不銹(xiu)鋼管(guan)自動化漏(lou)磁檢測系統一般采用復合磁化方式對不銹鋼管進行全方位檢測，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(chang)分布的影響
由于軋制工藝不完善而(er)(er)產(chan)生的鋼(gang)(gang)管(guan)自然缺(que)陷一(yi)(yi)般與(yu)軸線成(cheng)一(yi)(yi)定斜角。與(yu)標(biao)準橫(heng)、縱向缺(que)陷相比，斜向缺(que)陷漏磁(ci)場強度更低。斜向缺(que)陷是不銹鋼(gang)(gang)管(guan)生產(chan)過程中最(zui)為常見(jian)的一(yi)(yi)種缺(que)陷，但在實(shi)(shi)際檢測過程中往往以標(biao)準垂直(zhi)缺(que)陷作為評判標(biao)準，從而(er)(er)容易(yi)造成(cheng)斜向缺(que)陷的漏檢。為實(shi)(shi)現對具(ju)有不同走向的同尺(chi)寸缺(que)陷的一(yi)(yi)致性檢測與(yu)評價(jia)，必(bi)須提(ti)出(chu)相應的漏磁(ci)場差異消除方(fang)法。
1. 斜向缺陷的漏磁場分布特性
圖(tu)4-58所示缺陷(xian)分別(bie)為用于校驗設備的標準人工刻槽和鋼管軋(ya)制過程中形成的自然(ran)斜向缺陷(xian)。與(yu)標準刻槽相比，斜向缺陷(xian)走向與(yu)磁(ci)化場之間(jian)存在一(yi)定傾斜夾角，會導致(zhi)相同尺寸斜向缺陷(xian)的漏磁(ci)場強(qiang)度更低，從(cong)而(er)容易形成漏檢。
建立如圖4-59所示的斜向缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場分(fen)析模型，缺(que)陷(xian)1、缺(que)陷(xian)2和(he)(he)缺(que)陷(xian)3依次與磁(ci)(ci)化場B。形成夾角a1、α2和(he)(he)3，深(shen)度和(he)(he)寬度分(fen)別為d和(he)(he)2b，并形成漏(lou)磁(ci)(ci)場分(fen)布B2和(he)(he)B3。
當缺陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)垂直(zhi)于磁(ci)(ci)(ci)(ci)化場方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)時(shi)(shi)，由(you)于在磁(ci)(ci)(ci)(ci)化方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)上(shang)缺陷(xian)左右兩側磁(ci)(ci)(ci)(ci)介(jie)質(zhi)具有完全對(dui)(dui)稱性，漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場可簡(jian)化為(y,z)二維(wei)模型；但如(ru)果缺陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)與(yu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)不垂直(zhi)，此(ci)時(shi)(shi)，缺陷(xian)左右兩側磁(ci)(ci)(ci)(ci)介(jie)質(zhi)在磁(ci)(ci)(ci)(ci)化方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)上(shang)不對(dui)(dui)稱，會對(dui)(dui)磁(ci)(ci)(ci)(ci)力線路徑(jing)造成擾動，從而形成三維(wei)空間分布(bu)的非對(dui)(dui)稱漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場。
以缺陷(xian)(xian)兩側面上P1、P2和(he)P3點作(zuo)為研究對象，分析(xi)缺陷(xian)(xian)兩側面磁(ci)(ci)勢分布(bu)。圖4-60a所(suo)示為斜向缺陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)場分析(xi)模(mo)型(xing)，根據磁(ci)(ci)路原理，沿著磁(ci)(ci)力線路徑(jing)分布(bu)的(de)P1、P2和(he)P3處磁(ci)(ci)勢Uml、Um2和(he)Um3滿足如下(xia)關系式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因此，磁化場磁通(tong)量(liang)(liang)達(da)(da)到(dao)1點時會(hui)產(chan)生分(fen)流(liu)，一部分(fen)磁通(tong)量(liang)(liang)2會(hui)沿著(zhu)平(ping)行于缺陷(xian)Φ方向達(da)(da)到(dao)磁勢更低的P2點，而剩余部分(fen)磁通(tong)量(liang)(liang)則經過缺陷(xian)到(dao)達(da)(da)P3點，從而形成漏磁場B1，根(gen)據磁路的基爾霍夫(fu)第(di)一(yi)定律(lv)，磁通量(liang)滿足以下關(guan)系式：
建立(li)如圖(tu)(tu)4-61所(suo)示(shi)的(de)仿真模型，計算缺陷走向(xiang)(xiang)對漏(lou)磁(ci)場分(fen)布的(de)影響(xiang)。測(ce)試鋼板(ban)的(de)長、寬(kuan)和高(gao)(gao)分(fen)別為(wei)500mm、100mm和10mm，鋼管(guan)材質為(wei)25鋼。穿過(guo)式磁(ci)化線(xian)圈(quan)內(nei)腔寬(kuan)度和高(gao)(gao)度分(fen)別116mm和12mm，外輪廓寬(kuan)度和高(gao)(gao)度分(fen)別為(wei)216mm和112mm，線(xian)圈(quan)厚度為(wei)100mm，，方(fang)向(xiang)(xiang)如圖(tu)(tu)所(suo)示(shi)。漏(lou)磁(ci)場提(ti)取路徑l位(wei)于(yu)鋼板(ban)上(shang)方(fang)中心位(wei)置處，提(ti)離(li)值為(wei)1.0mm，并建立(li)如圖(tu)(tu)所(suo)示(shi)坐標系(x,y,z)
當(dang)α=90°以及α=60°時(shi)計(ji)算缺(que)(que)陷漏磁場矢量分(fen)布，如(ru)圖(tu)4-62所(suo)(suo)(suo)示(shi)。當(dang)缺(que)(que)陷走向(xiang)(xiang)與磁化方向(xiang)(xiang)垂(chui)直時(shi)，所(suo)(suo)(suo)有磁力線(xian)均垂(chui)直通過缺(que)(que)陷，如(ru)圖(tu)4-62a所(suo)(suo)(suo)示(shi)；當(dang)缺(que)(que)陷走向(xiang)(xiang)與磁化方向(xiang)(xiang)存在一定(ding)夾角時(shi)，一部(bu)分(fen)磁力線(xian)沿著平行于(yu)缺(que)(que)陷方向(xiang)(xiang)分(fen)布，其余部(bu)分(fen)磁力線(xian)則(ze)沿著近似(si)垂(chui)直于(yu)缺(que)(que)陷方向(xiang)(xiang)通過，如(ru)圖(tu)4-62b所(suo)(suo)(suo)示(shi)。
采用(yong)圖4-61所示的(de)模型，夾角α分別取0°、15°、30°、45°、60°和75°，沿路徑l提(ti)取磁(ci)場(chang)分量(liang)Bx、By、、B2以(yi)及磁(ci)通(tong)量(liang)密度B，并(bing)繪制(zhi)成(cheng)如圖4-63～圖4-66所示的(de)關系曲線。
從(cong)圖(tu)4-63中可以(yi)看出，隨著夾角α的(de)增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)，漏磁場(chang)分量B2幅值(zhi)(zhi)呈(cheng)現先(xian)增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)后(hou)減小的(de)規律。從(cong)圖(tu)4-64～圖(tu)4-66中可以(yi)看出，隨著夾角α的(de)不(bu)斷(duan)增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)，By、和磁通(tong)量密(mi)度B幅值(zhi)(zhi)均(jun)呈(cheng)不(bu)斷(duan)上升趨(qu)勢，當缺陷走向與磁化場(chang)方向垂直時，幅值(zhi)(zhi)達到(dao)最大(da)值(zhi)(zhi)。
從圖(tu)中(zhong)還(huan)可(ke)以看出，隨(sui)著夾(jia)角(jiao)(jiao)α的不(bu)斷增(zeng)大，BxB、B2和B分(fen)布寬度(du)均在(zai)不(bu)斷減小(xiao)。進(jin)一步提取漏磁場(chang)分(fen)量(liang)B，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)點(dian)寬度(du)，繪制其(qi)與(yu)夾(jia)角(jiao)(jiao)α的關系(xi)曲線，如圖(tu)4-67所示。從圖(tu)中(zhong)可(ke)以看出，隨(sui)著夾(jia)角(jiao)(jiao)α的增(zeng)大，漏磁場(chang)分(fen)量(liang)B，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)點(dian)寬度(du)不(bu)斷變小(xiao)；當夾(jia)角(jiao)(jiao)α較小(xiao)時，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)點(dian)寬度(du)下降(jiang)較快；當夾(jia)角(jiao)(jiao)α較大時，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)點(dian)寬度(du)下降(jiang)緩(huan)慢(man)。
由于磁力線經過(guo)斜向缺陷時基本(ben)沿著垂直(zhi)于缺陷方(fang)向通過(guo)，因此，提取路(lu)徑l與漏(lou)磁場分布方(fang)向會存在夾角，為此，將(jiang)漏(lou)磁場變換到提取路(lu)徑l方(fang)向上，即
z≈z'/sino (4-31) 式中，z＇為垂直于缺陷方向的坐標(biao)軸。
繪制漏磁場(chang)分(fen)量B，峰-峰值(zhi)(zhi)點寬度(du)與1／sina之間的關系(xi)曲線，如圖4-68所(suo)示。從圖中可以看出，峰-峰值(zhi)(zhi)點寬度(du)與1／sina之間成近(jin)似(si)正比關系(xi)，與式（4-31）所(suo)示的變(bian)換關系(xi)相(xiang)符。
2. 缺陷走向(xiang)對漏磁場分(fen)布的影響(xiang)
在鋼板上刻(ke)制不同(tong)走向(xiang)的(de)缺陷(xian)，并(bing)進(jin)行漏(lou)磁檢測試驗。鋼板的(de)長度、寬度和厚度分(fen)別為(wei)750mm、100mm和10mm，并(bing)在其(qi)表面加工4個走向(xiang)不同(tong)的(de)缺陷(xian)，深度和寬度分(fen)別為(wei)2mm和1.5mm，夾角α分(fen)別為(wei)20°、45°、70°和90°，如圖(tu)4-69所(suo)示。
磁化電流(liu)設置為(wei)5A且傳感器(qi)提(ti)離值為(wei)1.0mm。將鋼(gang)板以恒定速度0.5m／s通過檢測系(xi)統，使傳感器(qi)依(yi)次(ci)掃查缺陷Crk1、Ck2、Ck3和Crk4，并(bing)分別記錄漏磁場x、y、z軸分量(liang)檢測信號，如圖 4-70~圖 4-72所(suo)示。
從試驗(yan)結果可以看出，隨著夾角(jiao)α的不(bu)斷增大，漏磁場分(fen)量B，幅值呈現先增大后減小的趨(qu)勢，而漏磁場分(fen)量B，和B，則不(bu)斷增強，試驗(yan)結果與理論分(fen)析吻合。
從(cong)圖(tu)中還可以(yi)看出(chu)，隨著(zhu)(zhu)夾角(jiao)α的不(bu)斷(duan)增大(da)，檢測信號寬(kuan)度(du)(du)不(bu)斷(duan)減小(xiao)(xiao)。進(jin)一步提取缺陷Ck1、Ck2、Ck3和Crk4漏磁(ci)場分(fen)量B，的信號峰-峰值(zhi)點(dian)(dian)寬(kuan)度(du)(du)，并繪制其(qi)與(yu)夾角(jiao)α和1／sina的關(guan)系曲(qu)線，如圖(tu)4-73和圖(tu)4-74所示。從(cong)圖(tu)中可以(yi)看出(chu)，隨著(zhu)(zhu)夾角(jiao)α的不(bu)斷(duan)增大(da)，B，信號峰-峰值(zhi)點(dian)(dian)寬(kuan)度(du)(du)不(bu)斷(duan)減小(xiao)(xiao)，并與(yu)1／sina成近似正比關(guan)系，與(yu)仿真及(ji)理論(lun)分(fen)析結論(lun)相同。
二、消除缺陷走向影響(xiang)的方法
不(bu)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. 感應線圈與(yu)裂紋(wen)夾角對檢測信號的(de)影響
分析感(gan)(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)敏(min)感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與缺(que)陷走向(xiang)(xiang)(xiang)夾(jia)(jia)角對漏磁檢測(ce)信號的影響。感(gan)(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)敏(min)感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)也(ye)即感(gan)(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)長軸方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)，如圖4-75所示，感(gan)(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)敏(min)感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與試件(jian)軸向(xiang)(xiang)(xiang)垂(chui)直(zhi)，當(dang)試件(jian)上(shang)存在(zai)不同走向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷時(shi)，感(gan)(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)將與其形成(cheng)不同的夾(jia)(jia)角，從而引起檢測(ce)信號幅值(zhi)差異。
圖(tu)4-76所示為(wei)水(shui)(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)與缺(que)陷走向(xiang)(xiang)(xiang)存在一定(ding)夾(jia)角時的漏磁場檢測(ce)原理。線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)長度(du)為(wei)l，寬度(du)為(wei)2w，提(ti)離值(zhi)為(wei)h，水(shui)(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感方向(xiang)(xiang)(xiang)與缺(que)陷走向(xiang)(xiang)(xiang)之間的夾(jia)角為(wei)β。建(jian)立(li)如圖(tu)所示坐(zuo)標系（x，，缺(que)x,y)陷走向(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行于y軸，缺(que)陷漏磁場分布滿足磁偶極子模(mo)型，水(shui)(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)運動(dong)方向(xiang)(xiang)(xiang)與x軸平(ping)(ping)行。從圖(tu)中可以看出，當水(shui)(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感方向(xiang)(xiang)(xiang)與缺(que)陷走向(xiang)(xiang)(xiang)形成一定(ding)夾(jia)角時，組成水(shui)(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)的四(si)段導線(xian)(xian)(xian)均會產生(sheng)感應(ying)電(dian)(dian)動(dong)勢(shi)，因(yin)此水(shui)(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)整體輸出為(wei)四(si)段導線(xian)(xian)(xian)感應(ying)電(dian)(dian)動(dong)勢(shi)之差(cha)。設四(si)段導線(xian)(xian)(xian)L1、和L4產生(sheng)的感應(ying)電(dian)(dian)動(dong)勢(shi)輸出分別為(wei)e1e2和，則可獲(huo)得水(shui)(shui)(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)感應(ying)電(dian)(dian)動(dong)勢(shi)輸出Δehorizontal為(wei)：
如圖4-77所示(shi)，進一(yi)步將四段(duan)(duan)導(dao)線(xian)(xian)交界(jie)點沿x軸(zhou)投影，將水平(ping)線(xian)(xian)圈分解為(wei)(wei)和L6六段(duan)(duan)導(dao)線(xian)(xian)，其(qi)交界(jie)點x軸(zhou)坐標分別為(wei)(wei)x1、x2、x3、x4、x5和此時，水平(ping)線(xian)(xian)圈09x感應電(dian)動勢為(wei)(wei)處于前端三段(duan)(duan)導(dao)線(xian)(xian)和尾部(bu)三段(duan)(duan)導(dao)線(xian)(xian)感應電(dian)動勢之差
進一步(bu)設線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)寬度(du)參(can)數w=0.3253mm，線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)長度(du)mm，水平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)運行速(su)度(du)為1m／s，根(gen)據式（4-37），繪制水平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)感(gan)應(ying)(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)與(yu)夾(jia)角β的(de)關(guan)系曲線(xian)(xian)(xian)(xian)，如圖4-79所示。從圖中可(ke)以看出(chu)，隨著(zhu)夾(jia)角β不斷增大(da)，水平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)感(gan)應(ying)(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)不斷減(jian)小(xiao)；當水平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)與(yu)缺陷走(zou)向平(ping)行時感(gan)應(ying)(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)幅值(zhi)最(zui)大(da)，當兩(liang)者垂直(zhi)時幾乎沒有(you)感(gan)應(ying)(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)輸出(chu)。
利用鋼板漏磁檢測(ce)試(shi)驗研究水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感方向與(yu)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向夾角對檢測(ce)信號幅值(zhi)的影響，感應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)的長度(du)、寬度(du)和高度(du)分別為11mm、2mm和2mm，線(xian)(xian)徑為0.13mm，共(gong)30匝，水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中心提離值(zhi)h為1.5mm。一共(gong)進(jin)行四組試(shi)驗，使水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)與(yu)不同走(zou)向缺(que)陷(xian)(xian)(xian)平(ping)(ping)行放置進(jin)行檢測(ce)，如(ru)圖4-80所(suo)(suo)示。水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)以(yi)恒定(ding)速度(du)0.5m／s依(yi)次(ci)通過缺(que)陷(xian)(xian)(xian)Crk1、Ck2、Ck3和Cyk4獲得如(ru)圖4-81所(suo)(suo)示的檢測(ce)信號。
從(cong)圖4-81中(zhong)可以(yi)(yi)(yi)看出，按不同(tong)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)布置(zhi)的(de)水(shui)(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈產生了不同(tong)的(de)漏(lou)磁信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)輸出：當(dang)(dang)水(shui)(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈以(yi)(yi)(yi)90°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)(yi)次(ci)掃(sao)(sao)過(guo)(guo)(guo)四(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時，檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)依(yi)(yi)(yi)次(ci)減小，其(qi)中(zhong)Ckt缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最大，4缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最小；當(dang)(dang)水(shui)(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈以(yi)(yi)(yi)70°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)(yi)次(ci)掃(sao)(sao)過(guo)(guo)(guo)四(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時，Ck2缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最大，信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)次(ci)之，然后依(yi)(yi)(yi)次(ci)為(wei)Crk3和(he)C,k4當(dang)(dang)水(shui)(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈以(yi)(yi)(yi)45°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)(yi)次(ci)掃(sao)(sao)過(guo)(guo)(guo)四(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時，Ck3缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)明顯增加(jia)，C,k4信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)有所增加(jia)，而(er)Cukl和(he)Ck2信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)均(jun)降低(di)；當(dang)(dang)水(shui)(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈以(yi)(yi)(yi)20°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)(yi)次(ci)掃(sao)(sao)過(guo)(guo)(guo)四(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)時，Ck4缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)增加(jia)，其(qi)余三個(ge)缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)都降低(di)，而(er)且C,k1Crk2和(he)C,k3信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)依(yi)(yi)(yi)次(ci)由小到大排列。
繪(hui)制(zhi)不(bu)同走(zou)向(xiang)(xiang)缺陷(xian)檢測(ce)信(xin)號(hao)峰(feng)值(zhi)(zhi)與水(shui)平線(xian)圈布置方(fang)向(xiang)(xiang)的(de)關(guan)系曲線(xian)，如圖4-82所(suo)示。從圖中可以看出，當(dang)水(shui)平線(xian)圈以不(bu)同方(fang)向(xiang)(xiang)掃查同一缺陷(xian)時將產生不(bu)同的(de)檢測(ce)信(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)。當(dang)水(shui)平線(xian)圈敏感方(fang)向(xiang)(xiang)與缺陷(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)平行(xing)時，信(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)最大(da)；隨著(zhu)兩者方(fang)向(xiang)(xiang)夾角的(de)增大(da)，信(xin)號(hao)幅值(zhi)(zhi)逐漸降(jiang)低(di)。
圖(tu)4-83所(suo)(suo)示為垂直線(xian)圈(quan)(quan)敏感方向(xiang)與(yu)(yu)缺(que)陷走向(xiang)存在一定夾角(jiao)時的(de)漏磁場掃查(cha)原理圖(tu)，線(xian)圈(quan)(quan)長度(du)為l，寬度(du)為2w，線(xian)圈(quan)(quan)中心提(ti)離(li)值為H，垂直線(xian)圈(quan)(quan)敏感方向(xiang)與(yu)(yu)缺(que)陷走向(xiang)之間的(de)夾角(jiao)為β。建(jian)立(li)如圖(tu)所(suo)(suo)示坐標系（x,y)），缺(que)陷走向(xiang)平(ping)(ping)行(xing)于y軸，垂直線(xian)圈(quan)(quan)運動方向(xiang)與(yu)(yu)x軸平(ping)(ping)行(xing)。
垂直線圈由(you)四段導(dao)線L1、L2、L3和(he)(he)L組成，其感應電動勢輸出分別(bie)為e1e2、e3和(he)(he)e4，
設線(xian)圈寬度(du)參數(shu)w＝0.15mm，線(xian)圈長度(du)l＝12.5mm，垂(chui)(chui)直線(xian)圈運l=12.行速(su)度(du)為1.0m／s，根據式（4-42）繪制(zhi)垂(chui)(chui)直線(xian)圈感(gan)應(ying)(ying)電動(dong)勢(shi)與夾角(jiao)β的關(guan)系(xi)曲(qu)線(xian)，如圖4-85所(suo)示。從圖中可以看出，隨著(zhu)夾角(jiao)β的不(bu)斷(duan)增大，垂(chui)(chui)直線(xian)圈感(gan)應(ying)(ying)電動(dong)勢(shi)不(bu)斷(duan)減小。當垂(chui)(chui)直線(xian)圈敏感(gan)方向與缺陷走向平行時，感(gan)應(ying)(ying)電動(dong)勢(shi)輸出最大；當兩者垂(chui)(chui)直時，幾(ji)乎沒有感(gan)應(ying)(ying)電動(dong)勢(shi)輸出。
采用與水平線(xian)(xian)(xian)圈(quan)相同的(de)試(shi)驗(yan)方法，研究垂直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)敏感方向與缺(que)陷走向夾角對(dui)漏磁檢(jian)測信號的(de)影響。將感應線(xian)(xian)(xian)圈(quan)垂直(zhi)(zhi)擺放，垂直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)中心(xin)提離值H為(wei)2mm。同樣本試(shi)驗(yan)分(fen)為(wei)四(si)組，分(fen)別使垂直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)以不同的(de)布置(zhi)方向依次掃查四(si)個缺(que)陷Ck1、Ck2、Ck3和(he)Crk4，速度為(wei)0.5ms，如(ru)圖4-86所示，并(bing)獲得(de)不同走向缺(que)陷的(de)信號幅值與垂直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)布置(zhi)方向的(de)關系曲線(xian)(xian)(xian)，如(ru)圖4-87所示。
從圖4-87中可以(yi)(yi)看出，當(dang)垂直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)以(yi)(yi)不同布置方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)掃(sao)查四(si)(si)個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)變化(hua)規律與水平線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)相同：當(dang)垂直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)以(yi)(yi)90°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)(yi)次(ci)掃(sao)過(guo)四(si)(si)個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)依(yi)(yi)(yi)次(ci)減小(xiao)，其中C，k1缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)最大，C4缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)最小(xiao)；當(dang)垂直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)以(yi)(yi)70°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)(yi)次(ci)掃(sao)過(guo)四(si)(si)個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)最大，C信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)次(ci)之(zhi)，然(ran)后依(yi)(yi)(yi)次(ci)為(wei)Ck3和C4k4；當(dang)垂直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)以(yi)(yi)45°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)(yi)次(ci)掃(sao)過(guo)四(si)(si)個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，C,k3缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)明(ming)顯增(zeng)(zeng)加，C,k4信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)有所(suo)增(zeng)(zeng)加，而Ck1和Ck2信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)均降低(di)；當(dang)垂直(zhi)(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)以(yi)(yi)20°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)(yi)次(ci)掃(sao)過(guo)四(si)(si)個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)，Crk4缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)增(zeng)(zeng)加，其余三個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)都(dou)降低(di)，而且(qie)Ck1、Crk2和Crk3信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)依(yi)(yi)(yi)次(ci)由小(xiao)到大排(pai)列。
繪(hui)制不同(tong)走向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)檢(jian)測信號峰值(zhi)(zhi)與垂直線(xian)(xian)圈(quan)布置方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)的關(guan)系曲線(xian)(xian)，如圖4-88所示(shi)。從圖中可以看(kan)出，當(dang)垂直線(xian)(xian)圈(quan)以不同(tong)布置方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)掃查同(tong)一(yi)缺(que)陷(xian)(xian)時(shi)將產生不同(tong)的檢(jian)測信號幅值(zhi)(zhi)。當(dang)垂直線(xian)(xian)圈(quan)敏(min)感方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與缺(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)平行時(shi)，信號幅值(zhi)(zhi)最大，隨著兩(liang)者方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)夾角的增大，信號幅值(zhi)(zhi)逐(zhu)漸(jian)降(jiang)低(di)。
2. 多(duo)向性(xing)陣列感應(ying)線(xian)圈(quan)消(xiao)除方法
與(yu)標準缺(que)(que)(que)陷(xian)相比，斜向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)信號幅值(zhi)更(geng)低(di)的原(yuan)因有：一(yi)方(fang)(fang)面，不(bu)銹鋼管(guan)漏(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)采用軸向(xiang)和周向(xiang)復合(he)磁(ci)化(hua)方(fang)(fang)式對不(bu)銹鋼管(guan)進行(xing)局部磁(ci)化(hua)，從而(er)導致與(yu)磁(ci)化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)形成(cheng)夾(jia)角的斜向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場強(qiang)度更(geng)低(di)；另一(yi)方(fang)(fang)面，在缺(que)(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場拾取過(guo)程中(zhong)，檢(jian)測(ce)線(xian)圈敏感方(fang)(fang)向(xiang)與(yu)斜向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)會形成(cheng)一(yi)定夾(jia)角，從而(er)降(jiang)低(di)缺(que)(que)(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)信號的幅值(zhi)。為(wei)實現具有不(bu)同(tong)走向(xiang)的同(tong)尺寸缺(que)(que)(que)陷(xian)的一(yi)致性(xing)檢(jian)測(ce)與(yu)評(ping)價，提出基于(yu)多向(xiang)性(xing)陣列感應線(xian)圈的布(bu)置方(fang)(fang)法(fa)。水平線(xian)圈與(yu)垂(chui)直線(xian)圈布(bu)置方(fang)(fang)法(fa)相同(tong)，以水平線(xian)圈作為(wei)消除方(fang)(fang)法(fa)的闡述對象(xiang)。
在(zai)實際(ji)生產過程中(zhong)(zhong)，當生產工藝參數確定后，同批鋼管(guan)中(zhong)(zhong)自然缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)往(wang)往(wang)大致相同。如圖(tu)4-89所示，設(she)鋼管(guan)中(zhong)(zhong)存在(zai)斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)1，并與(yu)(yu)(yu)磁(ci)化場(chang)(chang)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形成夾角(jiao)ao，由于在(zai)物料運輸(shu)過程中(zhong)(zhong)可能出現鋼管(guan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)倒(dao)置，因(yin)此，斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)也可能會與(yu)(yu)(yu)磁(ci)化場(chang)(chang)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形成夾角(jiao)ππ-α0，如斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)3。對此，在(zai)探頭(tou)內部布(bu)置多向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)性陣列(lie)感(gan)(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈S1、S2和(he)S3，分(fen)別(bie)與(yu)(yu)(yu)磁(ci)化場(chang)(chang)形成夾角(jiao)a1、α2和(he)α3其(qi)中(zhong)(zhong)，第一排(pai)(pai)陣列(lie)感(gan)(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈S，對斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)1進(jin)行掃(sao)查(cha)，根據水平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈敏(min)感(gan)(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)夾角(jiao)對檢測信(xin)號(hao)幅值(zhi)的(de)影響規律，線(xian)(xian)圈敏(min)感(gan)(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)該(gai)與(yu)(yu)(yu)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)1走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行，即α1=α0；第二排(pai)(pai)陣列(lie)感(gan)(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈S2用(yong)于檢測標(biao)準垂(chui)直缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)2和(he)校驗設(she)備狀態，因(yin)此線(xian)(xian)圈敏(min)感(gan)(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)磁(ci)化方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)垂(chui)直，即a2=90°第三排(pai)(pai)陣列(lie)感(gan)(gan)應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈S3方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)3走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行，即α3=π-α0。
從而(er)，通過多(duo)向(xiang)(xiang)性(xing)陣(zhen)列(lie)(lie)感應線圈布置(zhi)方式(shi)可(ke)以最大限度(du)地提高斜向(xiang)(xiang)缺陷(xian)的檢(jian)測信號幅值(zhi)，并消除線圈敏感方向(xiang)(xiang)與(yu)缺陷(xian)走向(xiang)(xiang)夾(jia)角引起的檢(jian)測信號幅值(zhi)差異(yi)。圖(tu)4-90所(suo)示為針(zhen)對鋼管上有30°斜向(xiang)(xiang)自(zi)然缺陷(xian)而(er)制作(zuo)的多(duo)向(xiang)(xiang)性(xing)陣(zhen)列(lie)(lie)感應線圈探頭芯。
在(zai)消除了水平線(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)方向(xiang)(xiang)與缺(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)夾角引起的(de)檢測信(xin)號差異之(zhi)后，需要(yao)進(jin)(jin)一步(bu)消除由于缺(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)帶(dai)來的(de)漏磁場強度差異，為此(ci)對斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)檢測通道進(jin)(jin)行增(zeng)益(yi)補(bu)償。陣列(lie)感(gan)應線(xian)(xian)圈(quan)S1、S2和(he)(he)S3分別通過斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)1、標準缺(que)陷(xian)(xian)2和(he)(he)斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)3之(zhi)后輸出信(xin)號峰值(zhi)分別為e1、2和(he)(he)e3，設陣列(lie)感(gan)應線(xian)(xian)圈(quan)S1和(he)(he)S3增(zeng)益(yi)補(bu)償參(can)數分別為和(he)(he)a3，經補(bu)償后使得不同(tong)走向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)10具有相同(tong)的(de)信(xin)號幅值(zhi)。
