在不銹鋼管高速漏磁檢測實施過程中，感生磁場引起了不銹鋼(gang)管中磁化狀態的差異，進而產生不同的缺陷漏磁場，導致檢測設備誤判或者漏判。消除這一影響的目的，就是讓同尺寸缺陷產生同樣的漏磁檢測信號，以實現鋼管質量的一致性評價。
一、管體漏磁場差異(yi)消(xiao)除方法
不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)橫(heng)向缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)系(xi)統(tong)主要由穿過式(shi)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)和(he)位于(yu)線圈(quan)內(nei)部(bu)的(de)(de)探(tan)頭陣列(lie)組成。在鋼(gang)(gang)管(guan)通過檢(jian)測(ce)(ce)系(xi)統(tong)時，探(tan)頭陣列(lie)中(zhong)某(mou)一個(ge)傳(chuan)感(gan)單元(yuan)對局(ju)部(bu)缺陷(xian)的(de)(de)掃查具(ju)有(you)隨(sui)機性，因此必須保證探(tan)頭中(zhong)所有(you)傳(chuan)感(gan)單元(yuan)掃查同(tong)尺寸缺陷(xian)時獲(huo)得相同(tong)的(de)(de)檢(jian)測(ce)(ce)信號。當鋼(gang)(gang)管(guan)高速運(yun)行時，感(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)會(hui)使鋼(gang)(gang)管(guan)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)狀態呈現不(bu)均勻，離(li)開區(qu)磁(ci)(ci)感(gan)應強度(du)大于(yu)進入區(qu)磁(ci)(ci)感(gan)應強度(du)。如圖(tu)5-18所示(shi)，檢(jian)測(ce)(ce)區(qu)域(yu)內(nei)依次分布四個(ge)尺寸相同(tong)的(de)(de)橫(heng)向缺陷(xian)，其(qi)中(zhong)C2和(he)C21位于(yu)進入區(qu)，和(he)位于(yu)離(li)開區(qu)。當鋼(gang)(gang)管(guan)運(yun)行速度(du)較(jiao)低時，感(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)對鋼(gang)(gang)管(guan)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)狀態的(de)(de)影響可以(yi)忽略。此時，磁(ci)(ci)化(hua)(hua)場(chang)關于(yu)線圈(quan)中(zhong)心(xin)對稱分布，檢(jian)測(ce)(ce)區(qu)域(yu)內(nei)鋼(gang)(gang)管(guan)磁(ci)(ci)感(gan)應強度(du)差異(yi)較(jiao)小，C2、C21、C22和(he)C23生的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)強度(du)B2、B21、B22和(he)B23基本相同(tong)。
隨著檢測速度(du)(du)的(de)不(bu)斷提高，不(bu)銹鋼(gang)管離(li)開區(qu)磁(ci)(ci)感應強度(du)(du)逐漸大于(yu)進(jin)入區(qu)，從而導致位(wei)于(yu)離(li)開區(qu)的(de)缺(que)陷漏磁(ci)(ci)場強度(du)(du)大于(yu)位(wei)于(yu)進(jin)入區(qu)的(de)缺(que)陷漏磁(ci)(ci)場強度(du)(du)，感(gan)生(sheng)磁(ci)場(chang)造成處(chu)于(yu)不同空(kong)間位置(zhi)對應傳(chuan)感(gan)器單元(yuan)檢測到了(le)不一致的缺(que)(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)信號(hao)。消(xiao)(xiao)除(chu)(chu)管體缺(que)(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)差(cha)異有兩種途(tu)徑：一方(fang)面(mian)(mian)，可(ke)以通過(guo)消(xiao)(xiao)除(chu)(chu)鋼(gang)管中(zhong)的感(gan)生(sheng)渦(wo)流來(lai)消(xiao)(xiao)除(chu)(chu)磁(ci)化狀態的差(cha)異；另(ling)一方(fang)面(mian)(mian)，還可(ke)采取修(xiu)正傳(chuan)感(gan)單元(yuan)的增益使檢測信號(hao)達到一致。由于(yu)鋼(gang)管內產(chan)生(sheng)的感(gan)生(sheng)渦(wo)流無法(fa)消(xiao)(xiao)除(chu)(chu)，為此，提出通過(guo)修(xiu)正陣列傳(chuan)感(gan)單元(yuan)增益來(lai)消(xiao)(xiao)除(chu)(chu)同尺(chi)寸缺(que)(que)陷(xian)(xian)產(chan)生(sheng)的漏(lou)磁(ci)信號(hao)差(cha)異，如圖(tu)5-19所示。
在不銹鋼管中(zhong)部刻制標定(ding)(ding)(ding)圓(yuan)環作為標定(ding)(ding)(ding)信(xin)(xin)號的管體漏磁場差異(yi)消除方法(fa)示意圖源，將(jiang)鋼管以穩定(ding)(ding)(ding)速度依次通(tong)過(guo)n個檢測傳(chuan)感(gan)(gan)器單元S1、S2、S，時，圓(yuan)環產生的漏磁場信(xin)(xin)號分(fen)別為設陣(zhen)列傳(chuan)感(gan)(gan)器單元增益修正(zheng)參數分(fen)別為a1、a2、、a;、、an,且(qie)Vs為標定(ding)(ding)(ding)參考幅0"SA值。進一(yi)步可(ke)獲得陣(zhen)列傳(chuan)感(gan)(gan)單元增益修正(zheng)參數。
在(zai)(zai)基于陣列傳(chuan)(chuan)感單(dan)元(yuan)增益(yi)修正的(de)(de)管體(ti)漏(lou)磁場(chang)差異(yi)消除方(fang)法中，刻制(zhi)有(you)標定圓(yuan)環(huan)(huan)的(de)(de)鋼(gang)管以穩(wen)定速度通過(guo)檢測(ce)探頭時，標定信號源具有(you)單(dan)一性并能(neng)夠(gou)一次(ci)性遍歷每個(ge)傳(chuan)(chuan)感器單(dan)元(yuan)。由于感生(sheng)渦流(liu)磁場(chang)的(de)(de)作用使得管體(ti)形成了(le)非均勻的(de)(de)磁感應強度，從而導致(zhi)圓(yuan)環(huan)(huan)在(zai)(zai)經過(guo)不同傳(chuan)(chuan)感器單(dan)元(yuan)時產生(sheng)的(de)(de)漏(lou)磁信號幅值存在(zai)(zai)差異(yi)。在(zai)(zai)對自然管進行檢測(ce)之前，先(xian)利用帶有(you)標定圓(yuan)環(huan)(huan)的(de)(de)樣管對傳(chuan)(chuan)感器單(dan)元(yuan)增益(yi)進行修正，并且(qie)必須保證鋼(gang)管檢測(ce)速度與(yu)標定速度相同。最終，采用標定圓(yuan)環(huan)(huan)作為勵磁源來(lai)修正傳(chuan)(chuan)感器單(dan)元(yuan)的(de)(de)增益(yi)，可(ke)有(you)效(xiao)消除同尺寸(cun)缺(que)陷在(zai)(zai)管體(ti)不同位置處產生(sheng)的(de)(de)檢測(ce)信號差異(yi)。
二(er)、管端漏(lou)磁場(chang)差異消除方(fang)法
感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場對鋼管管端(duan)(duan)磁(ci)(ci)化狀態的(de)影響主要來自鋼管中產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)流和磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流，因此，消除(chu)管端(duan)(duan)缺陷漏磁(ci)(ci)場差異包括兩(liang)個方(fang)面內(nei)容：一方(fang)面需要消除(chu)當鋼管端(duan)(duan)部進入和離(li)開磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)時由于磁(ci)(ci)通量劇烈變化而在線(xian)圈(quan)中產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流；另一方(fang)面需要消除(chu)當鋼管端(duan)(duan)部與磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)耦合時僅存在單一方(fang)向(xiang)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)流磁(ci)(ci)場的(de)影響。
感生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)會引起(qi)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)端磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)狀(zhuang)態(tai)發生(sheng)(sheng)變化(hua)，進一步導(dao)致位于鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)(tou)、管(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)和(he)(he)管(guan)(guan)(guan)尾的(de)(de)具有相(xiang)同尺寸的(de)(de)缺(que)陷(xian)產(chan)生(sheng)(sheng)不同的(de)(de)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強(qiang)度。如(ru)圖5-20所示(shi)，在(zai)感生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)作用(yong)下，位于鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)(tou)、管(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)和(he)(he)管(guan)(guan)(guan)尾處的(de)(de)缺(que)陷(xian)C1C2和(he)(he)C3產(chan)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)Bc1、Bc2和(he)(he)Bc3的(de)(de)強(qiang)度依次增大，為(wei)消(xiao)除感生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)引起(qi)的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)端漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差(cha)異(yi)，將(jiang)感生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)影響(xiang)由(you)(you)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)本體(ti)(ti)(ti)轉移(yi)(yi)到(dao)延伸(shen)(shen)區內。如(ru)圖5-21所示(shi)，在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)端部(bu)補充鐵磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)性物質，使鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)整體(ti)(ti)(ti)長度向兩端延伸(shen)(shen)，從(cong)(cong)而在(zai)端部(bu)發生(sheng)(sheng)的(de)(de)電磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)感應現象將(jiang)轉移(yi)(yi)到(dao)延伸(shen)(shen)區內。由(you)(you)于延伸(shen)(shen)區的(de)(de)存在(zai)，當鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)端部(bu)進入和(he)(he)離開(kai)(kai)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈時，磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈內部(bu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)介質總量已基本進入穩定狀(zhuang)態(tai)，線(xian)圈磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)通量保(bao)持恒定而不會產(chan)生(sheng)(sheng)感生(sheng)(sheng)電流；由(you)(you)于在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)進入區和(he)(he)離開(kai)(kai)區同時產(chan)生(sheng)(sheng)反向的(de)(de)感生(sheng)(sheng)渦流磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)，從(cong)(cong)而減弱了單(dan)一方(fang)向感生(sheng)(sheng)渦流磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)劇烈影響(xiang)。將(jiang)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)端部(bu)進行延伸(shen)(shen)之后，管(guan)(guan)(guan)端缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差(cha)異(yi)與管(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)似，僅存在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)進入區和(he)(he)離開(kai)(kai)區產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)感生(sheng)(sheng)渦流磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)，因此可采用(yong)管(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差(cha)異(yi)消(xiao)除方(fang)法(fa)進一步處理。
圖5-22所示為含有延伸(shen)導磁極(ji)靴(xue)的(de)鋼管(guan)自動化(hua)(hua)漏磁檢測(ce)設(she)備，主要包括雙層(ceng)磁化(hua)(hua)線(xian)圈、管(guan)頭(tou)延伸(shen)極(ji)靴(xue)、管(guan)尾延伸(shen)極(ji)靴(xue)、磁化(hua)(hua)回路以及探頭(tou)陣(zhen)列等。
當鋼管(guan)管(guan)頭(tou)進入檢(jian)測(ce)區域時，管(guan)頭(tou)與管(guan)頭(tou)導磁(ci)(ci)延(yan)伸極靴形成對接(jie)(jie)，此時磁(ci)(ci)化線圈內部(bu)鐵(tie)磁(ci)(ci)性物質(zhi)總(zong)量變(bian)化緩(huan)慢，線圈的(de)磁(ci)(ci)通總(zong)量基(ji)本保持不(bu)變(bian)，從而極大地削(xue)弱了(le)磁(ci)(ci)化線圈中(zhong)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)感生(sheng)(sheng)電流(liu)，如圖5-23所示。同樣，當不(bu)銹鋼管(guan)管(guan)尾(wei)(wei)離開檢(jian)測(ce)區域時，其與管(guan)尾(wei)(wei)導磁(ci)(ci)延(yan)伸極靴對接(jie)(jie)，此時，磁(ci)(ci)化線圈中(zhong)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)感生(sheng)(sheng)電流(liu)也將大大削(xue)弱，如圖5-24所示。
對(dui)不銹鋼(gang)管(guan)(guan)整體(ti)同尺寸缺陷(xian)產生(sheng)的(de)(de)漏磁(ci)場強度(du)差異而言(yan)，感(gan)生(sheng)磁(ci)場對(dui)鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)端(duan)缺陷(xian)漏磁(ci)場的(de)(de)影響(xiang)遠大于(yu)管(guan)(guan)體(ti)。一(yi)方面，由于(yu)管(guan)(guan)端(duan)進(jin)入和(he)離開磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)時，劇(ju)烈的(de)(de)磁(ci)通量變化(hua)會在(zai)線(xian)圈(quan)中產生(sheng)較大的(de)(de)感(gan)生(sheng)電(dian)流；另一(yi)方面，由于(yu)僅在(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)進(jin)入區或者離開區產生(sheng)單一(yi)方向的(de)(de)感(gan)生(sheng)渦(wo)流，相應的(de)(de)感(gan)生(sheng)磁(ci)場將在(zai)管(guan)(guan)頭減弱(ruo)并在(zai)管(guan)(guan)尾增(zeng)強缺陷(xian)漏磁(ci)場。施加延伸極靴后將鋼(gang)管(guan)(guan)端(duan)部的(de)(de)電(dian)磁(ci)感(gan)應作用轉移(yi)到延伸區，從(cong)而可有效削弱(ruo)感(gan)生(sheng)磁(ci)場對(dui)鋼(gang)管(guan)(guan)端(duan)部缺陷(xian)漏磁(ci)場的(de)(de)影響(xiang)。
建立EMT-P48／180 不銹鋼管(guan)高速漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)檢測(ce)系(xi)統，如圖5-25所示(shi)(shi)。鋼管(guan)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)檢測(ce)系(xi)統包括輸(shu)(shu)送輥(gun)(gun)道、磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)電(dian)源(yuan)、磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)和探頭信號系(xi)統等(deng)。圖5-26所示(shi)(shi)為(wei)(wei)輸(shu)(shu)送輥(gun)(gun)道，在變壓器控制下實現變速輸(shu)(shu)出(chu)。圖5-27所示(shi)(shi)的磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)電(dian)源(yuan)具(ju)有恒(heng)(heng)壓和恒(heng)(heng)流(liu)兩種(zhong)功能模(mo)式(shi)，當采用恒(heng)(heng)壓模(mo)式(shi)時(shi)，磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)中(zhong)通過(guo)的電(dian)流(liu)為(wei)(wei)初(chu)始磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)電(dian)流(liu)與線(xian)(xian)(xian)圈(quan)感生電(dian)流(liu)疊(die)加(jia)之(zhi)和；如將磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)電(dian)源(yuan)設置為(wei)(wei)恒(heng)(heng)流(liu)模(mo)式(shi)，電(dian)源(yuan)內部的穩流(liu)模(mo)塊(kuai)電(dian)路將對線(xian)(xian)(xian)圈(quan)感生電(dian)流(liu)進行補(bu)償，從(cong)而保(bao)證(zheng)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)中(zhong)通過(guo)的電(dian)流(liu)值(zhi)始終保(bao)持不變。磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)的內徑、外徑和厚度分別為(wei)(wei)400mm、800mm和300mm，線(xian)(xian)(xian)圈(quan)總(zong)匝(za)數(shu)為(wei)(wei)5000匝(za)。圖5-28所示(shi)(shi)為(wei)(wei)探頭系(xi)統，實現鋼管(guan)周(zhou)向360°全覆蓋檢測(ce)。
首先，分析磁(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)圈(quan)中產生的感生電流(liu)與鋼管(guan)(guan)(guan)運動(dong)速度關系。將磁(ci)化(hua)(hua)(hua)電源設(she)置(zhi)為恒壓模式，電壓設(she)定為20V，當磁(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)圈(quan)中沒有鋼管(guan)(guan)(guan)時(shi)，線(xian)圈(quan)內(nei)(nei)部(bu)電流(liu)為19A。管(guan)(guan)(guan)端(duan)缺陷(xian)漏磁(ci)場差(cha)異(yi)測試樣(yang)管(guan)(guan)(guan)如(ru)圖(tu)5-29所(suo)示，在樣(yang)管(guan)(guan)(guan)兩(liang)端(duan)及(ji)中部(bu)刻制(zhi)三個(ge)尺寸(cun)相同的圓(yuan)環缺陷(xian)。如(ru)圖(tu)5-26所(suo)示，利用變頻輸送輥道(dao)驅(qu)動(dong)鋼管(guan)(guan)(guan)分別以速度1.0m／s、1.3m／1.61.9m2.2m/s、2.5m／s通(tong)過漏磁(ci)檢測設(she)備。當鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)體和管(guan)(guan)(guan)尾分別通(tong)過磁(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)圈(quan)時(shi)，測量線(xian)圈(quan)中通(tong)過的電流(liu)值，獲(huo)得磁(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)圈(quan)內(nei)(nei)部(bu)通(tong)過電流(liu)與運行速度關系曲(qu)線(xian)，如(ru)圖(tu)5-30所(suo)示。
從圖5-30中(zhong)可以看出，當不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)不(bu)同部(bu)(bu)位運(yun)動(dong)至磁化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)中(zhong)時(shi)，磁化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)內部(bu)(bu)通(tong)(tong)(tong)過(guo)電流(liu)幅值差(cha)異較(jiao)大：管(guan)尾處線(xian)圈(quan)內部(bu)(bu)電流(liu)最大，管(guan)體(ti)次之(zhi)，管(guan)頭最弱；并且(qie)，隨著鋼(gang)管(guan)運(yun)行(xing)速度不(bu)斷(duan)提升，管(guan)頭處線(xian)圈(quan)內部(bu)(bu)電流(liu)不(bu)斷(duan)減小，管(guan)體(ti)基本不(bu)變，管(guan)尾處電流(liu)不(bu)斷(duan)增加，試(shi)驗結(jie)果與圖5-18所示(shi)的仿真結(jie)論吻合。鋼(gang)管(guan)在進(jin)入(ru)和離開(kai)磁化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)磁通(tong)(tong)(tong)總(zong)量發生(sheng)劇烈變化(hua)(hua)而(er)在其(qi)中(zhong)產生(sheng)感(gan)(gan)生(sheng)電流(liu)。當管(guan)體(ti)通(tong)(tong)(tong)過(guo)磁化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)時(shi)，由于線(xian)圈(quan)中(zhong)磁通(tong)(tong)(tong)量基本不(bu)變而(er)無感(gan)(gan)生(sheng)電流(liu)產生(sheng)。
進一(yi)步分析感生磁場對(dui)缺(que)(que)陷(xian)漏磁場的影(ying)響。在恒(heng)壓模(mo)式下，對(dui)處(chu)于(yu)管頭(tou)、管體和管尾(wei)的圓環缺(que)(que)陷(xian)進行檢(jian)(jian)測，當鋼管運(yun)行速度為1.0m／s時(shi)檢(jian)(jian)測信號如(ru)圖5-31所示。從(cong)圖中可(ke)以看出(chu)，不同(tong)位置處(chu)的圓環缺(que)(que)陷(xian)產生的信號幅值不同(tong)，其中管尾(wei)處(chu)缺(que)(que)陷(xian)幅值最(zui)大，管體次之，管頭(tou)處(chu)缺(que)(que)陷(xian)信號最(zui)小。
在(zai)恒壓模式下(xia)，同尺(chi)寸缺(que)陷(xian)多樣(yang)(yang)漏磁(ci)(ci)場(chang)產生源包括(kuo)磁(ci)(ci)化(hua)線圈中(zhong)產生的(de)感(gan)生電(dian)(dian)流和(he)鋼(gang)管中(zhong)的(de)感(gan)生渦流。為單(dan)獨(du)分(fen)析鋼(gang)管中(zhong)感(gan)生渦流對(dui)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)的(de)影響，可將磁(ci)(ci)化(hua)電(dian)(dian)源設置為恒流模式以消除磁(ci)(ci)化(hua)線圈感(gan)生電(dian)(dian)流的(de)影響。分(fen)別在(zai)恒壓和(he)恒流兩種(zhong)模式下(xia)對(dui)樣(yang)(yang)管缺(que)陷(xian)進(jin)行檢(jian)測，樣(yang)(yang)管分(fen)別以速度1.0m／s、1.3m／1.6m／s、1.9m／s、2.2m／s和(he)2.5m／s通過檢(jian)測設備并記錄缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)信號(hao)幅(fu)值，最終獲得不同位置圓環缺(que)陷(xian)檢(jian)測信號(hao)幅(fu)值與運行速度的(de)關系(xi)曲(qu)線，如圖5-32所(suo)示。
從(cong)圖5-32中(zhong)可以看出(chu)，當磁(ci)化電源(yuan)設(she)置為(wei)恒(heng)壓模(mo)式時(shi)，管(guan)尾(wei)缺陷(xian)信號(hao)最(zui)強，管(guan)體次之(zhi)(zhi)，管(guan)頭(tou)缺陷(xian)信號(hao)最(zui)弱；隨著檢測速(su)度(du)的提高，管(guan)頭(tou)缺陷(xian)信號(hao)幅值(zhi)不斷減弱，管(guan)體基本不變，管(guan)尾(wei)逐(zhu)漸(jian)(jian)增(zeng)加，三者幅值(zhi)差異逐(zhu)漸(jian)(jian)增(zeng)大(da)。將磁(ci)化電源(yuan)設(she)置為(wei)恒(heng)流模(mo)式消除磁(ci)化線圈感生(sheng)(sheng)電流影響之(zhi)(zhi)后，同樣，管(guan)尾(wei)缺陷(xian)信號(hao)最(zui)強，管(guan)體其次，管(guan)頭(tou)最(zui)弱。當鋼管(guan)運行(xing)速(su)度(du)相同時(shi)，與恒(heng)壓模(mo)式相比，不同位置缺陷(xian)在恒(heng)流模(mo)式下產生(sheng)(sheng)的檢測信號(hao)差異更小。
從圖5-32中還可以看出(chu)，感(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)在管(guan)(guan)端引(yin)起(qi)的缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)差異(yi)(yi)遠(yuan)大于管(guan)(guan)體(ti)；線(xian)圈(quan)感(gan)生(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)磁(ci)(ci)場(chang)引(yin)起(qi)的管(guan)(guan)端缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)差異(yi)(yi)大于鋼(gang)管(guan)(guan)感(gan)生(sheng)(sheng)渦流(liu)(liu)磁(ci)(ci)場(chang)；在管(guan)(guan)體(ti)處(chu)磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)中幾乎(hu)不產生(sheng)(sheng)感(gan)生(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)，管(guan)(guan)體(ti)缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)差異(yi)(yi)源主要來自不銹鋼(gang)管(guan)(guan)中產生(sheng)(sheng)的感(gan)生(sheng)(sheng)渦流(liu)(liu)。
根據圖5-22所示的設備方案制作了相應的管端延(yan)伸(shen)導磁極(ji)(ji)靴(xue)，如圖5-33所示。將延(yan)伸(shen)極(ji)(ji)靴(xue)固(gu)定(ding)在(zai)橫向(xiang)磁化(hua)線圈上(shang)，在(zai)完(wan)全相同的條件下進行測試，獲得在(zai)恒壓模(mo)式(shi)下磁化(hua)線圈內部通過電流(liu)與運行速度的關(guan)系(xi)曲線，如圖5-34所示。
從圖(tu)5-34中(zhong)可以(yi)看出，磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)電流(liu)(liu)幅(fu)值變化(hua)(hua)規律與未(wei)施(shi)加(jia)延伸極(ji)靴時相(xiang)同，仍然是(shi)管(guan)(guan)頭(tou)處電流(liu)(liu)幅(fu)值最小，管(guan)(guan)體基本不變，而管(guan)(guan)尾(wei)處電流(liu)(liu)幅(fu)值最大(da)(da)，并且隨著運行速度的(de)增加(jia)，差(cha)異(yi)逐(zhu)漸增大(da)(da)。但(dan)是(shi)，延伸極(ji)靴極(ji)大(da)(da)地削弱了磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)中(zhong)產生的(de)感生電流(liu)(liu)，與未(wei)施(shi)加(jia)延伸極(ji)靴相(xiang)比，當運行速度為2.5m／s時，管(guan)(guan)頭(tou)處線(xian)圈(quan)電流(liu)(liu)由10.2A上(shang)升(sheng)至(zhi)16.2A，管(guan)(guan)尾(wei)處線(xian)圈(quan)電流(liu)(liu)由25.8A降為21.9A。
同樣，將磁化電(dian)源(yuan)設置為(wei)恒(heng)(heng)壓和恒(heng)(heng)流兩種模式，在(zai)施(shi)加延伸極靴(xue)的(de)情況(kuang)下，對(dui)樣管上不同位置圓環缺陷進行(xing)檢(jian)測，獲得相應漏磁檢(jian)測信號幅值與運行(xing)速度(du)的(de)關(guan)系曲線，如圖(tu)5-35所(suo)示(shi)。
從(cong)圖5-35中可以看出，一方面，施(shi)加延伸(shen)極靴之后(hou)缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)信號變化(hua)規律與未施(shi)加極靴時相同(tong)。感生磁(ci)(ci)(ci)(ci)場造成(cheng)管(guan)(guan)(guan)尾圓環(huan)缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)信號強度最(zui)高，管(guan)(guan)(guan)體(ti)次之，而管(guan)(guan)(guan)頭(tou)缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)信號強度最(zui)低(di)，并且磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈感生電(dian)流對(dui)管(guan)(guan)(guan)端缺(que)陷檢(jian)測信號的影響(xiang)大于(yu)(yu)鋼管(guan)(guan)(guan)中的感生渦流。另一方面，由(you)于(yu)(yu)延伸(shen)導(dao)磁(ci)(ci)(ci)(ci)極靴的作用(yong)，感生磁(ci)(ci)(ci)(ci)場對(dui)端部缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場的影響(xiang)由(you)鋼管(guan)(guan)(guan)本體(ti)轉(zhuan)移到延伸(shen)極靴上(shang)，從(cong)而有效削弱了(le)管(guan)(guan)(guan)端缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)信號差異。此外，由(you)于(yu)(yu)延伸(shen)極靴降低(di)了(le)整(zheng)個磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)回路的磁(ci)(ci)(ci)(ci)阻，故從(cong)整(zheng)體(ti)上(shang)增強了(le)所有缺(que)陷的漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)信號幅值。
為(wei)分析比較延(yan)(yan)伸(shen)導磁(ci)(ci)(ci)極靴(xue)(xue)的(de)(de)缺陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異(yi)消除(chu)(chu)效果，分別計算(suan)不同(tong)運行(xing)速度(du)下(xia)鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)端(duan)圓環缺陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)檢測(ce)信(xin)號的(de)(de)幅值差異(yi)，見表(biao)5-1。從表(biao)中可(ke)以看出(chu)，延(yan)(yan)伸(shen)極靴(xue)(xue)可(ke)有(you)效消除(chu)(chu)感生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)引起(qi)的(de)(de)同(tong)尺寸缺陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異(yi)。當鋼管(guan)(guan)(guan)運行(xing)速度(du)為(wei)2.5m／s時(shi)，磁(ci)(ci)(ci)化電源設(she)置為(wei)恒流模(mo)式(shi)并(bing)施(shi)加延(yan)(yan)伸(shen)極靴(xue)(xue)時(shi)，感生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)引起(qi)的(de)(de)不同(tong)位置同(tong)尺寸缺陷檢測(ce)信(xin)號差異(yi)為(wei)0.45dB，已能(neng)滿足鋼管(guan)(guan)(guan)檢測(ce)要求。因此，在不銹鋼管(guan)(guan)(guan)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢測(ce)過(guo)程中，可(ke)根據鋼管(guan)(guan)(guan)外徑(jing)制作對(dui)應尺寸的(de)(de)延(yan)(yan)伸(shen)導磁(ci)(ci)(ci)極靴(xue)(xue)，從而可(ke)消除(chu)(chu)由于感生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)帶來的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)端(duan)缺陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異(yi)。
當不銹鋼管(guan)管(guan)體(ti)通(tong)過(guo)磁(ci)(ci)化線圈時(shi)，缺(que)(que)陷漏磁(ci)(ci)場(chang)差(cha)異(yi)(yi)主要(yao)受鋼管(guan)感(gan)生渦流(liu)(liu)磁(ci)(ci)場(chang)的影響。由于(yu)進(jin)入區感(gan)生渦流(liu)(liu)磁(ci)(ci)場(chang)與原始磁(ci)(ci)化場(chang)方(fang)向相反(fan)，而在(zai)離開區兩者方(fang)向相同，因此感(gan)生渦流(liu)(liu)造(zao)成(cheng)磁(ci)(ci)化場(chang)分(fen)布不均勻，進(jin)而引起缺(que)(que)陷漏磁(ci)(ci)場(chang)差(cha)異(yi)(yi)。
為(wei)消(xiao)(xiao)除(chu)(chu)感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場引起的(de)(de)管(guan)體同尺寸缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)場差異(yi)，以(yi)圓環(huan)作為(wei)標(biao)定信(xin)號(hao)源對陣列傳(chuan)感(gan)單元增(zeng)(zeng)(zeng)益進行(xing)修正，樣(yang)管(guan)如(ru)圖(tu)5-36所(suo)示(shi)。檢(jian)測信(xin)號(hao)系統(tong)共32個通(tong)(tong)道(dao)，初始(shi)采集時各(ge)(ge)通(tong)(tong)道(dao)增(zeng)(zeng)(zeng)益統(tong)一(yi)設(she)置為(wei)200，如(ru)圖(tu)5-37所(suo)示(shi)。當樣(yang)管(guan)以(yi)速度(du)1.0m／s通(tong)(tong)過檢(jian)測探(tan)頭時，獲(huo)得編號(hao)25～32八個通(tong)(tong)道(dao)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)波形，如(ru)圖(tu)5-38所(suo)示(shi)，其中每一(yi)條曲(qu)(qu)線代表(biao)一(yi)個通(tong)(tong)道(dao)。從圖(tu)中可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)(chu)，標(biao)定圓環(huan)在各(ge)(ge)傳(chuan)感(gan)單元中產生(sheng)的(de)(de)漏磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)幅值(zhi)不同。進一(yi)步(bu)，將目標(biao)信(xin)號(hao)幅值(zhi)Vs設(she)置為(wei)90，根據式（5-12）算(suan)法獲(huo)得各(ge)(ge)通(tong)(tong)道(dao)的(de)(de)修正參數，如(ru)圖(tu)5-39所(suo)示(shi)。將標(biao)定圓環(huan)再次以(yi)相同速度(du)通(tong)(tong)過橫向檢(jian)測系統(tong)時獲(huo)得如(ru)圖(tu)5-40所(suo)示(shi)的(de)(de)檢(jian)測信(xin)號(hao)，其中一(yi)條曲(qu)(qu)線為(wei)一(yi)個通(tong)(tong)道(dao)。從圖(tu)中可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)(chu)，經過增(zeng)(zeng)(zeng)益修正之(zhi)后，各(ge)(ge)通(tong)(tong)道(dao)之(zhi)間(jian)的(de)(de)缺陷(xian)信(xin)號(hao)差異(yi)基(ji)本得到消(xiao)(xiao)除(chu)(chu)。
當不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)通過磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈時會產(chan)生兩種電(dian)(dian)(dian)磁(ci)感(gan)應現象：一(yi)方面，鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)電(dian)(dian)(dian)介(jie)(jie)質切割磁(ci)力(li)線(xian)而(er)(er)產(chan)生感(gan)生渦流；另一(yi)方面，磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈由于內(nei)部鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)磁(ci)介(jie)(jie)質總量發生變化(hua)(hua)而(er)(er)產(chan)生感(gan)生電(dian)(dian)(dian)流。鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)感(gan)生渦流和線(xian)圈感(gan)生電(dian)(dian)(dian)流產(chan)生的(de)磁(ci)場(chang)會改變磁(ci)化(hua)(hua)場(chang)的(de)強度與分布，進一(yi)步(bu)改變鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)磁(ci)化(hua)(hua)狀態，最(zui)終導致不(bu)(bu)同(tong)位置的(de)同(tong)尺寸(cun)缺(que)陷(xian)產(chan)生不(bu)(bu)同(tong)的(de)漏磁(ci)場(chang)。可得出(chu)以下結論：
1. 不銹(xiu)鋼管電(dian)介質通(tong)過磁化線圈時，在(zai)進入(ru)區內形(xing)成與原始磁化電(dian)流方向(xiang)相反的感生(sheng)渦流；在(zai)離開區形(xing)成與原始磁化電(dian)流方向(xiang)相同(tong)的感生(sheng)渦流；在(zai)中間區域基(ji)本(ben)沒有(you)感生(sheng)渦流產生(sheng)。
2. 當不銹鋼管(guan)管(guan)頭進(jin)(jin)入(ru)磁化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)(quan)(quan)中(zhong)(zhong)形成與(yu)原(yuan)始磁化(hua)(hua)電(dian)流方向(xiang)相(xiang)(xiang)反的感生(sheng)電(dian)流；隨著鋼管(guan)進(jin)(jin)一步深(shen)入(ru)磁化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)，當管(guan)體通過磁化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)(quan)(quan)中(zhong)(zhong)無感生(sheng)電(dian)流產生(sheng)；當管(guan)尾(wei)離開(kai)磁化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)(quan)(quan)中(zhong)(zhong)無感生(sheng)電(dian)流產生(sheng)；當管(guan)尾(wei)離開(kai)磁化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)(quan)(quan)中(zhong)(zhong)產生(sheng)與(yu)原(yuan)始磁化(hua)(hua)電(dian)流方向(xiang)相(xiang)(xiang)同的感生(sheng)電(dian)流。
3. 管(guan)體同(tong)(tong)尺寸缺陷漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差(cha)異(yi)主(zhu)要來自鋼(gang)管(guan)內(nei)部的感(gan)生(sheng)渦流(liu)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的影(ying)響。在進(jin)入區，感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)與原始磁(ci)(ci)化場(chang)(chang)(chang)方向(xiang)相(xiang)反；在離(li)開區，感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)與原始磁(ci)(ci)化場(chang)(chang)(chang)方向(xiang)相(xiang)同(tong)(tong)。從而使得鋼(gang)管(guan)離(li)開區磁(ci)(ci)感(gan)應強度(du)高于進(jin)入區，最終(zhong)導致(zhi)位于離(li)開區的缺陷漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強度(du)高于進(jin)入區的缺陷漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強度(du)。
4. 管(guan)端同(tong)(tong)尺(chi)寸(cun)缺(que)陷漏磁(ci)(ci)場(chang)差異(yi)同(tong)(tong)時受到鋼(gang)管(guan)內(nei)部(bu)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦流和(he)(he)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流的(de)影響。當鋼(gang)管(guan)管(guan)頭進入磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)時，鋼(gang)管(guan)內(nei)部(bu)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦流和(he)(he)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)磁(ci)(ci)場(chang)均與原(yuan)始磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)方向相反，從(cong)而降(jiang)低(di)了鋼(gang)管(guan)管(guan)頭磁(ci)(ci)感(gan)應強度(du)；當管(guan)尾離開磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)時，鋼(gang)管(guan)內(nei)部(bu)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦流和(he)(he)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)磁(ci)(ci)場(chang)均與原(yuan)始磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)方向相同(tong)(tong)，從(cong)而增(zeng)強了管(guan)尾磁(ci)(ci)感(gan)應強度(du)。最終，感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)導致位于鋼(gang)管(guan)管(guan)頭、管(guan)體和(he)(he)管(guan)尾處的(de)同(tong)(tong)尺(chi)寸(cun)缺(que)陷形成(cheng)了依(yi)次增(zeng)加(jia)的(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)強度(du)。
5. 為(wei)實現高(gao)速運行(xing)時不銹鋼管同尺(chi)(chi)寸缺陷(xian)的(de)一致性(xing)檢(jian)測與評價，基于陣列傳感(gan)單元增益修正(zheng)和延伸導磁(ci)極靴的(de)檢(jian)測方法可(ke)消除同尺(chi)(chi)寸缺陷(xian)漏磁(ci)場差異，使得(de)同尺(chi)(chi)寸缺陷(xian)在管體和管端處產生相(xiang)同的(de)漏磁(ci)檢(jian)測信號。
6. 此(ci)外，在(zai)研究磁化(hua)(hua)線(xian)圈內(nei)部感(gan)生電(dian)(dian)流形成機制及變化(hua)(hua)規律(lv)的(de)(de)(de)基礎上，可(ke)采取(qu)在(zai)管(guan)頭處提(ti)(ti)前增加(jia)磁化(hua)(hua)電(dian)(dian)流并(bing)在(zai)管(guan)尾處提(ti)(ti)前減小磁化(hua)(hua)電(dian)(dian)流的(de)(de)(de)控制方(fang)式，用于抵消(xiao)線(xian)圈中的(de)(de)(de)感(gan)生電(dian)(dian)流，從而可(ke)有效(xiao)提(ti)(ti)高(gao)磁化(hua)(hua)電(dian)(dian)流的(de)(de)(de)穩定性。
