缺陷的(de)(de)位(wei)置(zhi)、形(xing)狀和(he)走向等。

 內、外部缺陷靈敏度差異一直是影響不(bu)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、外部缺陷檢(jian)測信號特征

  漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)場是一種非線性的(de)空間三維場，是由磁(ci)(ci)飽和(he)狀態下鐵磁(ci)(ci)性鋼(gang)管中的(de)磁(ci)(ci)導率不一致(zhi)引(yin)起的(de)。為了(le)盡可(ke)能詳細地了(le)解漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)場在(zai)(zai)各個方向(xiang)上的(de)分(fen)(fen)布情(qing)況，通常將漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)場分(fen)(fen)解為兩(liang)個分(fen)(fen)量(liang)，即(ji)一個切向(xiang)分(fen)(fen)量(liang)B1和(he)一個法向(xiang)分(fen)(fen)量(liang)Bn,如圖4-1所(suo)示。在(zai)(zai)檢測(ce)過程(cheng)中，當(dang)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)與缺陷(xian)同側時(shi)，則可(ke)視(shi)為外(wai)部缺陷(xian)，此時(shi)測(ce)量(liang)的(de)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)場切向(xiang)與法向(xiang)分(fen)(fen)量(liang)分(fen)(fen)別記(ji)為Bex和(he)B當(dang)0傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)與缺陷(xian)異側時(shi)，則可(ke)視(shi)為內部缺陷(xian)，漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)場切向(xiang)與法向(xiang)分(fen)(fen)量(liang)分(fen)(fen)別記(ji)為B和(he)從圖4-1中可(ke)以看出(chu)，內、外(wai)部缺陷(xian)在(zai)(zai)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)處產生(sheng)的(de)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)場存在(zai)(zai)較大差異。

  法(fa)向分量(liang)是指漏磁場在不(bu)銹(xiu)鋼管表面法(fa)線方向上的分量(liang)，檢測信號在裂紋(wen)(wen)中心的正(zheng)上方幅(fu)值(zhi)(zhi)為(wei)零，而在裂紋(wen)(wen)的兩個斷面附近分別達到正(zheng)、負極大值(zhi)(zhi)，相鄰極值(zhi)(zhi)之(zhi)間的距(ju)離(li)(li)取決于裂紋(wen)(wen)的寬度、缺陷的形狀、提離(li)(li)距(ju)離(li)(li)以(yi)及缺陷所在位置(zhi)等(deng)因素(su)。

下(xia)面以(yi)漏磁場法向分量(liang)進行討論。

  內、外(wai)(wai)部(bu)缺(que)(que)陷(xian)的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場形(xing)成機理略有不(bu)同：當(dang)缺(que)(que)陷(xian)處于(yu)被測鋼管(guan)外(wai)(wai)表面時，其溢出(chu)磁(ci)(ci)場可以(yi)視為(wei)磁(ci)(ci)力線遇到磁(ci)(ci)導(dao)率(lv)變化時外(wai)(wai)逸的(de)(de)部(bu)分(fen)；而不(bu)銹鋼管(guan)的(de)(de)內部(bu)缺(que)(que)陷(xian)在鋼管(guan)外(wai)(wai)部(bu)產生的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場，實質是由于(yu)材質不(bu)連續產生的(de)(de)畸(ji)變擾(rao)動磁(ci)(ci)場，將磁(ci)(ci)力線從原本分(fen)布均(jun)勻的(de)(de)鐵磁(ci)(ci)性(xing)構件內“擠(ji)壓”出(chu)材質表面，形(xing)成可檢(jian)測量。

  從圖4-1中(zhong)可以看出，外部(bu)缺陷檢(jian)測信號(hao)(hao)的(de)峰-峰值較大，且具有(you)陡峭(qiao)的(de)畸變(bian)(bian)特征(zheng)；內部(bu)缺陷檢(jian)測信號(hao)(hao)的(de)強度及畸變(bian)(bian)特征(zheng)都與前(qian)者不(bu)同。當用霍爾元件(jian)檢(jian)測漏(lou)磁(ci)場(chang)的(de)法向分量時，會獲得含過零點的(de)正(zheng)、負波峰特征(zheng)的(de)缺陷信號(hao)(hao)。為了(le)方便標記缺陷產生的(de)漏(lou)磁(ci)場(chang)檢(jian)測信號(hao)(hao)，將(jiang)外部(bu)缺陷檢(jian)測信號(hao)(hao)記為Vex(h)，內部(bu)缺陷檢(jian)測信號(hao)(hao)記為Vin(h)，h為磁(ci)敏感(gan)元件(jian)與被檢(jian)測構件(jian)表面的(de)提離距離。

  以二維軸對(dui)稱模型為(wei)例，仿真計算(suan)鋼管(guan)軸向(xiang)磁化(hua)時(shi)(shi)內(nei)、外部缺陷(xian)的(de)(de)檢測信(xin)(xin)號(hao)特性(xing)。鋼管(guan)厚度(du)為(wei)10.0mm，內(nei)、外部裂紋尺(chi)寸相(xiang)同：深度(du)為(wei)2.5mm，寬度(du)為(wei)0.5mm。如(ru)圖4-2所示，磁敏(min)感(gan)元件沿著提(ti)離(li)值(zhi)．0mm的(de)(de)路(lu)徑掃過(guo)外部裂紋時(shi)(shi)，得到(dao)相(xiang)應(ying)檢測信(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)峰(feng)-峰(feng)值(zhi)，記(ji)為(wei)Vexpp(1.0)；掃過(guo)內(nei)部裂紋時(shi)(shi)，得到(dao)相(xiang)應(ying)檢測信(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)峰(feng)-峰(feng)值(zhi)。

  在(zai)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)自動化(hua)漏(lou)磁檢測過程中，一般將檢測探(tan)頭布置在(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)外表面(mian)來實現(xian)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)全(quan)覆蓋檢測。從圖(tu)4-2中可(ke)以看出，相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)尺寸(cun)的(de)(de)(de)裂(lie)(lie)紋(wen)分(fen)別位于(yu)鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)內(nei)、外表面(mian)時，產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)檢測信號差異很大(da)，包括(kuo)幅值和(he)寬度。然(ran)而，在(zai)常規漏(lou)磁檢測中，一般將檢測信號幅值作為裂(lie)(lie)紋(wen)深度的(de)(de)(de)評(ping)判依(yi)據。因此，如果(guo)不(bu)對裂(lie)(lie)紋(wen)位置進行區分(fen)，而直接使用相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)報警門限進行評(ping)判，則會造成外部裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)誤判或內(nei)部裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)漏(lou)判，使相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)尺寸(cun)的(de)(de)(de)缺陷產(chan)生(sheng)不(bu)一致的(de)(de)(de)評(ping)價(jia)結(jie)果(guo)。

  圖(tu)4-3給出了(le)不銹(xiu)鋼管內壁上的(de)裂紋（內部缺陷）漏磁(ci)場法向分量檢測(ce)信(xin)號(hao)波形(xing)，同時給出了(le)檢測(ce)信(xin)號(hao)極(ji)值間隔寬(kuan)(kuan)度W與管壁厚度的(de)關系(xi)曲線。從圖(tu)中可以看(kan)出，當檢測(ce)探頭與鋼管表面的(de)提離距離h增大，或者壁厚增大時，檢測(ce)信(xin)號(hao)的(de)極(ji)值間隔寬(kuan)(kuan)度W均會增大。因(yin)此，當借助于檢測(ce)信(xin)號(hao)的(de)波形(xing)特征構(gou)建評判指標(biao)時，應注意這一點。

2. 鋼(gang)板(ban)正、反面缺陷檢測信(xin)號對比(bi)

  下面通(tong)過在(zai)鋼(gang)板(ban)上刻(ke)制各類(lei)人工(gong)缺陷模(mo)擬鋼(gang)管漏(lou)磁檢測中內、外部缺陷。采用機加工(gong)和(he)電火花加工(gong)的方法(fa)，在(zai)鋼(gang)板(ban)表(biao)面相隔一定距離加工(gong)橫向刻(ke)槽、斜(xie)向刻(ke)槽以及不通(tong)孔等(deng)人工(gong)缺陷，人工(gong)缺陷尺寸見表(biao)4-1。

  磁敏感元(yuan)(yuan)件(jian)選用(yong)(yong)集成霍(huo)爾(er)元(yuan)(yuan)件(jian)UGN-3503，將其封裝(zhuang)于(yu)檢(jian)(jian)測(ce)探(tan)頭中，傳(chuan)感器的提(ti)離距(ju)離為0.5mm。采(cai)用(yong)(yong)直(zhi)流磁化(hua)線圈(quan)對鋼板(ban)進行軸向磁化(hua)，通過調(diao)節磁化(hua)電流幅值，確保試(shi)件(jian)始終處于(yu)磁飽(bao)和(he)狀態。分別(bie)在人(ren)工缺陷所(suo)在鋼板(ban)正面(mian)以及反面(mian)進行檢(jian)(jian)測(ce)，隨(sui)機抽取一(yi)組正面(mian)檢(jian)(jian)測(ce)與反面(mian)檢(jian)(jian)測(ce)信號，如圖4-4和(he)圖4-5所(suo)示。

  通過對相同(tong)深度(du)（0.9mm）的(de)不通孔(kong)、45°斜向(xiang)刻(ke)槽(cao)以及橫向(xiang)刻(ke)槽(cao)等(deng)各(ge)種人工(gong)缺陷進(jin)行漏磁檢(jian)(jian)測試驗可以發現(xian)，缺陷的(de)形(xing)狀(zhuang)、位(wei)置和走(zou)向(xiang)等(deng)形(xing)位(wei)特(te)征均對缺陷檢(jian)(jian)測信號產生了較大的(de)影響，具體體現(xian)在信號幅值以及極值間隔寬度(du)上。

3. 鋼管漏磁檢測內、外(wai)部缺陷區分的必(bi)要性

  由于不銹鋼管(guan)的(de)特殊幾何結構，不銹鋼管(guan)漏磁(ci)自動化(hua)檢(jian)測一般(ban)將探(tan)頭布置在不銹鋼管(guan)外壁，來完成(cheng)對(dui)鋼管(guan)的(de)全覆蓋檢(jian)測。由于漏磁(ci)檢(jian)測采用直流磁(ci)化(hua)方法，磁(ci)化(hua)場具有很強(qiang)的(de)穿透(tou)力，內部缺(que)陷同(tong)樣可以獲得較好(hao)的(de)(de)(de)信噪(zao)比。但是，檢測探頭(tou)布置在鋼管外壁，鋼管內、外部(bu)缺(que)陷的(de)(de)(de)靈敏(min)度卻有不(bu)同(tong)，具體表(biao)現為內、外部(bu)缺(que)陷檢測信號的(de)(de)(de)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值和極值間隔寬度存在明顯區別，而且(qie)管壁越厚，差別越大(da)。當采用常規漏(lou)磁檢測評(ping)判指(zhi)標（信號峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值）對缺(que)陷進行(xing)評(ping)判時，無(wu)論是切向分量(liang)還是法(fa)向分量(liang)，都無(wu)法(fa)形(xing)成一一對應的(de)(de)(de)關系(xi)，容易受到非(fei)同(tong)類形(xing)態特征的(de)(de)(de)干擾(rao)，造成缺(que)陷的(de)(de)(de)非(fei)一致性評(ping)判，最終(zhong)影(ying)響鋼管的(de)(de)(de)檢測精度。

  漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)檢測信(xin)號(hao)(hao)既然受到(dao)多種因(yin)素的(de)(de)影響(xiang)，而(er)常規漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)檢測評判(pan)指(zhi)標卻又(you)未能提(ti)供(gong)完(wan)備描述矢量漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)信(xin)息。因(yin)此，需(xu)要(yao)(yao)提(ti)取或構造新(xin)的(de)(de)評判(pan)指(zhi)標來(lai)準確評估缺陷形(xing)(xing)態特征。漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)檢測探頭中的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)敏(min)感元件是(shi)以電(dian)信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)形(xing)(xing)式(shi)將漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)在輸出(chu)設備中顯示出(chu)來(lai)的(de)(de)。由(you)于電(dian)信(xin)號(hao)(hao)標量在描述磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)矢量時具有不(bu)完(wan)備性，因(yin)此，需(xu)要(yao)(yao)將這些標量信(xin)息進(jin)(jin)行重(zhong)新(xin)整合，而(er)不(bu)是(shi)僅僅依(yi)靠檢測信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)波形(xing)(xing)幅值來(lai)進(jin)(jin)行評判(pan)。

  直流漏磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)的(de)優勢在于(yu)對鐵磁(ci)(ci)性構件的(de)深度磁(ci)(ci)化，使得檢(jian)測(ce)功能(neng)較其(qi)他(ta)電磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)方法要(yao)強大得多。其(qi)中，準確評估(gu)不銹鋼管(guan)使用性能(neng)的(de)基礎是對缺陷位置特征的(de)準確識(shi)別。通過上述對鋼管(guan)內(nei)、外部缺陷檢(jian)測(ce)的(de)討論，可以(yi)認識(shi)到以(yi)下兩點：

  1）漏磁檢(jian)(jian)測方(fang)法可用于鋼管的(de)內、外(wai)部(bu)缺陷(xian)檢(jian)(jian)測，但(dan)是缺陷(xian)的(de)位置特(te)征會造成檢(jian)(jian)測信號的(de)差異，包括檢(jian)(jian)測信號的(de)峰-峰值和極值間隔寬度。

  2）缺陷的形(xing)(xing)狀、走向、深度等形(xing)(xing)態(tai)特征也會引(yin)起檢(jian)測(ce)信號的波形(xing)(xing)變化。

  因此，對(dui)于(yu)位置特征(zheng)和(he)形(xing)態特征(zheng)均無法(fa)事(shi)先(xian)確定的(de)缺陷，僅(jin)將檢測信號峰-峰值作為評價(jia)依據，勢必(bi)會造成缺陷的(de)非(fei)一致性檢測與評判，也即，分別處于(yu)鋼管(guan)內、外表面的(de)相同尺(chi)寸的(de)缺陷經漏(lou)磁(ci)檢測與評判后(hou)得到了不同的(de)損傷量級。從客觀上(shang)講，這(zhe)(zhe)種(zhong)誤差必(bi)然存(cun)在，但是(shi)可(ke)以設法(fa)盡量避免，這(zhe)(zhe)也是(shi)定量檢測首先(xian)需要解決的(de)問(wen)題(ti)。