不銹(xiu)鋼管(guan)自動化漏磁檢測(ce)系統一般采用復合磁化方式對不銹鋼(gang)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(que)陷(xian)走向對漏(lou)磁(ci)場分(fen)布的(de)影響
由于軋制工藝不(bu)完善而產(chan)生的(de)鋼(gang)管(guan)自(zi)然缺(que)(que)(que)陷一般與軸線成一定斜(xie)角。與標準(zhun)(zhun)橫、縱向(xiang)缺(que)(que)(que)陷相比(bi)，斜(xie)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷漏(lou)磁場強度更(geng)低。斜(xie)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷是(shi)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)生產(chan)過程(cheng)中最為(wei)常見(jian)的(de)一種缺(que)(que)(que)陷，但在實際(ji)檢(jian)測(ce)過程(cheng)中往(wang)往(wang)以標準(zhun)(zhun)垂直缺(que)(que)(que)陷作為(wei)評判標準(zhun)(zhun)，從而容易造成斜(xie)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷的(de)漏(lou)檢(jian)。為(wei)實現對具有不(bu)同走向(xiang)的(de)同尺寸缺(que)(que)(que)陷的(de)一致性檢(jian)測(ce)與評價，必須提出相應的(de)漏(lou)磁場差(cha)異消除方法。
1. 斜向缺陷的漏磁(ci)場分布特性
圖4-58所示缺(que)陷(xian)(xian)分別為用于校驗設備的(de)(de)標(biao)準人(ren)工刻槽和(he)鋼管軋制過程(cheng)中形成的(de)(de)自然斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)。與標(biao)準刻槽相比，斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)與磁化場之間存在一定傾斜(xie)夾角，會(hui)導致相同尺(chi)寸(cun)斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)的(de)(de)漏磁場強度更低，從(cong)而(er)容易形成漏檢。
建(jian)立(li)如圖(tu)4-59所示的斜(xie)向缺(que)陷漏磁場分析模(mo)型(xing)，缺(que)陷1、缺(que)陷2和(he)缺(que)陷3依次與磁化場B。形成夾角a1、α2和(he)3，深(shen)度(du)(du)和(he)寬度(du)(du)分別為d和(he)2b，并形成漏磁場分布B2和(he)B3。
當缺陷走向(xiang)垂直于(yu)磁化(hua)(hua)場方(fang)(fang)向(xiang)時，由于(yu)在(zai)磁化(hua)(hua)方(fang)(fang)向(xiang)上缺陷左右兩側(ce)磁介質(zhi)具有完全對(dui)稱(cheng)性，漏磁場可簡化(hua)(hua)為(y,z)二(er)維(wei)模型；但如果缺陷走向(xiang)與(yu)磁化(hua)(hua)方(fang)(fang)向(xiang)不垂直，此時，缺陷左右兩側(ce)磁介質(zhi)在(zai)磁化(hua)(hua)方(fang)(fang)向(xiang)上不對(dui)稱(cheng)，會對(dui)磁力(li)線路徑造成擾(rao)動，從而形成三維(wei)空間分布的(de)非對(dui)稱(cheng)漏磁場。
以缺(que)(que)(que)陷兩(liang)(liang)側面上P1、P2和P3點(dian)作為(wei)研究對象，分析(xi)缺(que)(que)(que)陷兩(liang)(liang)側面磁(ci)勢(shi)分布(bu)。圖4-60a所(suo)示為(wei)斜向缺(que)(que)(que)陷漏磁(ci)場分析(xi)模型(xing)，根據磁(ci)路(lu)原(yuan)理，沿著磁(ci)力線路(lu)徑分布(bu)的P1、P2和P3處磁(ci)勢(shi)Uml、Um2和Um3滿足(zu)如下(xia)關系式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因此，磁(ci)(ci)(ci)(ci)化場磁(ci)(ci)(ci)(ci)通(tong)量達(da)到(dao)(dao)(dao)1點時會(hui)產(chan)生分(fen)(fen)流，一部分(fen)(fen)磁(ci)(ci)(ci)(ci)通(tong)量2會(hui)沿著平行于缺陷Φ方(fang)向達(da)到(dao)(dao)(dao)磁(ci)(ci)(ci)(ci)勢更低的P2點，而剩余部分(fen)(fen)磁(ci)(ci)(ci)(ci)通(tong)量則經過缺陷到(dao)(dao)(dao)達(da)P3點，從(cong)而形成漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場B1，根(gen)據磁(ci)路的(de)基(ji)爾霍夫(fu)第一定(ding)律，磁(ci)通量滿足以下關系式：
建(jian)立(li)如(ru)圖4-61所示(shi)的(de)仿真模(mo)型(xing)，計算缺陷(xian)走向(xiang)對漏磁場分(fen)布(bu)的(de)影響。測試鋼板的(de)長、寬(kuan)和(he)(he)高分(fen)別為500mm、100mm和(he)(he)10mm，鋼管材質(zhi)為25鋼。穿過式磁化線圈(quan)(quan)內腔寬(kuan)度(du)和(he)(he)高度(du)分(fen)別116mm和(he)(he)12mm，外輪廓寬(kuan)度(du)和(he)(he)高度(du)分(fen)別為216mm和(he)(he)112mm，線圈(quan)(quan)厚度(du)為100mm，，方(fang)(fang)向(xiang)如(ru)圖所示(shi)。漏磁場提取(qu)路徑(jing)l位于鋼板上方(fang)(fang)中心位置處(chu)，提離值為1.0mm，并建(jian)立(li)如(ru)圖所示(shi)坐標(biao)系(x,y,z)
當(dang)α=90°以及(ji)α=60°時(shi)計(ji)算缺(que)(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)場矢量(liang)分布，如圖(tu)4-62所(suo)示(shi)。當(dang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)磁(ci)(ci)化(hua)方向(xiang)(xiang)垂(chui)直(zhi)(zhi)時(shi)，所(suo)有磁(ci)(ci)力(li)(li)線均(jun)垂(chui)直(zhi)(zhi)通過(guo)缺(que)(que)陷(xian)(xian)，如圖(tu)4-62a所(suo)示(shi)；當(dang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)磁(ci)(ci)化(hua)方向(xiang)(xiang)存(cun)在一定夾(jia)角時(shi)，一部分磁(ci)(ci)力(li)(li)線沿著平行(xing)于缺(que)(que)陷(xian)(xian)方向(xiang)(xiang)分布，其余(yu)部分磁(ci)(ci)力(li)(li)線則(ze)沿著近似垂(chui)直(zhi)(zhi)于缺(que)(que)陷(xian)(xian)方向(xiang)(xiang)通過(guo)，如圖(tu)4-62b所(suo)示(shi)。
采用(yong)圖(tu)(tu)4-61所示(shi)的模型，夾角α分(fen)別取0°、15°、30°、45°、60°和75°，沿路徑(jing)l提取磁場分(fen)量(liang)(liang)Bx、By、、B2以及磁通量(liang)(liang)密(mi)度(du)B，并(bing)繪(hui)制(zhi)成如圖(tu)(tu)4-63～圖(tu)(tu)4-66所示(shi)的關(guan)系曲線。
從圖(tu)4-63中可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，隨(sui)著(zhu)夾角α的增大，漏磁場分量B2幅(fu)值(zhi)呈現先增大后(hou)減小的規律。從圖(tu)4-64～圖(tu)4-66中可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，隨(sui)著(zhu)夾角α的不斷(duan)(duan)增大，By、和磁通(tong)量密度B幅(fu)值(zhi)均呈不斷(duan)(duan)上(shang)升趨勢，當缺陷走(zou)向與磁化場方(fang)向垂(chui)直時，幅(fu)值(zhi)達到(dao)最(zui)大值(zhi)。
從(cong)圖(tu)中(zhong)還(huan)可(ke)以看出，隨(sui)(sui)著夾角(jiao)α的(de)不斷增(zeng)大，BxB、B2和B分(fen)布寬度(du)均在不斷減小(xiao)。進一步提取漏磁場分(fen)量(liang)B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點(dian)寬度(du)，繪(hui)制其與夾角(jiao)α的(de)關(guan)系曲(qu)線，如圖(tu)4-67所(suo)示(shi)。從(cong)圖(tu)中(zhong)可(ke)以看出，隨(sui)(sui)著夾角(jiao)α的(de)增(zeng)大，漏磁場分(fen)量(liang)B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點(dian)寬度(du)不斷變小(xiao)；當(dang)夾角(jiao)α較小(xiao)時，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點(dian)寬度(du)下降較快；當(dang)夾角(jiao)α較大時，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點(dian)寬度(du)下降緩慢。
由于磁力(li)線(xian)經過斜向(xiang)缺陷(xian)時基本沿著(zhu)垂直于缺陷(xian)方向(xiang)通過，因此，提(ti)取路徑l與漏磁場分(fen)布方向(xiang)會存在(zai)夾角(jiao)，為此，將漏磁場變換到提(ti)取路徑l方向(xiang)上，即
z≈z'/sino (4-31) 式中，z＇為垂直于缺(que)陷方向的坐標軸。
繪制漏磁(ci)場(chang)分量B，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)點寬(kuan)度與1／sina之間(jian)的關(guan)系曲線，如圖(tu)4-68所示。從圖(tu)中可(ke)以看出(chu)，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)點寬(kuan)度與1／sina之間(jian)成(cheng)近似(si)正比關(guan)系，與式(shi)（4-31）所示的變換關(guan)系相符。
2. 缺陷走(zou)向對漏(lou)磁(ci)場分布的影響(xiang)
在鋼(gang)板(ban)上刻制(zhi)不同(tong)走(zou)向的(de)(de)缺(que)陷(xian)(xian)，并進(jin)行漏磁檢(jian)測(ce)試(shi)驗。鋼(gang)板(ban)的(de)(de)長度(du)(du)、寬度(du)(du)和(he)厚度(du)(du)分別為750mm、100mm和(he)10mm，并在其表面加工4個走(zou)向不同(tong)的(de)(de)缺(que)陷(xian)(xian)，深(shen)度(du)(du)和(he)寬度(du)(du)分別為2mm和(he)1.5mm，夾角α分別為20°、45°、70°和(he)90°，如圖4-69所示。
磁(ci)化電流設置為5A且(qie)傳感器(qi)提離(li)值為1.0mm。將(jiang)鋼板以恒(heng)定速度0.5m／s通過檢測系統，使(shi)傳感器(qi)依(yi)次掃查缺(que)陷Crk1、Ck2、Ck3和Crk4，并(bing)分別記(ji)錄漏磁(ci)場(chang)x、y、z軸分量檢測信號(hao)，如圖(tu) 4-70~圖(tu) 4-72所示(shi)。
從(cong)試驗結果(guo)可以看出，隨著夾角α的不斷(duan)(duan)增(zeng)(zeng)大，漏磁(ci)場分量(liang)B，幅值呈現先增(zeng)(zeng)大后減小的趨勢，而漏磁(ci)場分量(liang)B，和B，則(ze)不斷(duan)(duan)增(zeng)(zeng)強，試驗結果(guo)與理論分析吻合。
從(cong)圖中還可以看出(chu)(chu)，隨著夾(jia)角α的不(bu)斷(duan)增(zeng)大(da)，檢(jian)測(ce)信號寬(kuan)度(du)不(bu)斷(duan)減(jian)小。進(jin)一步提取缺陷Ck1、Ck2、Ck3和(he)Crk4漏磁場分量B，的信號峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)度(du)，并繪(hui)制其與夾(jia)角α和(he)1／sina的關系曲線，如圖4-73和(he)圖4-74所示(shi)。從(cong)圖中可以看出(chu)(chu)，隨著夾(jia)角α的不(bu)斷(duan)增(zeng)大(da)，B，信號峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬(kuan)度(du)不(bu)斷(duan)減(jian)小，并與1／sina成近似(si)正比關系，與仿真及理論分析結論相同。
二、消除缺陷走向影響(xiang)的(de)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(gan)應線(xian)圈(quan)與裂紋夾角對檢測信號的(de)影(ying)響
分析感(gan)(gan)應(ying)(ying)線圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與缺陷走向(xiang)(xiang)(xiang)夾角對(dui)漏(lou)磁檢(jian)測(ce)信號(hao)的影(ying)響。感(gan)(gan)應(ying)(ying)線圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)也即感(gan)(gan)應(ying)(ying)線圈(quan)(quan)(quan)長軸方(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)，如圖(tu)4-75所(suo)示(shi)，感(gan)(gan)應(ying)(ying)線圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)(gan)方(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與試(shi)件軸向(xiang)(xiang)(xiang)垂直，當(dang)試(shi)件上存在不同走向(xiang)(xiang)(xiang)缺陷時，感(gan)(gan)應(ying)(ying)線圈(quan)(quan)(quan)將與其(qi)形成(cheng)不同的夾角，從而引起(qi)檢(jian)測(ce)信號(hao)幅(fu)值差異(yi)。
圖(tu)4-76所示為水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)圈與(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)存在一(yi)定夾角(jiao)時的(de)(de)漏磁場檢測(ce)原理。線(xian)圈長度為l，寬(kuan)度為2w，提(ti)離(li)值(zhi)為h，水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)之間的(de)(de)夾角(jiao)為β。建立如圖(tu)所示坐標系（x，，缺(que)(que)(que)x,y)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)平(ping)(ping)(ping)行于y軸(zhou)，缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)漏磁場分布滿足磁偶(ou)極子模型，水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)圈運動(dong)方向(xiang)(xiang)與(yu)x軸(zhou)平(ping)(ping)(ping)行。從(cong)圖(tu)中(zhong)可以(yi)看(kan)出(chu)(chu)，當水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)形成一(yi)定夾角(jiao)時，組成水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)圈的(de)(de)四(si)段(duan)導線(xian)均會產(chan)生感(gan)應(ying)電動(dong)勢，因(yin)此水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)圈整體輸(shu)出(chu)(chu)為四(si)段(duan)導線(xian)感(gan)應(ying)電動(dong)勢之差。設四(si)段(duan)導線(xian)L1、和(he)L4產(chan)生的(de)(de)感(gan)應(ying)電動(dong)勢輸(shu)出(chu)(chu)分別為e1e2和(he)，則可獲得(de)水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)圈感(gan)應(ying)電動(dong)勢輸(shu)出(chu)(chu)Δehorizontal為：
如(ru)圖4-77所示，進一步將(jiang)四段導(dao)(dao)線交界(jie)點(dian)沿(yan)x軸投(tou)影，將(jiang)水平(ping)線圈分解為(wei)和L6六段導(dao)(dao)線，其交界(jie)點(dian)x軸坐標分別為(wei)x1、x2、x3、x4、x5和此時，水平(ping)線圈09x感應電動(dong)勢(shi)(shi)為(wei)處于前(qian)端三段導(dao)(dao)線和尾部三段導(dao)(dao)線感應電動(dong)勢(shi)(shi)之差
進一步設線(xian)(xian)(xian)圈寬(kuan)度參數w=0.3253mm，線(xian)(xian)(xian)圈長度mm，水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈運行(xing)速度為1m／s，根據式(shi)（4-37），繪制(zhi)水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈感(gan)(gan)應電動(dong)勢(shi)與夾角β的(de)關系曲(qu)線(xian)(xian)(xian)，如圖4-79所示(shi)。從圖中可以看出，隨著夾角β不斷(duan)增大(da)，水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈感(gan)(gan)應電動(dong)勢(shi)不斷(duan)減小；當(dang)水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈與缺陷(xian)走(zou)向(xiang)平(ping)行(xing)時感(gan)(gan)應電動(dong)勢(shi)幅(fu)值最大(da)，當(dang)兩者垂直時幾乎沒有感(gan)(gan)應電動(dong)勢(shi)輸出。
利(li)用(yong)鋼(gang)板(ban)漏磁檢測試驗(yan)研究水平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)敏感方向與(yu)缺(que)陷(xian)走向夾角對檢測信(xin)號(hao)幅值的(de)影響，感應(ying)線(xian)圈(quan)的(de)長(chang)度(du)、寬度(du)和(he)(he)高度(du)分別(bie)為11mm、2mm和(he)(he)2mm，線(xian)徑為0.13mm，共30匝(za)，水平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)中心提離值h為1.5mm。一共進(jin)行(xing)四組(zu)試驗(yan)，使水平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)與(yu)不同走向缺(que)陷(xian)平(ping)(ping)行(xing)放置(zhi)進(jin)行(xing)檢測，如圖(tu)4-80所(suo)(suo)示。水平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)以恒定速度(du)0.5m／s依次(ci)通(tong)過(guo)缺(que)陷(xian)Crk1、Ck2、Ck3和(he)(he)Cyk4獲得如圖(tu)4-81所(suo)(suo)示的(de)檢測信(xin)號(hao)。
從圖4-81中可以看出，按不同(tong)方(fang)向(xiang)布置的水平(ping)(ping)線圈(quan)產(chan)生了(le)不同(tong)的漏磁(ci)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)輸出：當水平(ping)(ping)線圈(quan)以90°方(fang)向(xiang)依(yi)次(ci)(ci)(ci)掃(sao)過四個缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)依(yi)次(ci)(ci)(ci)減小(xiao)，其中Ckt缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)大，4缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)小(xiao)；當水平(ping)(ping)線圈(quan)以70°方(fang)向(xiang)依(yi)次(ci)(ci)(ci)掃(sao)過四個缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，Ck2缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)大，信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)次(ci)(ci)(ci)之，然后依(yi)次(ci)(ci)(ci)為Crk3和C,k4當水平(ping)(ping)線圈(quan)以45°方(fang)向(xiang)依(yi)次(ci)(ci)(ci)掃(sao)過四個缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，Ck3缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)明(ming)顯增加(jia)，C,k4信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)有所增加(jia)，而Cukl和Ck2信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)均降(jiang)低；當水平(ping)(ping)線圈(quan)以20°方(fang)向(xiang)依(yi)次(ci)(ci)(ci)掃(sao)過四個缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，Ck4缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)增加(jia)，其余三個缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)都降(jiang)低，而且C,k1Crk2和C,k3信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)依(yi)次(ci)(ci)(ci)由小(xiao)到大排(pai)列。
繪制(zhi)不(bu)同(tong)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)缺陷檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)峰值(zhi)(zhi)(zhi)與水平(ping)線(xian)(xian)圈布置方(fang)向(xiang)(xiang)的關系曲線(xian)(xian)，如圖(tu)4-82所示。從圖(tu)中可以看出，當水平(ping)線(xian)(xian)圈以不(bu)同(tong)方(fang)向(xiang)(xiang)掃查(cha)同(tong)一(yi)缺陷時(shi)將(jiang)產(chan)生不(bu)同(tong)的檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)。當水平(ping)線(xian)(xian)圈敏感方(fang)向(xiang)(xiang)與缺陷走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)平(ping)行時(shi)，信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最大；隨著兩者方(fang)向(xiang)(xiang)夾角(jiao)的增大，信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)逐漸降低(di)。
圖4-83所示為(wei)垂(chui)直線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感方向(xiang)與缺(que)陷走向(xiang)存在一定夾角(jiao)時的漏磁(ci)場掃查原理(li)圖，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)長度為(wei)l，寬(kuan)度為(wei)2w，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中心提(ti)離(li)值為(wei)H，垂(chui)直線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感方向(xiang)與缺(que)陷走向(xiang)之(zhi)間(jian)的夾角(jiao)為(wei)β。建立如圖所示坐(zuo)標系(xi)（x,y)），缺(que)陷走向(xiang)平行(xing)于y軸，垂(chui)直線(xian)(xian)圈(quan)(quan)運動方向(xiang)與x軸平行(xing)。
垂(chui)直線(xian)圈由四段導線(xian)L1、L2、L3和L組成，其感應電動勢輸(shu)出分別為e1e2、e3和e4，
設線圈(quan)寬度參數(shu)w＝0.15mm，線圈(quan)長度l＝12.5mm，垂(chui)(chui)直線圈(quan)運l=12.行速(su)度為1.0m／s，根據式（4-42）繪制(zhi)垂(chui)(chui)直線圈(quan)感(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)與夾角β的關系(xi)曲線，如(ru)圖4-85所示(shi)。從(cong)圖中可以看出(chu)，隨著夾角β的不(bu)斷增大(da)，垂(chui)(chui)直線圈(quan)感(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)不(bu)斷減(jian)小。當(dang)垂(chui)(chui)直線圈(quan)敏(min)感(gan)方向與缺陷走向平行時，感(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)輸(shu)出(chu)最大(da)；當(dang)兩者垂(chui)(chui)直時，幾乎沒有感(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)輸(shu)出(chu)。
采(cai)用與(yu)水平線(xian)圈(quan)(quan)相同(tong)的(de)(de)試驗方(fang)法，研究垂直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)敏感方(fang)向(xiang)與(yu)缺陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)夾角對漏磁檢(jian)測(ce)信號的(de)(de)影響。將感應線(xian)圈(quan)(quan)垂直(zhi)(zhi)擺(bai)放，垂直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)中心提離值H為(wei)(wei)2mm。同(tong)樣本試驗分為(wei)(wei)四組，分別使垂直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)以(yi)不同(tong)的(de)(de)布置(zhi)方(fang)向(xiang)依次掃(sao)查四個缺陷(xian)(xian)Ck1、Ck2、Ck3和Crk4，速(su)度為(wei)(wei)0.5ms，如(ru)圖4-86所示，并獲得不同(tong)走(zou)向(xiang)缺陷(xian)(xian)的(de)(de)信號幅值與(yu)垂直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)布置(zhi)方(fang)向(xiang)的(de)(de)關系曲線(xian)，如(ru)圖4-87所示。
從(cong)圖4-87中可(ke)以(yi)看出，當(dang)垂(chui)直線(xian)(xian)(xian)圈(quan)以(yi)不同布置(zhi)方向(xiang)掃(sao)(sao)(sao)查四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)時，檢測信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)變化規律(lv)與水平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)相同：當(dang)垂(chui)直線(xian)(xian)(xian)圈(quan)以(yi)90°方向(xiang)依次(ci)(ci)掃(sao)(sao)(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)時，檢測信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)依次(ci)(ci)減小(xiao)(xiao)，其中C，k1缺(que)(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)最大(da)(da)，C4缺(que)(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)最小(xiao)(xiao)；當(dang)垂(chui)直線(xian)(xian)(xian)圈(quan)以(yi)70°方向(xiang)依次(ci)(ci)掃(sao)(sao)(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)時，缺(que)(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)最大(da)(da)，C信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)次(ci)(ci)之，然后依次(ci)(ci)為Ck3和(he)C4k4；當(dang)垂(chui)直線(xian)(xian)(xian)圈(quan)以(yi)45°方向(xiang)依次(ci)(ci)掃(sao)(sao)(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)時，C,k3缺(que)(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)明顯增加，C,k4信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)有所增加，而Ck1和(he)Ck2信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)均降(jiang)低(di)；當(dang)垂(chui)直線(xian)(xian)(xian)圈(quan)以(yi)20°方向(xiang)依次(ci)(ci)掃(sao)(sao)(sao)過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)時，Crk4缺(que)(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)增加，其余三個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)都(dou)降(jiang)低(di)，而且Ck1、Crk2和(he)Crk3信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)依次(ci)(ci)由小(xiao)(xiao)到大(da)(da)排列。
繪(hui)制不同(tong)走向缺(que)陷(xian)檢(jian)測信號峰值(zhi)與垂(chui)直線圈(quan)布置方(fang)向的(de)關系曲(qu)線，如圖4-88所(suo)示。從圖中可以(yi)看出(chu)，當(dang)垂(chui)直線圈(quan)以(yi)不同(tong)布置方(fang)向掃查同(tong)一缺(que)陷(xian)時將產(chan)生不同(tong)的(de)檢(jian)測信號幅(fu)值(zhi)。當(dang)垂(chui)直線圈(quan)敏感(gan)方(fang)向與缺(que)陷(xian)走向平行(xing)時，信號幅(fu)值(zhi)最大，隨著兩者(zhe)方(fang)向夾(jia)角的(de)增大，信號幅(fu)值(zhi)逐漸降低(di)。
2. 多向性陣(zhen)列感應(ying)線圈消除方法
與(yu)標準缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)相(xiang)比，斜向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)檢(jian)測(ce)信號幅值更(geng)低(di)的(de)原因有：一方(fang)面(mian)，不(bu)銹鋼(gang)(gang)管漏磁(ci)檢(jian)測(ce)采用(yong)軸向(xiang)(xiang)(xiang)和周向(xiang)(xiang)(xiang)復合磁(ci)化(hua)方(fang)式對不(bu)銹鋼(gang)(gang)管進(jin)行局部磁(ci)化(hua)，從而導致(zhi)(zhi)與(yu)磁(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)形成夾角的(de)斜向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)漏磁(ci)場強度(du)更(geng)低(di)；另一方(fang)面(mian)，在(zai)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)漏磁(ci)場拾取過(guo)程中(zhong)，檢(jian)測(ce)線(xian)圈(quan)(quan)敏感方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)斜向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)會形成一定(ding)夾角，從而降低(di)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)檢(jian)測(ce)信號的(de)幅值。為實(shi)現具有不(bu)同走向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)同尺寸缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)的(de)一致(zhi)(zhi)性(xing)檢(jian)測(ce)與(yu)評價，提出基于多向(xiang)(xiang)(xiang)性(xing)陣(zhen)列感應線(xian)圈(quan)(quan)的(de)布置方(fang)法。水平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)(quan)與(yu)垂直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)布置方(fang)法相(xiang)同，以水平(ping)(ping)線(xian)圈(quan)(quan)作為消除(chu)方(fang)法的(de)闡述(shu)對象。
在(zai)(zai)實際(ji)生產過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，當生產工藝參數確定后，同(tong)批鋼管中(zhong)(zhong)自然缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)往(wang)往(wang)大致相同(tong)。如(ru)圖4-89所(suo)示，設鋼管中(zhong)(zhong)存(cun)在(zai)(zai)斜向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)1，并與磁(ci)化(hua)場方(fang)向(xiang)形成夾(jia)角(jiao)ao，由于在(zai)(zai)物料(liao)運輸過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)可能出現鋼管方(fang)向(xiang)倒置，因(yin)此，斜向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)也可能會與磁(ci)化(hua)場方(fang)向(xiang)形成夾(jia)角(jiao)ππ-α0，如(ru)斜向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)3。對此，在(zai)(zai)探頭內部布置多向(xiang)性陣列感(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)圈S1、S2和(he)S3，分別(bie)與磁(ci)化(hua)場形成夾(jia)角(jiao)a1、α2和(he)α3其(qi)中(zhong)(zhong)，第一排(pai)陣列感(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)圈S，對斜向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)1進行掃查，根據水(shui)平(ping)線(xian)圈敏(min)感(gan)方(fang)向(xiang)與缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)夾(jia)角(jiao)對檢測信號幅值的影響規律，線(xian)圈敏(min)感(gan)方(fang)向(xiang)應(ying)(ying)(ying)該(gai)與缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)1走(zou)(zou)向(xiang)平(ping)行，即(ji)α1=α0；第二排(pai)陣列感(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)圈S2用(yong)于檢測標準(zhun)垂直(zhi)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)2和(he)校驗設備狀態(tai)，因(yin)此線(xian)圈敏(min)感(gan)方(fang)向(xiang)與磁(ci)化(hua)方(fang)向(xiang)垂直(zhi)，即(ji)a2=90°第三排(pai)陣列感(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)圈S3方(fang)向(xiang)與缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)3走(zou)(zou)向(xiang)平(ping)行，即(ji)α3=π-α0。
從而，通過(guo)多向(xiang)(xiang)性(xing)陣列(lie)感(gan)應(ying)(ying)線(xian)圈布(bu)置方式可以最大限度(du)地提(ti)高斜向(xiang)(xiang)缺陷的(de)檢(jian)測信號幅(fu)值(zhi)，并消(xiao)除(chu)線(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)(xiang)與缺陷走向(xiang)(xiang)夾角引起的(de)檢(jian)測信號幅(fu)值(zhi)差異。圖4-90所(suo)示為(wei)針對鋼管上有30°斜向(xiang)(xiang)自然缺陷而制作的(de)多向(xiang)(xiang)性(xing)陣列(lie)感(gan)應(ying)(ying)線(xian)圈探頭(tou)芯。
在消除(chu)了水平線圈(quan)敏感(gan)方(fang)向(xiang)(xiang)與缺(que)(que)陷(xian)走向(xiang)(xiang)夾角引(yin)起的(de)檢測信號差異(yi)之后(hou)，需要進(jin)一(yi)步(bu)消除(chu)由于缺(que)(que)陷(xian)走向(xiang)(xiang)帶來的(de)漏磁場強度差異(yi)，為(wei)此(ci)對斜向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)檢測通道進(jin)行增益補(bu)償(chang)(chang)。陣列(lie)感(gan)應(ying)線圈(quan)S1、S2和(he)S3分(fen)(fen)別(bie)通過斜向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)1、標(biao)準缺(que)(que)陷(xian)2和(he)斜向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)3之后(hou)輸出(chu)信號峰值(zhi)分(fen)(fen)別(bie)為(wei)e1、2和(he)e3，設陣列(lie)感(gan)應(ying)線圈(quan)S1和(he)S3增益補(bu)償(chang)(chang)參(can)數分(fen)(fen)別(bie)為(wei)和(he)a3，經(jing)補(bu)償(chang)(chang)后(hou)使得不同走向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)10具有相同的(de)信號幅(fu)值(zhi)。
