不銹(xiu)鋼管自動(dong)化漏磁檢測系統一般采用復合磁化方式對不銹鋼管(guan)進行全方位檢測，軸向磁化檢測橫向缺陷和周向磁化檢測縱向缺陷，并且以縱向和橫向刻槽作為質量評判標準。然而在不銹鋼管檢測過程中，自然缺陷的形狀位置卻有別于標準缺陷，即自然缺陷走向通常與標準磁化場方向存在一定傾角。國家標準GB/T 12604-1999關于缺陷形狀位置對檢測靈敏度差異的影響做如下描述：“當缺陷走向與磁力線垂直時，缺陷處漏磁場強度最大，檢測靈敏度也最高。隨著缺陷走向的偏斜，漏磁場強度逐漸降低，直至兩者走向一致時，漏磁場強度接近為零。因此，當采用縱向、橫向檢測設備時，對斜向缺陷反應不甚敏感，易形成盲角區域”。
一、缺陷走向對漏磁場分布的影響
由于軋制工藝(yi)不完善而(er)產生的(de)(de)(de)鋼管自然缺(que)(que)陷(xian)(xian)一般與軸(zhou)線(xian)成(cheng)(cheng)一定斜(xie)角。與標準(zhun)橫、縱向缺(que)(que)陷(xian)(xian)相比，斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)強度更低。斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)(xian)是不銹鋼管生產過(guo)程(cheng)中(zhong)最為常(chang)見的(de)(de)(de)一種缺(que)(que)陷(xian)(xian)，但在實際檢測過(guo)程(cheng)中(zhong)往往以標準(zhun)垂直(zhi)缺(que)(que)陷(xian)(xian)作為評(ping)判標準(zhun)，從而(er)容易造成(cheng)(cheng)斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)(xian)的(de)(de)(de)漏(lou)檢。為實現(xian)對具有不同走向的(de)(de)(de)同尺(chi)寸缺(que)(que)陷(xian)(xian)的(de)(de)(de)一致(zhi)性檢測與評(ping)價(jia)，必須(xu)提出相應的(de)(de)(de)漏(lou)磁(ci)場(chang)差異消除方法。
1. 斜向缺陷的漏磁場分布(bu)特性
圖(tu)4-58所示缺(que)(que)陷分(fen)別為用于(yu)校驗(yan)設備的(de)(de)標準(zhun)人工刻(ke)(ke)槽和(he)鋼管軋制過程中形成的(de)(de)自然斜(xie)向缺(que)(que)陷。與(yu)標準(zhun)刻(ke)(ke)槽相比，斜(xie)向缺(que)(que)陷走(zou)向與(yu)磁化場之(zhi)間(jian)存在(zai)一(yi)定傾斜(xie)夾角，會導致相同尺寸(cun)斜(xie)向缺(que)(que)陷的(de)(de)漏磁場強度更低，從(cong)而容易形成漏檢。
建立如(ru)圖4-59所示(shi)的(de)斜向缺陷漏(lou)磁場(chang)分(fen)(fen)(fen)析模型，缺陷1、缺陷2和缺陷3依(yi)次與磁化(hua)場(chang)B。形成(cheng)夾(jia)角a1、α2和3，深度和寬度分(fen)(fen)(fen)別為d和2b，并形成(cheng)漏(lou)磁場(chang)分(fen)(fen)(fen)布B2和B3。
當缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)垂(chui)直于磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)場方(fang)向(xiang)(xiang)時(shi)，由于在(zai)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)上(shang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)左右兩側(ce)磁(ci)(ci)(ci)(ci)介質(zhi)具有(you)完全對稱(cheng)性，漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場可簡化(hua)為(wei)(y,z)二維模型；但如果(guo)缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)與磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)不垂(chui)直，此(ci)時(shi)，缺(que)(que)陷(xian)(xian)左右兩側(ce)磁(ci)(ci)(ci)(ci)介質(zhi)在(zai)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)上(shang)不對稱(cheng)，會對磁(ci)(ci)(ci)(ci)力線路(lu)徑造成擾動，從(cong)而(er)形成三維空間分布的非(fei)對稱(cheng)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場。
以缺(que)陷兩側面(mian)(mian)上P1、P2和(he)P3點作為研究(jiu)對(dui)象，分(fen)析缺(que)陷兩側面(mian)(mian)磁勢分(fen)布(bu)。圖4-60a所示為斜向缺(que)陷漏磁場(chang)分(fen)析模(mo)型，根據(ju)磁路原理(li)，沿著(zhu)磁力線路徑分(fen)布(bu)的P1、P2和(he)P3處磁勢Uml、Um2和(he)Um3滿足如下關系(xi)式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因此，磁(ci)化場(chang)磁(ci)通(tong)量達(da)到1點時會產生分流(liu)，一部分磁(ci)通(tong)量2會沿著平行于缺(que)陷Φ方向(xiang)達(da)到磁(ci)勢更(geng)低的P2點，而剩(sheng)余部分磁(ci)通(tong)量則經過缺(que)陷到達(da)P3點，從而形成漏磁(ci)場(chang)B1，根據磁路(lu)的基爾霍(huo)夫第(di)一(yi)定(ding)律，磁通量(liang)滿足以下關系式：
建(jian)立如圖4-61所示(shi)的仿真(zhen)模型，計算缺陷走向對漏磁場(chang)分布的影響。測試鋼板的長、寬和(he)高(gao)分別(bie)(bie)為(wei)(wei)500mm、100mm和(he)10mm，鋼管(guan)材質為(wei)(wei)25鋼。穿過式磁化(hua)線圈內(nei)腔(qiang)寬度(du)(du)和(he)高(gao)度(du)(du)分別(bie)(bie)116mm和(he)12mm，外輪廓寬度(du)(du)和(he)高(gao)度(du)(du)分別(bie)(bie)為(wei)(wei)216mm和(he)112mm，線圈厚度(du)(du)為(wei)(wei)100mm，，方(fang)向如圖所示(shi)。漏磁場(chang)提取路徑l位于鋼板上方(fang)中(zhong)心位置處，提離值(zhi)為(wei)(wei)1.0mm，并(bing)建(jian)立如圖所示(shi)坐標系(x,y,z)
當α=90°以及α=60°時計算缺(que)(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)場矢量分布，如圖4-62所示。當缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)與磁(ci)化方(fang)向(xiang)(xiang)垂直時，所有(you)磁(ci)力線(xian)均垂直通過缺(que)(que)陷(xian)(xian)，如圖4-62a所示；當缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)與磁(ci)化方(fang)向(xiang)(xiang)存在一定夾(jia)角時，一部分磁(ci)力線(xian)沿著(zhu)平行于(yu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)方(fang)向(xiang)(xiang)分布，其余(yu)部分磁(ci)力線(xian)則沿著(zhu)近(jin)似垂直于(yu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)方(fang)向(xiang)(xiang)通過，如圖4-62b所示。
采用圖4-61所(suo)示的模型(xing)，夾角α分(fen)別(bie)取(qu)0°、15°、30°、45°、60°和75°，沿(yan)路徑(jing)l提取(qu)磁場分(fen)量(liang)(liang)Bx、By、、B2以及磁通量(liang)(liang)密(mi)度B，并繪(hui)制成如圖4-63～圖4-66所(suo)示的關系曲線。
從圖4-63中可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)(chu)，隨(sui)著(zhu)(zhu)夾(jia)角α的(de)(de)增大，漏磁(ci)場(chang)分量(liang)B2幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)呈(cheng)現先增大后減(jian)小的(de)(de)規律。從圖4-64～圖4-66中可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)(chu)，隨(sui)著(zhu)(zhu)夾(jia)角α的(de)(de)不(bu)斷(duan)(duan)增大，By、和磁(ci)通量(liang)密度B幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)均呈(cheng)不(bu)斷(duan)(duan)上(shang)升趨勢(shi)，當缺(que)陷走向(xiang)與磁(ci)化場(chang)方向(xiang)垂(chui)直時，幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)達到最大值(zhi)(zhi)。
從圖中還可以看(kan)出(chu)，隨(sui)著夾角(jiao)α的(de)不斷(duan)增大，BxB、B2和B分布寬度均在不斷(duan)減小。進一步提取漏磁(ci)場分量B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值(zhi)點寬度，繪制其(qi)與夾角(jiao)α的(de)關系曲線，如(ru)圖4-67所示。從圖中可以看(kan)出(chu)，隨(sui)著夾角(jiao)α的(de)增大，漏磁(ci)場分量B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值(zhi)點寬度不斷(duan)變小；當夾角(jiao)α較(jiao)(jiao)小時(shi)，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值(zhi)點寬度下(xia)降較(jiao)(jiao)快；當夾角(jiao)α較(jiao)(jiao)大時(shi)，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值(zhi)點寬度下(xia)降緩慢(man)。
由(you)于磁(ci)力線(xian)經過斜向缺(que)陷時基(ji)本沿著垂直于缺(que)陷方(fang)(fang)向通過，因此(ci)(ci)，提取路徑l與漏磁(ci)場(chang)分(fen)布方(fang)(fang)向會存(cun)在夾角，為此(ci)(ci)，將漏磁(ci)場(chang)變換(huan)到提取路徑l方(fang)(fang)向上(shang)，即
z≈z'/sino (4-31) 式中(zhong)，z＇為垂直于缺(que)陷方向的坐標軸。
繪制漏(lou)磁(ci)場分量B，峰-峰值點(dian)寬(kuan)度與(yu)1／sina之間的關系(xi)曲線，如圖4-68所示(shi)。從(cong)圖中可(ke)以看出，峰-峰值點(dian)寬(kuan)度與(yu)1／sina之間成近似(si)正比關系(xi)，與(yu)式(shi)（4-31）所示(shi)的變換關系(xi)相符。
2. 缺(que)陷(xian)走向對漏磁場(chang)分布的影(ying)響
在鋼板上刻制不(bu)(bu)同走向的缺(que)陷，并(bing)進行漏磁檢(jian)測(ce)試驗。鋼板的長度、寬(kuan)(kuan)度和(he)厚度分(fen)別(bie)為(wei)(wei)750mm、100mm和(he)10mm，并(bing)在其(qi)表面加工4個走向不(bu)(bu)同的缺(que)陷，深(shen)度和(he)寬(kuan)(kuan)度分(fen)別(bie)為(wei)(wei)2mm和(he)1.5mm，夾角α分(fen)別(bie)為(wei)(wei)20°、45°、70°和(he)90°，如(ru)圖4-69所示。
磁(ci)化電流設置為(wei)5A且傳感器(qi)提離值為(wei)1.0mm。將鋼板以恒定速度0.5m／s通過檢(jian)測(ce)系統，使傳感器(qi)依次掃(sao)查缺陷(xian)Crk1、Ck2、Ck3和Crk4，并分(fen)別記錄(lu)漏磁(ci)場(chang)x、y、z軸分(fen)量檢(jian)測(ce)信號，如圖(tu) 4-70~圖(tu) 4-72所示。
從試(shi)驗結果可以看(kan)出，隨著夾(jia)角α的不斷(duan)增大(da)(da)，漏磁場分(fen)(fen)量(liang)B，幅值呈(cheng)現先(xian)增大(da)(da)后(hou)減小的趨勢(shi)，而漏磁場分(fen)(fen)量(liang)B，和B，則(ze)不斷(duan)增強(qiang)，試(shi)驗結果與理論分(fen)(fen)析吻合(he)。
從圖(tu)(tu)中還可以看出，隨著(zhu)夾(jia)(jia)角α的不(bu)斷(duan)增大，檢測(ce)信(xin)號寬度不(bu)斷(duan)減小(xiao)。進(jin)一步提取缺(que)陷(xian)Ck1、Ck2、Ck3和(he)Crk4漏磁場分量B，的信(xin)號峰(feng)-峰(feng)值點寬度，并繪制其與夾(jia)(jia)角α和(he)1／sina的關系曲線，如圖(tu)(tu)4-73和(he)圖(tu)(tu)4-74所示。從圖(tu)(tu)中可以看出，隨著(zhu)夾(jia)(jia)角α的不(bu)斷(duan)增大，B，信(xin)號峰(feng)-峰(feng)值點寬度不(bu)斷(duan)減小(xiao)，并與1／sina成近似(si)正(zheng)比(bi)關系，與仿真(zhen)及理論分析結論相同。
二(er)、消除(chu)缺陷(xian)走向(xiang)影響的方法
不銹鋼管漏磁檢測分別采用軸向和周向磁化場激發周向和軸向裂紋產生漏磁場，因此，檢測系統對標準周向和軸向裂紋缺陷最為敏感，而45°斜向裂紋靈敏度最低。此外，檢測規程常以標準周向和軸向裂紋作為質量評判標準，從而容易導致斜向缺陷漏檢。由于具有靈敏度高、性能穩定和工藝簡單等優點，感應線圈是目前使用最為廣泛的漏磁檢測傳感器。磁場拾取系統一般以垂直缺陷作為傳感器敏感方向設計基準，從而感應線圈敏感方向會與斜向缺陷形成夾角，最終產生檢測信號幅值差異。為實現同尺寸斜向缺陷的一致性檢測與評價，需要根據感應線圈敏感方向與缺陷走向之間的夾角對檢測信號幅值差異的影響機制，提出合理的感應線圈布置方法。
1. 感應線(xian)圈(quan)與裂紋(wen)夾角對檢測信號的影響
分析感(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈敏(min)感(gan)方向(xiang)與缺陷走(zou)向(xiang)夾(jia)角對漏磁檢測(ce)(ce)信號的影(ying)響。感(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈敏(min)感(gan)方向(xiang)也即感(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈長(chang)軸(zhou)方向(xiang)，如圖4-75所(suo)示，感(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈敏(min)感(gan)方向(xiang)與試件軸(zhou)向(xiang)垂直(zhi)，當試件上存在不同走(zou)向(xiang)缺陷時，感(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈將與其形成(cheng)不同的夾(jia)角，從而引起檢測(ce)(ce)信號幅值差異(yi)。
圖4-76所示(shi)為(wei)水(shui)(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)與缺(que)陷(xian)走向(xiang)存在一定夾角(jiao)時(shi)(shi)的漏(lou)磁場檢(jian)測原理。線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)長度為(wei)l，寬度為(wei)2w，提離值為(wei)h，水(shui)(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)敏感(gan)(gan)方向(xiang)與缺(que)陷(xian)走向(xiang)之間的夾角(jiao)為(wei)β。建(jian)立如圖所示(shi)坐標系（x，，缺(que)x,y)陷(xian)走向(xiang)平(ping)行于y軸(zhou)，缺(que)陷(xian)漏(lou)磁場分(fen)布滿(man)足磁偶極子模型，水(shui)(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)運動方向(xiang)與x軸(zhou)平(ping)行。從圖中可(ke)以看(kan)出(chu)，當水(shui)(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)敏感(gan)(gan)方向(xiang)與缺(que)陷(xian)走向(xiang)形成一定夾角(jiao)時(shi)(shi)，組成水(shui)(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)的四段導線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)均會產(chan)生感(gan)(gan)應(ying)電動勢(shi)，因此水(shui)(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)整體輸(shu)出(chu)為(wei)四段導線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)感(gan)(gan)應(ying)電動勢(shi)之差。設四段導線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)L1、和(he)L4產(chan)生的感(gan)(gan)應(ying)電動勢(shi)輸(shu)出(chu)分(fen)別為(wei)e1e2和(he)，則可(ke)獲得水(shui)(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)感(gan)(gan)應(ying)電動勢(shi)輸(shu)出(chu)Δehorizontal為(wei)：
如(ru)圖4-77所示，進一步將(jiang)四段導(dao)線交界點(dian)沿(yan)x軸投影(ying)，將(jiang)水(shui)平線圈分解為(wei)和(he)L6六段導(dao)線，其交界點(dian)x軸坐標分別為(wei)x1、x2、x3、x4、x5和(he)此時，水(shui)平線圈09x感(gan)應(ying)電動勢為(wei)處(chu)于前端(duan)三段導(dao)線和(he)尾部三段導(dao)線感(gan)應(ying)電動勢之差
進(jin)一步設線(xian)圈(quan)(quan)寬度(du)參數(shu)w=0.3253mm，線(xian)圈(quan)(quan)長度(du)mm，水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)圈(quan)(quan)運(yun)行速(su)度(du)為1m／s，根據式（4-37），繪制水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)圈(quan)(quan)感(gan)應電動(dong)勢與(yu)夾(jia)角β的關系(xi)曲線(xian)，如圖4-79所示。從圖中可以看(kan)出(chu)，隨著夾(jia)角β不斷增大，水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)圈(quan)(quan)感(gan)應電動(dong)勢不斷減小；當(dang)(dang)水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)圈(quan)(quan)與(yu)缺(que)陷走(zou)向(xiang)平(ping)(ping)(ping)行時感(gan)應電動(dong)勢幅值最大，當(dang)(dang)兩者垂直時幾乎沒(mei)有感(gan)應電動(dong)勢輸出(chu)。
利用鋼板漏磁檢(jian)測(ce)(ce)試驗研究水(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)夾(jia)角對檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號幅值的(de)影(ying)響，感(gan)(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)的(de)長(chang)度(du)(du)(du)、寬度(du)(du)(du)和高度(du)(du)(du)分別為11mm、2mm和2mm，線(xian)徑為0.13mm，共(gong)(gong)30匝，水(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)中心提離值h為1.5mm。一共(gong)(gong)進(jin)(jin)行四組試驗，使水(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)與(yu)不同走(zou)向(xiang)缺(que)陷(xian)平(ping)行放(fang)置(zhi)進(jin)(jin)行檢(jian)測(ce)(ce)，如(ru)圖4-80所示(shi)。水(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)以恒定(ding)速度(du)(du)(du)0.5m／s依次通過缺(que)陷(xian)Crk1、Ck2、Ck3和Cyk4獲得如(ru)圖4-81所示(shi)的(de)檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號。
從圖4-81中(zhong)(zhong)可以看出，按不同方(fang)(fang)向布置的水(shui)平線圈(quan)產生了不同的漏磁信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)輸出：當(dang)水(shui)平線圈(quan)以90°方(fang)(fang)向依次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，檢測信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)依次(ci)(ci)減(jian)小(xiao)(xiao)，其中(zhong)(zhong)Ckt缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最大(da)，4缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最小(xiao)(xiao)；當(dang)水(shui)平線圈(quan)以70°方(fang)(fang)向依次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，Ck2缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最大(da)，信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)次(ci)(ci)之，然后依次(ci)(ci)為Crk3和(he)C,k4當(dang)水(shui)平線圈(quan)以45°方(fang)(fang)向依次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，Ck3缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)明顯增(zeng)加，C,k4信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)有所增(zeng)加，而(er)Cukl和(he)Ck2信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)均(jun)降(jiang)低；當(dang)水(shui)平線圈(quan)以20°方(fang)(fang)向依次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，Ck4缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)增(zeng)加，其余三(san)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)都降(jiang)低，而(er)且C,k1Crk2和(he)C,k3信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)依次(ci)(ci)由小(xiao)(xiao)到(dao)大(da)排(pai)列。
繪制(zhi)不同走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)缺陷檢(jian)測(ce)信號(hao)(hao)峰(feng)值與水平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈布置(zhi)方向(xiang)(xiang)(xiang)的關(guan)系曲線(xian)(xian)，如圖4-82所示。從圖中可以看(kan)出，當(dang)水平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈以不同方向(xiang)(xiang)(xiang)掃查同一缺陷時(shi)將產生不同的檢(jian)測(ce)信號(hao)(hao)幅值。當(dang)水平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)與缺陷走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)(ping)(ping)行時(shi)，信號(hao)(hao)幅值最(zui)大；隨(sui)著兩者方向(xiang)(xiang)(xiang)夾角(jiao)的增大，信號(hao)(hao)幅值逐漸降低。
圖(tu)4-83所示(shi)為垂直(zhi)(zhi)線(xian)圈敏(min)感(gan)方向與(yu)缺(que)陷走向存在(zai)一定夾角時的(de)(de)漏磁場(chang)掃查原(yuan)理圖(tu)，線(xian)圈長度為l，寬度為2w，線(xian)圈中心(xin)提離值為H，垂直(zhi)(zhi)線(xian)圈敏(min)感(gan)方向與(yu)缺(que)陷走向之(zhi)間的(de)(de)夾角為β。建立(li)如圖(tu)所示(shi)坐標系(xi)（x,y)），缺(que)陷走向平(ping)行(xing)于(yu)y軸(zhou)，垂直(zhi)(zhi)線(xian)圈運動方向與(yu)x軸(zhou)平(ping)行(xing)。
垂直線圈由四(si)段導線L1、L2、L3和L組成(cheng)，其感應電動勢輸出分(fen)別為e1e2、e3和e4，
設(she)線(xian)圈(quan)寬度(du)參數(shu)w＝0.15mm，線(xian)圈(quan)長度(du)l＝12.5mm，垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)運l=12.行速度(du)為1.0m／s，根(gen)據(ju)式（4-42）繪制(zhi)垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)感(gan)(gan)應(ying)電動勢(shi)(shi)與(yu)夾角β的關系(xi)曲線(xian)，如圖4-85所示。從圖中可(ke)以看出，隨著夾角β的不(bu)斷增大，垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)感(gan)(gan)應(ying)電動勢(shi)(shi)不(bu)斷減(jian)小。當(dang)垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)方向與(yu)缺(que)陷走(zou)向平行時(shi)，感(gan)(gan)應(ying)電動勢(shi)(shi)輸(shu)出最大；當(dang)兩者垂(chui)直(zhi)(zhi)時(shi)，幾乎(hu)沒有感(gan)(gan)應(ying)電動勢(shi)(shi)輸(shu)出。
采用與(yu)水(shui)平線(xian)圈(quan)(quan)相同(tong)的試驗方(fang)(fang)法，研(yan)究(jiu)垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)敏感方(fang)(fang)向(xiang)與(yu)缺(que)陷走向(xiang)夾角對漏磁(ci)檢測信號的影響。將感應線(xian)圈(quan)(quan)垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)擺放，垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)中心(xin)提離值H為2mm。同(tong)樣本試驗分為四組，分別使垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)以不同(tong)的布置(zhi)方(fang)(fang)向(xiang)依(yi)次掃查四個(ge)缺(que)陷Ck1、Ck2、Ck3和Crk4，速度為0.5ms，如圖4-86所示(shi)，并獲得不同(tong)走向(xiang)缺(que)陷的信號幅值與(yu)垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)布置(zhi)方(fang)(fang)向(xiang)的關系曲線(xian)，如圖4-87所示(shi)。
從圖(tu)4-87中(zhong)可以看出(chu)，當垂直(zhi)線(xian)圈(quan)以不同布置方向掃(sao)查四個(ge)(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)，檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)變化規律與水平線(xian)圈(quan)相同：當垂直(zhi)線(xian)圈(quan)以90°方向依(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)，檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)依(yi)次(ci)(ci)減小(xiao)，其中(zhong)C，k1缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最大(da)，C4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最小(xiao)；當垂直(zhi)線(xian)圈(quan)以70°方向依(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)，缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)最大(da)，C信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)次(ci)(ci)之(zhi)，然后依(yi)次(ci)(ci)為(wei)Ck3和(he)C4k4；當垂直(zhi)線(xian)圈(quan)以45°方向依(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)，C,k3缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)明(ming)顯增(zeng)加，C,k4信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)有所(suo)增(zeng)加，而Ck1和(he)Ck2信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)均降低(di)(di)；當垂直(zhi)線(xian)圈(quan)以20°方向依(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四個(ge)(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)，Crk4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)增(zeng)加，其余三個(ge)(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)都(dou)降低(di)(di)，而且Ck1、Crk2和(he)Crk3信(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)依(yi)次(ci)(ci)由小(xiao)到(dao)大(da)排(pai)列。
繪制不同(tong)走向(xiang)缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)信號峰值與垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)布置方(fang)向(xiang)的(de)關系曲(qu)線(xian)(xian)，如圖(tu)4-88所(suo)示。從(cong)圖(tu)中(zhong)可以(yi)看出，當(dang)垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)不同(tong)布置方(fang)向(xiang)掃(sao)查同(tong)一(yi)缺(que)陷(xian)時將產(chan)生不同(tong)的(de)檢(jian)測(ce)信號幅值。當(dang)垂(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)敏感方(fang)向(xiang)與缺(que)陷(xian)走向(xiang)平(ping)行(xing)時，信號幅值最大，隨著兩者方(fang)向(xiang)夾角的(de)增大，信號幅值逐漸降低。
2. 多向性(xing)陣列(lie)感應線圈消除(chu)方(fang)法(fa)
與(yu)標準缺(que)陷(xian)相比(bi)，斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)信號幅值更(geng)(geng)低(di)(di)的(de)原因(yin)有：一(yi)方面(mian)，不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管漏(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)采(cai)用軸向(xiang)(xiang)和周向(xiang)(xiang)復(fu)合磁(ci)(ci)化方式對不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管進(jin)行局部磁(ci)(ci)化，從(cong)而(er)導致(zhi)與(yu)磁(ci)(ci)化方向(xiang)(xiang)形成(cheng)夾角的(de)斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場強(qiang)度更(geng)(geng)低(di)(di)；另一(yi)方面(mian)，在(zai)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場拾取過程中，檢(jian)測(ce)線(xian)圈(quan)敏(min)感(gan)方向(xiang)(xiang)與(yu)斜向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)會(hui)形成(cheng)一(yi)定夾角，從(cong)而(er)降低(di)(di)缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)信號的(de)幅值。為實現(xian)具有不(bu)同(tong)(tong)走向(xiang)(xiang)的(de)同(tong)(tong)尺寸(cun)缺(que)陷(xian)的(de)一(yi)致(zhi)性檢(jian)測(ce)與(yu)評價，提(ti)出基于多向(xiang)(xiang)性陣(zhen)列感(gan)應線(xian)圈(quan)的(de)布置(zhi)方法。水(shui)平線(xian)圈(quan)與(yu)垂直線(xian)圈(quan)布置(zhi)方法相同(tong)(tong)，以(yi)水(shui)平線(xian)圈(quan)作為消除方法的(de)闡述對象。
在實(shi)際生(sheng)(sheng)產過程中，當(dang)生(sheng)(sheng)產工藝(yi)參(can)數確定(ding)后(hou)，同批鋼(gang)管中自然缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)往往大致相同。如(ru)圖(tu)4-89所示，設鋼(gang)管中存在斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)1，并(bing)與磁(ci)化(hua)場方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形成(cheng)夾(jia)(jia)角ao，由于(yu)在物料運輸過程中可能出現鋼(gang)管方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)倒置，因此(ci)，斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)也可能會與磁(ci)化(hua)場方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形成(cheng)夾(jia)(jia)角ππ-α0，如(ru)斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)3。對(dui)此(ci)，在探頭內部(bu)布置多(duo)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)性(xing)陣(zhen)列(lie)感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)S1、S2和S3，分別(bie)與磁(ci)化(hua)場形成(cheng)夾(jia)(jia)角a1、α2和α3其中，第一排(pai)陣(zhen)列(lie)感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)S，對(dui)斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)1進行掃查，根據水平線(xian)(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)夾(jia)(jia)角對(dui)檢測(ce)信號(hao)幅(fu)值(zhi)的影(ying)響規(gui)律(lv)，線(xian)(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)該與缺(que)(que)陷(xian)(xian)1走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平行，即(ji)(ji)α1=α0；第二排(pai)陣(zhen)列(lie)感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)S2用于(yu)檢測(ce)標準(zhun)垂直缺(que)(que)陷(xian)(xian)2和校(xiao)驗設備狀態，因此(ci)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與磁(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)垂直，即(ji)(ji)a2=90°第三(san)排(pai)陣(zhen)列(lie)感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)S3方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與缺(que)(que)陷(xian)(xian)3走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平行，即(ji)(ji)α3=π-α0。
從而，通過多(duo)向性(xing)陣列(lie)感(gan)應(ying)線(xian)圈布(bu)置方式可(ke)以最大限度(du)地提高斜向缺陷的(de)檢測信(xin)號幅值，并消除線(xian)圈敏感(gan)方向與缺陷走(zou)向夾角引起的(de)檢測信(xin)號幅值差異。圖4-90所(suo)示為針對(dui)鋼(gang)管上有30°斜向自然缺陷而制作的(de)多(duo)向性(xing)陣列(lie)感(gan)應(ying)線(xian)圈探頭芯。
在(zai)消(xiao)除了水平線圈(quan)敏(min)感方向與缺(que)(que)陷走向夾角引起的檢(jian)測(ce)信(xin)號差(cha)異之(zhi)后，需要進(jin)一步(bu)消(xiao)除由于缺(que)(que)陷走向帶來的漏磁場強度(du)差(cha)異，為此對斜向缺(que)(que)陷檢(jian)測(ce)通道進(jin)行增益(yi)補(bu)償。陣(zhen)列(lie)感應線圈(quan)S1、S2和S3分別(bie)(bie)通過斜向缺(que)(que)陷1、標準缺(que)(que)陷2和斜向缺(que)(que)陷3之(zhi)后輸出信(xin)號峰值分別(bie)(bie)為e1、2和e3，設(she)陣(zhen)列(lie)感應線圈(quan)S1和S3增益(yi)補(bu)償參數分別(bie)(bie)為和a3，經補(bu)償后使得不同(tong)走向缺(que)(que)陷10具有相同(tong)的信(xin)號幅(fu)值。
