在不銹鋼管高速漏磁檢測實施過程中，感生磁場引起了不(bu)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(yi)、管體漏磁場差異消除方法(fa)
不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)橫向缺(que)陷漏磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)系統主要由穿過式磁(ci)(ci)化線圈和(he)位于(yu)線圈內(nei)(nei)部(bu)的(de)(de)探(tan)頭(tou)陣(zhen)(zhen)列組成。在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)通過檢(jian)測(ce)系統時(shi)，探(tan)頭(tou)陣(zhen)(zhen)列中(zhong)某一(yi)個傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)單元(yuan)對局部(bu)缺(que)陷的(de)(de)掃(sao)查具有隨機(ji)性，因此(ci)必(bi)須保證探(tan)頭(tou)中(zhong)所有傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)單元(yuan)掃(sao)查同(tong)尺寸缺(que)陷時(shi)獲得相(xiang)同(tong)的(de)(de)檢(jian)測(ce)信(xin)號。當鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)高(gao)速(su)運行時(shi)，感(gan)(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)會使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)磁(ci)(ci)化狀態呈(cheng)現不均勻，離開(kai)區(qu)(qu)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)強(qiang)(qiang)度(du)大于(yu)進入區(qu)(qu)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)強(qiang)(qiang)度(du)。如圖5-18所示，檢(jian)測(ce)區(qu)(qu)域(yu)內(nei)(nei)依次分(fen)布(bu)四(si)個尺寸相(xiang)同(tong)的(de)(de)橫向缺(que)陷，其中(zhong)C2和(he)C21位于(yu)進入區(qu)(qu)，和(he)位于(yu)離開(kai)區(qu)(qu)。當鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)運行速(su)度(du)較低時(shi)，感(gan)(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)對鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)磁(ci)(ci)化狀態的(de)(de)影響可以忽(hu)略。此(ci)時(shi)，磁(ci)(ci)化場(chang)關于(yu)線圈中(zhong)心對稱(cheng)分(fen)布(bu)，檢(jian)測(ce)區(qu)(qu)域(yu)內(nei)(nei)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)強(qiang)(qiang)度(du)差異較小，C2、C21、C22和(he)C23生的(de)(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)強(qiang)(qiang)度(du)B2、B21、B22和(he)B23基本相(xiang)同(tong)。
隨著檢測速度的(de)(de)不斷提高，不銹鋼管離(li)開(kai)區(qu)(qu)磁感應強度逐漸大(da)(da)于(yu)進入區(qu)(qu)，從而導致位于(yu)離(li)開(kai)區(qu)(qu)的(de)(de)缺陷(xian)漏(lou)磁場強度大(da)(da)于(yu)位于(yu)進入區(qu)(qu)的(de)(de)缺陷(xian)漏(lou)磁場強度，感生(sheng)磁(ci)(ci)場造成處于不同(tong)(tong)空間位(wei)置對應傳感器單(dan)元(yuan)檢測到了不一致(zhi)的(de)缺陷漏磁(ci)(ci)場信號。消(xiao)除(chu)(chu)管體缺陷漏磁(ci)(ci)場差(cha)異(yi)有兩(liang)種途(tu)徑：一方面，可以通過消(xiao)除(chu)(chu)鋼(gang)管中的(de)感生(sheng)渦(wo)流來(lai)消(xiao)除(chu)(chu)磁(ci)(ci)化(hua)狀(zhuang)態的(de)差(cha)異(yi)；另一方面，還可采取(qu)修(xiu)正傳感單(dan)元(yuan)的(de)增益使(shi)檢測信號達到一致(zhi)。由于鋼(gang)管內(nei)產生(sheng)的(de)感生(sheng)渦(wo)流無法消(xiao)除(chu)(chu)，為此，提(ti)出(chu)通過修(xiu)正陣(zhen)列傳感單(dan)元(yuan)增益來(lai)消(xiao)除(chu)(chu)同(tong)(tong)尺寸缺陷產生(sheng)的(de)漏磁(ci)(ci)信號差(cha)異(yi)，如圖(tu)5-19所(suo)示。
在(zai)不銹鋼管(guan)中部刻制標(biao)定圓(yuan)環(huan)作(zuo)為(wei)標(biao)定信號的(de)管(guan)體漏磁場(chang)差異消除(chu)方法示意圖源，將鋼管(guan)以穩定速度依次通(tong)過n個檢(jian)測傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)單元(yuan)S1、S2、S，時，圓(yuan)環(huan)產生的(de)漏磁場(chang)信號分別(bie)為(wei)設陣(zhen)列(lie)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)單元(yuan)增益(yi)修(xiu)正(zheng)(zheng)參(can)數(shu)分別(bie)為(wei)a1、a2、、a;、、an,且Vs為(wei)標(biao)定參(can)考(kao)幅0"SA值。進一步(bu)可獲得(de)陣(zhen)列(lie)傳(chuan)感(gan)(gan)單元(yuan)增益(yi)修(xiu)正(zheng)(zheng)參(can)數(shu)。
在(zai)基于陣(zhen)列(lie)傳(chuan)(chuan)感單(dan)(dan)元(yuan)增益修正(zheng)的(de)管體漏磁場(chang)差(cha)異(yi)(yi)消除(chu)方法中(zhong)，刻制有(you)標定(ding)(ding)圓(yuan)環的(de)鋼(gang)管以(yi)穩定(ding)(ding)速(su)度(du)通過檢(jian)測探頭時，標定(ding)(ding)信號(hao)源具有(you)單(dan)(dan)一(yi)(yi)性并(bing)能(neng)夠一(yi)(yi)次性遍(bian)歷每個傳(chuan)(chuan)感器單(dan)(dan)元(yuan)。由(you)于感生渦(wo)流(liu)磁場(chang)的(de)作用(yong)使得管體形成(cheng)了非均勻(yun)的(de)磁感應強(qiang)度(du)，從而導致圓(yuan)環在(zai)經過不同(tong)(tong)傳(chuan)(chuan)感器單(dan)(dan)元(yuan)時產生的(de)漏磁信號(hao)幅值存在(zai)差(cha)異(yi)(yi)。在(zai)對自然(ran)管進行檢(jian)測之前，先(xian)利用(yong)帶有(you)標定(ding)(ding)圓(yuan)環的(de)樣管對傳(chuan)(chuan)感器單(dan)(dan)元(yuan)增益進行修正(zheng)，并(bing)且(qie)必須保證鋼(gang)管檢(jian)測速(su)度(du)與標定(ding)(ding)速(su)度(du)相同(tong)(tong)。最終，采用(yong)標定(ding)(ding)圓(yuan)環作為勵磁源來修正(zheng)傳(chuan)(chuan)感器單(dan)(dan)元(yuan)的(de)增益，可有(you)效消除(chu)同(tong)(tong)尺寸缺(que)陷(xian)在(zai)管體不同(tong)(tong)位置(zhi)處產生的(de)檢(jian)測信號(hao)差(cha)異(yi)(yi)。
二、管端漏磁場差(cha)異消除方法
感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場對鋼(gang)管(guan)管(guan)端(duan)(duan)(duan)磁(ci)(ci)化狀態的(de)(de)影(ying)響主要來自鋼(gang)管(guan)中產生(sheng)的(de)(de)感(gan)生(sheng)渦流(liu)(liu)和(he)磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)產生(sheng)的(de)(de)感(gan)生(sheng)電流(liu)(liu)，因此，消(xiao)除(chu)管(guan)端(duan)(duan)(duan)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場差異(yi)包括兩個方面(mian)內容：一(yi)方面(mian)需要消(xiao)除(chu)當(dang)鋼(gang)管(guan)端(duan)(duan)(duan)部進(jin)入和(he)離開磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)時(shi)由于磁(ci)(ci)通量劇烈(lie)變(bian)化而在(zai)線(xian)圈(quan)中產生(sheng)的(de)(de)感(gan)生(sheng)電流(liu)(liu)；另一(yi)方面(mian)需要消(xiao)除(chu)當(dang)鋼(gang)管(guan)端(duan)(duan)(duan)部與磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)耦合(he)時(shi)僅存(cun)在(zai)單一(yi)方向感(gan)生(sheng)渦流(liu)(liu)磁(ci)(ci)場的(de)(de)影(ying)響。
感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)會引(yin)起鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)管(guan)端(duan)(duan)磁(ci)化(hua)(hua)狀態發生(sheng)(sheng)(sheng)變化(hua)(hua)，進(jin)(jin)一(yi)步導致(zhi)位于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)管(guan)頭(tou)、管(guan)體(ti)和(he)管(guan)尾(wei)的(de)(de)(de)(de)具(ju)有(you)相同(tong)尺寸的(de)(de)(de)(de)缺(que)陷(xian)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)不同(tong)的(de)(de)(de)(de)漏磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)強(qiang)度。如(ru)圖5-20所示(shi)，在(zai)(zai)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)作用下，位于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)管(guan)頭(tou)、管(guan)體(ti)和(he)管(guan)尾(wei)處(chu)的(de)(de)(de)(de)缺(que)陷(xian)C1C2和(he)C3產(chan)(chan)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)漏磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)Bc1、Bc2和(he)Bc3的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度依次增大，為消(xiao)除(chu)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)引(yin)起的(de)(de)(de)(de)管(guan)端(duan)(duan)漏磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)差異，將感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響由鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)本體(ti)轉(zhuan)移(yi)到延(yan)伸(shen)(shen)區(qu)內(nei)。如(ru)圖5-21所示(shi)，在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)端(duan)(duan)部(bu)(bu)補充鐵(tie)磁(ci)性物質(zhi)，使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)整(zheng)體(ti)長度向兩端(duan)(duan)延(yan)伸(shen)(shen)，從(cong)而在(zai)(zai)端(duan)(duan)部(bu)(bu)發生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)電磁(ci)感(gan)(gan)應現(xian)象將轉(zhuan)移(yi)到延(yan)伸(shen)(shen)區(qu)內(nei)。由于(yu)延(yan)伸(shen)(shen)區(qu)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)，當鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)端(duan)(duan)部(bu)(bu)進(jin)(jin)入和(he)離開(kai)磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時，磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)內(nei)部(bu)(bu)磁(ci)介質(zhi)總(zong)量已基本進(jin)(jin)入穩(wen)定狀態，線(xian)圈(quan)(quan)磁(ci)通量保持恒定而不會產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)；由于(yu)在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)進(jin)(jin)入區(qu)和(he)離開(kai)區(qu)同(tong)時產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)反向的(de)(de)(de)(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)，從(cong)而減弱(ruo)了(le)單(dan)一(yi)方向感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)劇烈(lie)影(ying)響。將鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)端(duan)(duan)部(bu)(bu)進(jin)(jin)行(xing)延(yan)伸(shen)(shen)之后，管(guan)端(duan)(duan)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)差異與管(guan)體(ti)相似，僅存在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)進(jin)(jin)入區(qu)和(he)離開(kai)區(qu)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)，因此(ci)可采用管(guan)體(ti)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)差異消(xiao)除(chu)方法進(jin)(jin)一(yi)步處(chu)理。
圖5-22所示為含有延伸(shen)(shen)(shen)導磁(ci)極(ji)靴(xue)的鋼(gang)管自動化(hua)(hua)漏(lou)磁(ci)檢(jian)測設備，主要包括雙層磁(ci)化(hua)(hua)線圈、管頭(tou)延伸(shen)(shen)(shen)極(ji)靴(xue)、管尾延伸(shen)(shen)(shen)極(ji)靴(xue)、磁(ci)化(hua)(hua)回路以及探頭(tou)陣列等。
當(dang)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)(tou)進入檢測區(qu)域時(shi)，管(guan)(guan)(guan)頭(tou)(tou)與管(guan)(guan)(guan)頭(tou)(tou)導磁(ci)延伸極(ji)靴形(xing)成對(dui)接(jie)，此時(shi)磁(ci)化線圈內部鐵(tie)磁(ci)性物質總(zong)(zong)量變(bian)化緩慢，線圈的(de)磁(ci)通總(zong)(zong)量基本保持(chi)不變(bian)，從而極(ji)大(da)地(di)削(xue)弱了磁(ci)化線圈中產生(sheng)的(de)感(gan)生(sheng)電流，如圖(tu)5-23所示(shi)。同樣，當(dang)不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)尾離開檢測區(qu)域時(shi)，其與管(guan)(guan)(guan)尾導磁(ci)延伸極(ji)靴對(dui)接(jie)，此時(shi)，磁(ci)化線圈中產生(sheng)的(de)感(gan)生(sheng)電流也將(jiang)大(da)大(da)削(xue)弱，如圖(tu)5-24所示(shi)。
對不銹鋼管(guan)(guan)整(zheng)體同尺寸缺陷(xian)(xian)產生(sheng)的漏磁(ci)場(chang)強度(du)差異而(er)言，感生(sheng)磁(ci)場(chang)對鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)端(duan)缺陷(xian)(xian)漏磁(ci)場(chang)的影(ying)響遠大于管(guan)(guan)體。一(yi)(yi)方面，由(you)于管(guan)(guan)端(duan)進(jin)入和離開(kai)磁(ci)化線(xian)(xian)圈時，劇烈的磁(ci)通量變化會在(zai)線(xian)(xian)圈中產生(sheng)較大的感生(sheng)電流；另一(yi)(yi)方面，由(you)于僅在(zai)鋼管(guan)(guan)進(jin)入區(qu)或者離開(kai)區(qu)產生(sheng)單一(yi)(yi)方向的感生(sheng)渦流，相應的感生(sheng)磁(ci)場(chang)將在(zai)管(guan)(guan)頭(tou)減弱并在(zai)管(guan)(guan)尾增強缺陷(xian)(xian)漏磁(ci)場(chang)。施加(jia)延伸(shen)極靴后將鋼管(guan)(guan)端(duan)部(bu)的電磁(ci)感應作用轉(zhuan)移到延伸(shen)區(qu)，從而(er)可有(you)效削弱感生(sheng)磁(ci)場(chang)對鋼管(guan)(guan)端(duan)部(bu)缺陷(xian)(xian)漏磁(ci)場(chang)的影(ying)響。
建立EMT-P48／180 不銹鋼(gang)管高(gao)速漏磁(ci)(ci)檢(jian)測系(xi)統(tong)，如圖(tu)(tu)5-25所示。鋼(gang)管漏磁(ci)(ci)檢(jian)測系(xi)統(tong)包括輸送輥道、磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電(dian)源、磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)和(he)探(tan)頭(tou)信號系(xi)統(tong)等。圖(tu)(tu)5-26所示為輸送輥道，在變(bian)(bian)壓(ya)器控制下實現(xian)變(bian)(bian)速輸出。圖(tu)(tu)5-27所示的磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電(dian)源具有恒壓(ya)和(he)恒流(liu)兩種功能模(mo)(mo)式，當采用恒壓(ya)模(mo)(mo)式時，磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)中通過(guo)的電(dian)流(liu)為初始磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電(dian)流(liu)與線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)感生電(dian)流(liu)疊(die)加之和(he)；如將磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電(dian)源設(she)置為恒流(liu)模(mo)(mo)式，電(dian)源內部的穩流(liu)模(mo)(mo)塊電(dian)路將對線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)感生電(dian)流(liu)進行(xing)補(bu)償，從而(er)保證(zheng)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)中通過(guo)的電(dian)流(liu)值始終保持不變(bian)(bian)。磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)的內徑(jing)(jing)、外徑(jing)(jing)和(he)厚度分別為400mm、800mm和(he)300mm，線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)總匝數為5000匝。圖(tu)(tu)5-28所示為探(tan)頭(tou)系(xi)統(tong)，實現(xian)鋼(gang)管周(zhou)向360°全(quan)覆蓋檢(jian)測。
首先，分(fen)析磁化線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)產生的(de)感生電(dian)(dian)流(liu)與鋼管(guan)(guan)(guan)運(yun)動速(su)(su)度關系。將磁化電(dian)(dian)源(yuan)設置(zhi)為恒壓(ya)模式，電(dian)(dian)壓(ya)設定為20V，當磁化線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)沒有鋼管(guan)(guan)(guan)時，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)內部電(dian)(dian)流(liu)為19A。管(guan)(guan)(guan)端缺陷(xian)漏(lou)磁場差異測試樣管(guan)(guan)(guan)如圖(tu)(tu)5-29所示，在樣管(guan)(guan)(guan)兩(liang)端及中(zhong)部刻制三個尺寸(cun)相同的(de)圓(yuan)環缺陷(xian)。如圖(tu)(tu)5-26所示，利(li)用變(bian)頻輸(shu)送輥道驅動鋼管(guan)(guan)(guan)分(fen)別以速(su)(su)度1.0m／s、1.3m／1.61.9m2.2m/s、2.5m／s通過(guo)漏(lou)磁檢測設備。當鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)體和管(guan)(guan)(guan)尾分(fen)別通過(guo)磁化線(xian)(xian)圈(quan)(quan)時，測量(liang)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)通過(guo)的(de)電(dian)(dian)流(liu)值，獲得(de)磁化線(xian)(xian)圈(quan)(quan)內部通過(guo)電(dian)(dian)流(liu)與運(yun)行速(su)(su)度關系曲線(xian)(xian)，如圖(tu)(tu)5-30所示。
從圖5-30中(zhong)可以(yi)看出，當(dang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)不(bu)(bu)同部(bu)(bu)位運(yun)動至磁化(hua)線(xian)圈(quan)中(zhong)時(shi)(shi)，磁化(hua)線(xian)圈(quan)內部(bu)(bu)通(tong)過電流幅值差異較(jiao)大：管(guan)(guan)尾處(chu)(chu)線(xian)圈(quan)內部(bu)(bu)電流最大，管(guan)(guan)體(ti)次(ci)之，管(guan)(guan)頭最弱；并且，隨著鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)運(yun)行速度(du)不(bu)(bu)斷提(ti)升，管(guan)(guan)頭處(chu)(chu)線(xian)圈(quan)內部(bu)(bu)電流不(bu)(bu)斷減小，管(guan)(guan)體(ti)基本(ben)不(bu)(bu)變，管(guan)(guan)尾處(chu)(chu)電流不(bu)(bu)斷增加，試驗結果與圖5-18所示的仿真結論吻合(he)。鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)在進入(ru)和(he)離(li)開磁化(hua)線(xian)圈(quan)時(shi)(shi)，線(xian)圈(quan)磁通(tong)總量(liang)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)劇烈變化(hua)而(er)(er)在其(qi)中(zhong)產生(sheng)(sheng)(sheng)感生(sheng)(sheng)(sheng)電流。當(dang)管(guan)(guan)體(ti)通(tong)過磁化(hua)線(xian)圈(quan)時(shi)(shi)，由于線(xian)圈(quan)中(zhong)磁通(tong)量(liang)基本(ben)不(bu)(bu)變而(er)(er)無感生(sheng)(sheng)(sheng)電流產生(sheng)(sheng)(sheng)。
進一步分析感(gan)生磁場對缺(que)陷(xian)(xian)漏磁場的影響。在恒(heng)壓模式下，對處(chu)(chu)于管(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)體和管(guan)(guan)(guan)尾的圓(yuan)(yuan)環缺(que)陷(xian)(xian)進行(xing)檢測，當鋼管(guan)(guan)(guan)運行(xing)速度(du)為1.0m／s時(shi)檢測信號(hao)如圖(tu)(tu)5-31所(suo)示。從圖(tu)(tu)中可以看出(chu)，不同位置(zhi)處(chu)(chu)的圓(yuan)(yuan)環缺(que)陷(xian)(xian)產生的信號(hao)幅(fu)值不同，其中管(guan)(guan)(guan)尾處(chu)(chu)缺(que)陷(xian)(xian)幅(fu)值最大(da)，管(guan)(guan)(guan)體次之，管(guan)(guan)(guan)頭處(chu)(chu)缺(que)陷(xian)(xian)信號(hao)最小。
在恒(heng)壓模式(shi)(shi)下，同(tong)尺寸缺(que)(que)陷(xian)多樣漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)產(chan)生源包括磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈中產(chan)生的(de)感(gan)生電流(liu)(liu)和鋼管(guan)中的(de)感(gan)生渦流(liu)(liu)。為(wei)單(dan)獨分(fen)(fen)析鋼管(guan)中感(gan)生渦流(liu)(liu)對缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)影響(xiang)，可將磁(ci)(ci)(ci)化(hua)電源設置為(wei)恒(heng)流(liu)(liu)模式(shi)(shi)以消除磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈感(gan)生電流(liu)(liu)的(de)影響(xiang)。分(fen)(fen)別(bie)在恒(heng)壓和恒(heng)流(liu)(liu)兩種模式(shi)(shi)下對樣管(guan)缺(que)(que)陷(xian)進(jin)行檢測，樣管(guan)分(fen)(fen)別(bie)以速度(du)1.0m／s、1.3m／1.6m／s、1.9m／s、2.2m／s和2.5m／s通過檢測設備并記錄(lu)缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)信號幅值，最終(zhong)獲(huo)得不(bu)同(tong)位(wei)置圓環(huan)缺(que)(que)陷(xian)檢測信號幅值與運(yun)行速度(du)的(de)關系曲線(xian)，如圖(tu)5-32所(suo)示。
從圖5-32中可以看出(chu)，當(dang)磁(ci)化(hua)電(dian)源設置(zhi)(zhi)為恒壓模式(shi)時(shi)，管尾缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信號(hao)最強，管體(ti)次之，管頭(tou)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信號(hao)最弱(ruo)；隨著(zhu)檢(jian)測(ce)(ce)速度的提高(gao)，管頭(tou)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信號(hao)幅值(zhi)不斷減(jian)弱(ruo)，管體(ti)基(ji)本不變，管尾逐漸增(zeng)加，三者幅值(zhi)差異逐漸增(zeng)大。將磁(ci)化(hua)電(dian)源設置(zhi)(zhi)為恒流(liu)(liu)模式(shi)消除磁(ci)化(hua)線(xian)圈感生電(dian)流(liu)(liu)影響之后，同(tong)樣，管尾缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信號(hao)最強，管體(ti)其次，管頭(tou)最弱(ruo)。當(dang)鋼管運行速度相同(tong)時(shi)，與恒壓模式(shi)相比，不同(tong)位置(zhi)(zhi)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)在恒流(liu)(liu)模式(shi)下產生的檢(jian)測(ce)(ce)信號(hao)差異更小(xiao)。
從圖5-32中還可以看出，感生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)在(zai)管(guan)(guan)端引(yin)起的缺(que)陷漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差異遠大(da)(da)于管(guan)(guan)體；線圈感生(sheng)電流(liu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)引(yin)起的管(guan)(guan)端缺(que)陷漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差異大(da)(da)于鋼管(guan)(guan)感生(sheng)渦(wo)流(liu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)；在(zai)管(guan)(guan)體處磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化線圈中幾乎不產生(sheng)感生(sheng)電流(liu)，管(guan)(guan)體缺(que)陷漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差異源主要來自不銹鋼管(guan)(guan)中產生(sheng)的感生(sheng)渦(wo)流(liu)。
根據圖(tu)(tu)5-22所(suo)示的(de)(de)設備(bei)方案(an)制(zhi)作了相(xiang)(xiang)應(ying)的(de)(de)管端延(yan)伸(shen)導磁(ci)極靴(xue)，如(ru)圖(tu)(tu)5-33所(suo)示。將延(yan)伸(shen)極靴(xue)固定在橫(heng)向磁(ci)化線圈(quan)上，在完全相(xiang)(xiang)同的(de)(de)條件下(xia)進行測試，獲得在恒壓模式下(xia)磁(ci)化線圈(quan)內部通(tong)過(guo)電(dian)流與運行速(su)度的(de)(de)關(guan)系曲線，如(ru)圖(tu)(tu)5-34所(suo)示。
從(cong)圖(tu)5-34中可以(yi)看(kan)出，磁化線(xian)圈(quan)(quan)電流幅(fu)(fu)值變(bian)化規律與未施(shi)加(jia)延伸(shen)極靴時相同，仍然是管頭(tou)(tou)處電流幅(fu)(fu)值最小(xiao)，管體基本不變(bian)，而管尾處電流幅(fu)(fu)值最大(da)，并且隨著運行(xing)速(su)度的增加(jia)，差異逐(zhu)漸(jian)增大(da)。但是，延伸(shen)極靴極大(da)地削弱了磁化線(xian)圈(quan)(quan)中產生的感生電流，與未施(shi)加(jia)延伸(shen)極靴相比，當(dang)運行(xing)速(su)度為2.5m／s時，管頭(tou)(tou)處線(xian)圈(quan)(quan)電流由(you)10.2A上升至(zhi)16.2A，管尾處線(xian)圈(quan)(quan)電流由(you)25.8A降(jiang)為21.9A。
同樣，將(jiang)磁化電源設置為(wei)恒壓(ya)和恒流兩(liang)種模式，在施加延伸極靴的(de)情況下，對樣管上不(bu)同位置圓環缺陷進行(xing)檢測，獲得相應漏磁檢測信號幅值與運行(xing)速度的(de)關系曲線，如圖(tu)5-35所示。
從圖5-35中可(ke)以看出(chu)，一(yi)方面，施加延(yan)伸極靴(xue)(xue)(xue)之后缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)變(bian)化(hua)規律與未施加極靴(xue)(xue)(xue)時相同。感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)場(chang)造成管(guan)(guan)尾圓環缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)強度最(zui)高，管(guan)(guan)體(ti)次之，而管(guan)(guan)頭缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)強度最(zui)低，并且磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈感(gan)生電(dian)流對管(guan)(guan)端(duan)缺(que)陷(xian)(xian)檢測信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)影響(xiang)大于(yu)鋼管(guan)(guan)中的(de)(de)感(gan)生渦流。另一(yi)方面，由(you)于(yu)延(yan)伸導磁(ci)(ci)(ci)極靴(xue)(xue)(xue)的(de)(de)作用，感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)場(chang)對端(duan)部(bu)缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)影響(xiang)由(you)鋼管(guan)(guan)本體(ti)轉(zhuan)移到延(yan)伸極靴(xue)(xue)(xue)上(shang)，從而有效削弱(ruo)了管(guan)(guan)端(duan)缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)差異。此(ci)外(wai)，由(you)于(yu)延(yan)伸極靴(xue)(xue)(xue)降低了整(zheng)個磁(ci)(ci)(ci)化(hua)回路(lu)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)阻(zu)，故從整(zheng)體(ti)上(shang)增強了所有缺(que)陷(xian)(xian)的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)幅值(zhi)。
為分析比較延伸導(dao)磁(ci)(ci)(ci)(ci)極靴(xue)(xue)的(de)(de)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)差(cha)(cha)(cha)異消(xiao)除(chu)(chu)效果(guo)，分別(bie)計(ji)算不同(tong)(tong)運行速(su)度(du)下鋼(gang)管(guan)管(guan)端圓環缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)檢(jian)測信號的(de)(de)幅值(zhi)差(cha)(cha)(cha)異，見表5-1。從表中(zhong)可(ke)(ke)以看出，延伸極靴(xue)(xue)可(ke)(ke)有效消(xiao)除(chu)(chu)感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)引(yin)起的(de)(de)同(tong)(tong)尺寸缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)差(cha)(cha)(cha)異。當鋼(gang)管(guan)運行速(su)度(du)為2.5m／s時(shi)，磁(ci)(ci)(ci)(ci)化電源設置為恒流模式并(bing)施加延伸極靴(xue)(xue)時(shi)，感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)引(yin)起的(de)(de)不同(tong)(tong)位(wei)置同(tong)(tong)尺寸缺陷(xian)檢(jian)測信號差(cha)(cha)(cha)異為0.45dB，已(yi)能滿(man)足鋼(gang)管(guan)檢(jian)測要求。因此(ci)，在不銹鋼(gang)管(guan)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)檢(jian)測過程中(zhong)，可(ke)(ke)根據鋼(gang)管(guan)外徑制作對應(ying)尺寸的(de)(de)延伸導(dao)磁(ci)(ci)(ci)(ci)極靴(xue)(xue)，從而可(ke)(ke)消(xiao)除(chu)(chu)由于感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)帶來(lai)的(de)(de)管(guan)端缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)差(cha)(cha)(cha)異。
當不(bu)銹(xiu)鋼管管體通過磁(ci)化線圈時，缺陷漏磁(ci)場(chang)(chang)差異(yi)主要受鋼管感(gan)生渦(wo)流磁(ci)場(chang)(chang)的影響。由于進入區感(gan)生渦(wo)流磁(ci)場(chang)(chang)與(yu)原始磁(ci)化場(chang)(chang)方(fang)(fang)向相(xiang)(xiang)反，而在離開(kai)區兩者(zhe)方(fang)(fang)向相(xiang)(xiang)同，因(yin)此感(gan)生渦(wo)流造成磁(ci)化場(chang)(chang)分布(bu)不(bu)均(jun)勻，進而引起(qi)缺陷漏磁(ci)場(chang)(chang)差異(yi)。
為消除感生磁場(chang)引起的管體(ti)同(tong)尺寸缺陷(xian)漏(lou)磁場(chang)差(cha)異(yi)，以(yi)(yi)圓環(huan)作為標(biao)(biao)定信(xin)號(hao)(hao)源(yuan)對(dui)陣列傳(chuan)(chuan)感單(dan)元增(zeng)益進(jin)行修(xiu)正(zheng)，樣管如(ru)(ru)圖5-36所(suo)示(shi)(shi)。檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)號(hao)(hao)系統(tong)共32個(ge)(ge)通(tong)道(dao)，初始(shi)采集時(shi)各通(tong)道(dao)增(zeng)益統(tong)一(yi)設置(zhi)為200，如(ru)(ru)圖5-37所(suo)示(shi)(shi)。當樣管以(yi)(yi)速(su)度(du)1.0m／s通(tong)過(guo)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)探頭時(shi)，獲得編號(hao)(hao)25～32八個(ge)(ge)通(tong)道(dao)缺陷(xian)漏(lou)磁信(xin)號(hao)(hao)波形，如(ru)(ru)圖5-38所(suo)示(shi)(shi)，其(qi)中(zhong)每(mei)一(yi)條(tiao)曲線(xian)代表一(yi)個(ge)(ge)通(tong)道(dao)。從(cong)圖中(zhong)可以(yi)(yi)看(kan)出，標(biao)(biao)定圓環(huan)在各傳(chuan)(chuan)感單(dan)元中(zhong)產生的漏(lou)磁信(xin)號(hao)(hao)幅值(zhi)不同(tong)。進(jin)一(yi)步，將目標(biao)(biao)信(xin)號(hao)(hao)幅值(zhi)Vs設置(zhi)為90，根據(ju)式(shi)（5-12）算法獲得各通(tong)道(dao)的修(xiu)正(zheng)參數，如(ru)(ru)圖5-39所(suo)示(shi)(shi)。將標(biao)(biao)定圓環(huan)再次以(yi)(yi)相同(tong)速(su)度(du)通(tong)過(guo)橫向檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)系統(tong)時(shi)獲得如(ru)(ru)圖5-40所(suo)示(shi)(shi)的檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)號(hao)(hao)，其(qi)中(zhong)一(yi)條(tiao)曲線(xian)為一(yi)個(ge)(ge)通(tong)道(dao)。從(cong)圖中(zhong)可以(yi)(yi)看(kan)出，經過(guo)增(zeng)益修(xiu)正(zheng)之后，各通(tong)道(dao)之間的缺陷(xian)信(xin)號(hao)(hao)差(cha)異(yi)基本得到消除。
當不銹鋼管(guan)通(tong)過磁化(hua)線(xian)(xian)圈時會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)兩種電磁感(gan)應現象：一(yi)(yi)方面(mian)，鋼管(guan)電介質切(qie)割磁力線(xian)(xian)而產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦流；另一(yi)(yi)方面(mian)，磁化(hua)線(xian)(xian)圈由于內(nei)部鋼管(guan)磁介質總量發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)變化(hua)而產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電流。鋼管(guan)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦流和線(xian)(xian)圈感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電流產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)磁場會(hui)改變磁化(hua)場的(de)強度與分布，進一(yi)(yi)步改變鋼管(guan)的(de)磁化(hua)狀(zhuang)態，最終導致不同位(wei)置(zhi)的(de)同尺(chi)寸缺陷產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)不同的(de)漏磁場。可得出以下結論：
1. 不(bu)銹鋼管電(dian)介質(zhi)通過磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈時，在(zai)進入區內形成(cheng)與原始磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電(dian)流方向相(xiang)(xiang)反(fan)的感(gan)生(sheng)(sheng)渦流；在(zai)離開區形成(cheng)與原始磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電(dian)流方向相(xiang)(xiang)同(tong)的感(gan)生(sheng)(sheng)渦流；在(zai)中間區域基本(ben)沒有感(gan)生(sheng)(sheng)渦流產生(sheng)(sheng)。
2. 當不銹鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭進入(ru)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈時(shi)，線(xian)(xian)圈中(zhong)形成與原始磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)電流(liu)(liu)方(fang)(fang)向相(xiang)反的感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)；隨著(zhu)鋼管(guan)(guan)進一(yi)步深入(ru)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈，當管(guan)(guan)體通過(guo)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈時(shi)，線(xian)(xian)圈中(zhong)無感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)產生(sheng)(sheng)(sheng)；當管(guan)(guan)尾離開磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈時(shi)，線(xian)(xian)圈中(zhong)無感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)產生(sheng)(sheng)(sheng)；當管(guan)(guan)尾離開磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈時(shi)，線(xian)(xian)圈中(zhong)產生(sheng)(sheng)(sheng)與原始磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)電流(liu)(liu)方(fang)(fang)向相(xiang)同的感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)。
3. 管體(ti)同尺寸缺(que)陷(xian)漏磁場(chang)(chang)(chang)差異主要來自鋼管內(nei)部的(de)(de)感生渦流磁場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)影響。在進(jin)(jin)入(ru)(ru)區(qu)(qu)，感生磁場(chang)(chang)(chang)與(yu)原(yuan)始(shi)磁化(hua)場(chang)(chang)(chang)方(fang)(fang)向相(xiang)(xiang)反；在離(li)開區(qu)(qu)，感生磁場(chang)(chang)(chang)與(yu)原(yuan)始(shi)磁化(hua)場(chang)(chang)(chang)方(fang)(fang)向相(xiang)(xiang)同。從而使得鋼管離(li)開區(qu)(qu)磁感應強度高(gao)于(yu)進(jin)(jin)入(ru)(ru)區(qu)(qu)，最終導致位于(yu)離(li)開區(qu)(qu)的(de)(de)缺(que)陷(xian)漏磁場(chang)(chang)(chang)強度高(gao)于(yu)進(jin)(jin)入(ru)(ru)區(qu)(qu)的(de)(de)缺(que)陷(xian)漏磁場(chang)(chang)(chang)強度。
4. 管(guan)(guan)(guan)端同(tong)尺寸缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)差異同(tong)時受到鋼管(guan)(guan)(guan)內部(bu)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)和(he)(he)磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)的(de)(de)影響。當鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭進入磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)時，鋼管(guan)(guan)(guan)內部(bu)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)和(he)(he)磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)均(jun)(jun)與原(yuan)始磁(ci)(ci)化場(chang)(chang)方向相反(fan)，從(cong)而降低了鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭磁(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應(ying)強度；當管(guan)(guan)(guan)尾離開(kai)磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)時，鋼管(guan)(guan)(guan)內部(bu)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)和(he)(he)磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)均(jun)(jun)與原(yuan)始磁(ci)(ci)化場(chang)(chang)方向相同(tong)，從(cong)而增(zeng)強了管(guan)(guan)(guan)尾磁(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應(ying)強度。最終，感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)導(dao)致位于(yu)鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)體和(he)(he)管(guan)(guan)(guan)尾處的(de)(de)同(tong)尺寸缺陷(xian)形成(cheng)了依(yi)次增(zeng)加的(de)(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)強度。
5. 為實現高速(su)運行時不銹鋼管(guan)同(tong)尺(chi)寸(cun)(cun)缺(que)陷(xian)的(de)(de)一致性(xing)檢測(ce)與(yu)評價(jia)，基(ji)于陣列傳感單元增益修正和延伸導(dao)磁(ci)極靴(xue)的(de)(de)檢測(ce)方(fang)法可消除同(tong)尺(chi)寸(cun)(cun)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場差異(yi)，使得同(tong)尺(chi)寸(cun)(cun)缺(que)陷(xian)在管(guan)體和管(guan)端處產生相同(tong)的(de)(de)漏磁(ci)檢測(ce)信號。
6. 此外，在(zai)研究(jiu)磁化線圈(quan)內部感生電流形成(cheng)機制及變化規律的(de)(de)基礎上，可采(cai)取在(zai)管頭處提(ti)(ti)前(qian)增加磁化電流并在(zai)管尾處提(ti)(ti)前(qian)減小磁化電流的(de)(de)控制方式，用(yong)于抵消(xiao)線圈(quan)中的(de)(de)感生電流，從而可有效提(ti)(ti)高(gao)磁化電流的(de)(de)穩定性(xing)。
