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)(ci)無損(sun)檢測的(de)(de)原(yuan)理源(yuan)于磁(ci)(ci)(ci)(ci)粉檢測，當(dang)用一(yi)個(ge)或多(duo)個(ge)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化器(qi)將鋼(gang)管(guan)的(de)(de)某一(yi)部位(wei)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化到飽(bao)和(he)狀態(tai)時，鋼(gang)管(guan)中任何形式(shi)的(de)(de)材(cai)質(zhi)不連(lian)續都會在(zai)(zai)其所在(zai)(zai)位(wei)置引發(fa)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)畸變(bian)，由此(ci)產生(sheng)泄(xie)漏于材(cai)質(zhi)之外的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)力(li)線(xian)或磁(ci)(ci)(ci)(ci)通。這些(xie)泄(xie)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)量的(de)(de)空間分(fen)布具有(you)微小、非(fei)線(xian)性等特(te)點(dian)。磁(ci)(ci)(ci)(ci)敏感元件以電信號的(de)(de)形式(shi)描述這些(xie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)量信號時，會失(shi)去(qu)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)矢量特(te)性，從(cong)而難以準確(que)獲得材(cai)質(zhi)中的(de)(de)缺陷(xian)形態(tai)特(te)征，如缺陷(xian)的(de)(de)位(wei)置、形狀和(he)走向(xiang)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、外部缺陷檢測信(xin)號(hao)特征
漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)(chang)是一(yi)種非線性(xing)的(de)(de)空間(jian)三維場(chang)(chang)，是由磁(ci)飽和狀態下(xia)鐵磁(ci)性(xing)鋼管中(zhong)的(de)(de)磁(ci)導率不一(yi)致引起(qi)的(de)(de)。為(wei)了(le)盡可(ke)能詳細地了(le)解漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)(chang)在(zai)(zai)(zai)各個(ge)方向(xiang)上的(de)(de)分(fen)(fen)布(bu)情況，通常將漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)(chang)分(fen)(fen)解為(wei)兩(liang)個(ge)分(fen)(fen)量(liang)，即一(yi)個(ge)切(qie)向(xiang)分(fen)(fen)量(liang)B1和一(yi)個(ge)法(fa)向(xiang)分(fen)(fen)量(liang)Bn,如圖(tu)(tu)4-1所示。在(zai)(zai)(zai)檢(jian)測過程中(zhong)，當傳(chuan)感(gan)器與(yu)缺(que)陷(xian)同側時(shi)，則可(ke)視(shi)為(wei)外(wai)部缺(que)陷(xian)，此時(shi)測量(liang)的(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)(chang)切(qie)向(xiang)與(yu)法(fa)向(xiang)分(fen)(fen)量(liang)分(fen)(fen)別記為(wei)Bex和B當0傳(chuan)感(gan)器與(yu)缺(que)陷(xian)異(yi)側時(shi)，則可(ke)視(shi)為(wei)內部缺(que)陷(xian)，漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)(chang)切(qie)向(xiang)與(yu)法(fa)向(xiang)分(fen)(fen)量(liang)分(fen)(fen)別記為(wei)B和從圖(tu)(tu)4-1中(zhong)可(ke)以看出，內、外(wai)部缺(que)陷(xian)在(zai)(zai)(zai)傳(chuan)感(gan)器處產生的(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)(chang)存(cun)在(zai)(zai)(zai)較(jiao)大差異(yi)。
法(fa)(fa)向分量是指漏磁場在(zai)(zai)不銹鋼管表(biao)面法(fa)(fa)線方向上的(de)分量，檢測(ce)信(xin)號在(zai)(zai)裂(lie)紋中心(xin)的(de)正上方幅值為零，而在(zai)(zai)裂(lie)紋的(de)兩個斷面附近分別達到正、負極大值，相鄰極值之間(jian)的(de)距離取決于裂(lie)紋的(de)寬(kuan)度(du)、缺(que)陷的(de)形狀、提離距離以及缺(que)陷所(suo)在(zai)(zai)位置(zhi)等因素。
下面以漏磁場法向分量進行討論。
內、外(wai)部(bu)(bu)缺陷的漏(lou)磁場形成機理略有不同(tong)：當缺陷處于被測鋼管(guan)外(wai)表面(mian)時(shi)(shi)，其(qi)溢出磁場可以視為磁力(li)(li)線遇到磁導率變化時(shi)(shi)外(wai)逸的部(bu)(bu)分；而不銹鋼管(guan)的內部(bu)(bu)缺陷在鋼管(guan)外(wai)部(bu)(bu)產(chan)生的漏(lou)磁場，實質是(shi)由(you)于材(cai)質不連續(xu)產(chan)生的畸變擾動(dong)磁場，將磁力(li)(li)線從原(yuan)本分布均勻的鐵磁性(xing)構(gou)件內“擠(ji)壓(ya)”出材(cai)質表面(mian)，形成可檢測量。
從圖(tu)4-1中可以(yi)看(kan)出(chu)，外(wai)部(bu)缺陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)測信(xin)號(hao)(hao)的(de)峰(feng)-峰(feng)值較大，且具有陡峭(qiao)的(de)畸(ji)變(bian)特(te)征；內部(bu)缺陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)測信(xin)號(hao)(hao)的(de)強(qiang)度及(ji)畸(ji)變(bian)特(te)征都與前者不同(tong)。當用霍爾元件檢(jian)(jian)測漏磁場(chang)的(de)法(fa)向分量時，會(hui)獲(huo)得含過零點的(de)正、負波峰(feng)特(te)征的(de)缺陷(xian)(xian)信(xin)號(hao)(hao)。為(wei)了方便標記缺陷(xian)(xian)產生的(de)漏磁場(chang)檢(jian)(jian)測信(xin)號(hao)(hao)，將外(wai)部(bu)缺陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)測信(xin)號(hao)(hao)記為(wei)Vex(h)，內部(bu)缺陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)測信(xin)號(hao)(hao)記為(wei)Vin(h)，h為(wei)磁敏感元件與被檢(jian)(jian)測構件表面的(de)提離距(ju)離。
以二維軸對稱(cheng)模(mo)型為(wei)(wei)例，仿真計算(suan)鋼管(guan)(guan)軸向磁化時(shi)(shi)內(nei)、外(wai)部缺陷的(de)(de)檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)(hao)特(te)性(xing)。鋼管(guan)(guan)厚(hou)度(du)為(wei)(wei)10.0mm，內(nei)、外(wai)部裂紋尺寸相(xiang)(xiang)同：深度(du)為(wei)(wei)2.5mm，寬(kuan)度(du)為(wei)(wei)0.5mm。如圖4-2所(suo)示，磁敏(min)感元件沿(yan)著提離(li)值(zhi)(zhi)．0mm的(de)(de)路(lu)徑掃過外(wai)部裂紋時(shi)(shi)，得(de)到(dao)相(xiang)(xiang)應(ying)檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)(zhi)，記為(wei)(wei)Vexpp(1.0)；掃過內(nei)部裂紋時(shi)(shi)，得(de)到(dao)相(xiang)(xiang)應(ying)檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)(zhi)。
在(zai)不銹鋼(gang)(gang)管(guan)自動化漏(lou)磁(ci)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)過程中，一般(ban)將檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)探頭布置在(zai)鋼(gang)(gang)管(guan)外(wai)表面(mian)來實(shi)現不銹鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)(de)全覆(fu)蓋檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)。從圖4-2中可以(yi)看(kan)出，相(xiang)同(tong)尺寸的(de)(de)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)分別位(wei)于鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)(de)內、外(wai)表面(mian)時，產生(sheng)的(de)(de)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)信號(hao)差異很大，包括(kuo)幅(fu)值(zhi)和(he)寬度。然而，在(zai)常規漏(lou)磁(ci)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)中，一般(ban)將檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)信號(hao)幅(fu)值(zhi)作為裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)深度的(de)(de)評判(pan)依據。因此，如(ru)果不對(dui)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)位(wei)置進(jin)行(xing)區(qu)分，而直接使用相(xiang)同(tong)的(de)(de)報警門限進(jin)行(xing)評判(pan)，則會造成外(wai)部裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)誤判(pan)或內部裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)漏(lou)判(pan)，使相(xiang)同(tong)尺寸的(de)(de)缺陷產生(sheng)不一致的(de)(de)評價結果。
圖4-3給(gei)出(chu)了不銹鋼(gang)管(guan)內壁上的(de)裂紋（內部缺陷(xian)）漏磁場法向分量檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)信號波(bo)形，同(tong)時(shi)(shi)給(gei)出(chu)了檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)信號極(ji)(ji)值間(jian)隔(ge)寬度(du)W與管(guan)壁厚度(du)的(de)關系(xi)曲(qu)線。從圖中(zhong)可以看出(chu)，當檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)探頭與鋼(gang)管(guan)表面(mian)的(de)提離(li)距(ju)離(li)h增大(da)，或者(zhe)壁厚增大(da)時(shi)(shi)，檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)信號的(de)極(ji)(ji)值間(jian)隔(ge)寬度(du)W均(jun)會(hui)增大(da)。因此，當借助于(yu)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)信號的(de)波(bo)形特(te)征構建評判指標時(shi)(shi)，應注(zhu)意(yi)這一點(dian)。
2. 鋼板正(zheng)、反面缺陷檢測(ce)信號對(dui)比
下面(mian)(mian)通(tong)過在鋼(gang)(gang)(gang)板(ban)上刻(ke)制各類人(ren)工(gong)缺(que)陷(xian)模擬鋼(gang)(gang)(gang)管漏磁檢測中內、外部缺(que)陷(xian)。采用機加工(gong)和電火花加工(gong)的方法，在鋼(gang)(gang)(gang)板(ban)表面(mian)(mian)相隔一(yi)定距離加工(gong)橫向(xiang)刻(ke)槽(cao)、斜(xie)向(xiang)刻(ke)槽(cao)以(yi)及不通(tong)孔等人(ren)工(gong)缺(que)陷(xian)，人(ren)工(gong)缺(que)陷(xian)尺寸見表4-1。
磁敏感元(yuan)件選用集(ji)成霍爾(er)元(yuan)件UGN-3503，將其封裝于檢測(ce)(ce)探頭中(zhong)，傳感器的提(ti)離距離為0.5mm。采用直流(liu)磁化線圈對鋼板進行軸向磁化，通過調節(jie)磁化電(dian)流(liu)幅(fu)值，確保(bao)試(shi)件始終處于磁飽和(he)狀態。分別(bie)在人工(gong)缺陷(xian)所在鋼板正面(mian)(mian)以(yi)及反面(mian)(mian)進行檢測(ce)(ce)，隨機(ji)抽(chou)取一組正面(mian)(mian)檢測(ce)(ce)與反面(mian)(mian)檢測(ce)(ce)信號，如圖4-4和(he)圖4-5所示。
通過對(dui)相同深度(du)（0.9mm）的不通孔、45°斜(xie)向(xiang)刻槽以及橫向(xiang)刻槽等各種人工缺(que)(que)陷進行漏磁檢測試驗可以發(fa)現(xian)，缺(que)(que)陷的形(xing)狀、位置和走向(xiang)等形(xing)位特征均對(dui)缺(que)(que)陷檢測信號(hao)(hao)產生(sheng)了較大的影響，具體體現(xian)在信號(hao)(hao)幅(fu)值以及極(ji)值間隔寬度(du)上。
3. 鋼管(guan)漏(lou)磁檢測內、外部(bu)缺(que)陷(xian)區分的必要(yao)性
由于不銹鋼(gang)管的特殊幾何結構(gou)，不銹鋼(gang)管漏磁(ci)自動化檢測一般將探(tan)頭(tou)布置在不銹鋼(gang)管外壁(bi)，來完成對鋼(gang)管的全(quan)覆蓋檢測。由于漏磁(ci)檢測采用直流磁(ci)化方法，磁(ci)化場具有很強的穿透(tou)力，內部缺陷同(tong)樣可(ke)以獲得較好的(de)(de)(de)信(xin)噪比。但是，檢測探(tan)頭(tou)布置在(zai)(zai)鋼(gang)管外(wai)壁(bi)，鋼(gang)管內(nei)、外(wai)部缺(que)陷的(de)(de)(de)靈(ling)敏度卻有不同(tong)，具體(ti)表現為(wei)內(nei)、外(wai)部缺(que)陷檢測信(xin)號的(de)(de)(de)峰-峰值和(he)極值間隔寬度存在(zai)(zai)明顯(xian)區別，而且管壁(bi)越(yue)厚，差別越(yue)大(da)。當采用常規漏磁檢測評判指標（信(xin)號峰-峰值）對缺(que)陷進行評判時，無論(lun)是切向分量(liang)(liang)還(huan)是法向分量(liang)(liang)，都(dou)無法形成(cheng)一(yi)一(yi)對應的(de)(de)(de)關系，容易(yi)受到非(fei)同(tong)類形態特征的(de)(de)(de)干擾，造成(cheng)缺(que)陷的(de)(de)(de)非(fei)一(yi)致性(xing)評判，最終影響鋼(gang)管的(de)(de)(de)檢測精度。
漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)既然受到多種因(yin)(yin)素的(de)(de)影響，而(er)常規漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢測(ce)評判(pan)指標(biao)卻又(you)未(wei)能(neng)提(ti)(ti)供(gong)完備描(miao)述矢量(liang)(liang)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)信(xin)(xin)息(xi)。因(yin)(yin)此，需要提(ti)(ti)取(qu)或(huo)構造新的(de)(de)評判(pan)指標(biao)來(lai)準確評估缺陷(xian)形(xing)態特征。漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢測(ce)探頭中(zhong)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)敏感元件是(shi)(shi)以電信(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)形(xing)式將(jiang)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)在輸出(chu)設備中(zhong)顯示(shi)出(chu)來(lai)的(de)(de)。由于電信(xin)(xin)號(hao)標(biao)量(liang)(liang)在描(miao)述磁(ci)(ci)(ci)場(chang)矢量(liang)(liang)時具有不完備性，因(yin)(yin)此，需要將(jiang)這些(xie)標(biao)量(liang)(liang)信(xin)(xin)息(xi)進行重(zhong)新整合，而(er)不是(shi)(shi)僅僅依靠檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)波形(xing)幅值(zhi)來(lai)進行評判(pan)。
直流(liu)漏磁檢(jian)測(ce)的優勢(shi)在(zai)于對(dui)鐵磁性(xing)構件的深(shen)度磁化，使得檢(jian)測(ce)功能(neng)較其他電磁檢(jian)測(ce)方法要強大得多。其中，準確評估不銹鋼管(guan)使用性(xing)能(neng)的基礎是對(dui)缺(que)陷(xian)(xian)位置特征的準確識別(bie)。通過上(shang)述(shu)對(dui)鋼管(guan)內(nei)、外部(bu)缺(que)陷(xian)(xian)檢(jian)測(ce)的討(tao)論，可(ke)以認識到以下兩點：
1）漏磁檢(jian)測方法可用于(yu)鋼管的內、外(wai)部缺(que)陷(xian)檢(jian)測，但是缺(que)陷(xian)的位(wei)置特征(zheng)會造成檢(jian)測信(xin)號(hao)(hao)的差(cha)異，包括檢(jian)測信(xin)號(hao)(hao)的峰-峰值(zhi)和極值(zhi)間(jian)隔寬度。
2）缺陷的形狀、走向、深(shen)度等形態特征也會引(yin)起檢測信號(hao)的波(bo)形變(bian)化(hua)。
因此(ci)，對于位置特(te)征和形態特(te)征均無法事先(xian)確定的(de)(de)(de)缺陷，僅(jin)將檢測(ce)信號(hao)峰(feng)-峰(feng)值作為評價(jia)依據，勢必會造(zao)成缺陷的(de)(de)(de)非一致性(xing)檢測(ce)與評判，也即，分別處于鋼管內、外表面的(de)(de)(de)相(xiang)同(tong)尺寸的(de)(de)(de)缺陷經漏磁(ci)檢測(ce)與評判后得到了不同(tong)的(de)(de)(de)損傷量(liang)級。從客(ke)觀上(shang)講(jiang)，這種誤差必然存在，但是(shi)可以設(she)法盡(jin)量(liang)避(bi)免，這也是(shi)定量(liang)檢測(ce)首先(xian)需(xu)要解決(jue)的(de)(de)(de)問題。
