與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不銹鋼管外表面的磁測頭距離更遠，因此，其靈敏度更低。目前，對于內、外部缺陷靈敏度差異造成的影響，根據不銹鋼管質量檢測的不同要求，形成了不同的處理方法。一種是接受內、外部缺陷漏磁場強度差異帶來的不利影響，在制作樣管時使內部標準缺陷深度高于外部缺陷，并采用相同的報警門限進行評判。此方法使得外部缺陷較內部缺陷評判標準更嚴，會導致外部缺陷的誤判或內部缺陷的漏判。高精度漏磁檢測的基礎是實現內、外部缺陷的一致性檢測與評價，即不論缺陷處于哪個位置，相同尺寸的缺陷經過漏磁檢測與評價之后，它們應該具有相同的損傷量級。此時，如果可以先對缺陷內外位置進行區分，然后分別采用獨立的內、外部缺陷報警門限進行分類評判，則可實現鋼管內、外部缺陷的一致性判別。
漏(lou)(lou)磁無損檢測的原理源(yuan)于磁粉檢測，當用一個(ge)或(huo)多個(ge)磁化(hua)器將鋼(gang)(gang)管的某一部位磁化(hua)到飽和(he)狀態(tai)時(shi)，鋼(gang)(gang)管中任何形(xing)式(shi)的材質不連續都會(hui)在其所在位置引發磁場畸(ji)變，由此(ci)產生泄漏(lou)(lou)于材質之外的磁力線或(huo)磁通(tong)。這些泄漏(lou)(lou)磁場量的空間分(fen)布具(ju)有微小、非線性等(deng)特點。磁敏感元件以(yi)電信號的形(xing)式(shi)描述這些磁場量信號時(shi)，會(hui)失去漏(lou)(lou)磁場的矢量特性，從而(er)難以(yi)準確獲得材質中的缺陷(xian)形(xing)態(tai)特征，如(ru)缺陷(xian)的位置、形(xing)狀和(he)走向等(deng)。
內、外部缺陷靈敏度差異一直是影響不銹鋼管漏磁檢測可靠性和一致性的主要因素之一，因為內、外部缺陷靈敏度差異較大，相同尺寸的缺陷在鋼管不同深度處會產生不同的信號幅值，從而造成誤判或漏檢。因此，對疑似缺陷檢測信號進行位置特征識別，將直接有利于提升漏磁檢測信號的可利用價值及作為最終評價依據時的可靠性。
1. 內、外部缺陷檢測(ce)信號(hao)特(te)征(zheng)
漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)是一(yi)(yi)種非(fei)線性的(de)空間(jian)三(san)維場(chang)，是由磁(ci)(ci)飽和(he)狀態下鐵磁(ci)(ci)性鋼管中(zhong)的(de)磁(ci)(ci)導率不一(yi)(yi)致引起的(de)。為了盡可能(neng)詳(xiang)細地(di)了解(jie)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)在(zai)各(ge)個(ge)方向(xiang)(xiang)上的(de)分(fen)布情況(kuang)，通常將漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)分(fen)解(jie)為兩個(ge)分(fen)量(liang)(liang)(liang)，即一(yi)(yi)個(ge)切(qie)向(xiang)(xiang)分(fen)量(liang)(liang)(liang)B1和(he)一(yi)(yi)個(ge)法(fa)向(xiang)(xiang)分(fen)量(liang)(liang)(liang)Bn,如圖4-1所示。在(zai)檢測過程中(zhong)，當傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)與缺(que)陷(xian)同(tong)側時(shi)，則可視為外(wai)部缺(que)陷(xian)，此時(shi)測量(liang)(liang)(liang)的(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)切(qie)向(xiang)(xiang)與法(fa)向(xiang)(xiang)分(fen)量(liang)(liang)(liang)分(fen)別記(ji)為Bex和(he)B當0傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)與缺(que)陷(xian)異側時(shi)，則可視為內部缺(que)陷(xian)，漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)切(qie)向(xiang)(xiang)與法(fa)向(xiang)(xiang)分(fen)量(liang)(liang)(liang)分(fen)別記(ji)為B和(he)從(cong)圖4-1中(zhong)可以看出，內、外(wai)部缺(que)陷(xian)在(zai)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)處產生的(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)存在(zai)較大差異。
法(fa)向分量是指漏(lou)磁(ci)場(chang)在不銹鋼(gang)管表面法(fa)線方向上的(de)分量，檢測信(xin)號在裂紋中心的(de)正(zheng)上方幅(fu)值為零，而在裂紋的(de)兩(liang)個斷(duan)面附(fu)近分別達(da)到正(zheng)、負極大值，相鄰極值之間(jian)的(de)距離(li)取決(jue)于裂紋的(de)寬度(du)、缺陷(xian)的(de)形狀、提離(li)距離(li)以及缺陷(xian)所在位置等因素。
下面以漏磁場法(fa)向(xiang)分量進行(xing)討論。
內、外部缺(que)(que)陷(xian)的(de)漏磁場(chang)形成(cheng)機理(li)略有不(bu)(bu)同(tong)：當缺(que)(que)陷(xian)處于被測(ce)鋼(gang)管(guan)外表面(mian)(mian)時，其(qi)溢出磁場(chang)可以視為(wei)磁力線(xian)(xian)遇到磁導率變(bian)化時外逸的(de)部分；而不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)的(de)內部缺(que)(que)陷(xian)在鋼(gang)管(guan)外部產(chan)(chan)生(sheng)的(de)漏磁場(chang)，實質(zhi)是由(you)于材(cai)(cai)質(zhi)不(bu)(bu)連(lian)續產(chan)(chan)生(sheng)的(de)畸變(bian)擾(rao)動磁場(chang)，將(jiang)磁力線(xian)(xian)從原本(ben)分布(bu)均(jun)勻的(de)鐵磁性構件內“擠壓”出材(cai)(cai)質(zhi)表面(mian)(mian)，形成(cheng)可檢(jian)測(ce)量(liang)。
從(cong)圖4-1中可(ke)以看出(chu)，外部(bu)缺(que)(que)陷檢(jian)(jian)測(ce)信號的(de)(de)(de)(de)峰-峰值較大，且(qie)具有陡峭(qiao)的(de)(de)(de)(de)畸(ji)變特征(zheng)；內(nei)部(bu)缺(que)(que)陷檢(jian)(jian)測(ce)信號的(de)(de)(de)(de)強度及畸(ji)變特征(zheng)都與前者不(bu)同。當用霍(huo)爾元件檢(jian)(jian)測(ce)漏(lou)(lou)磁場(chang)的(de)(de)(de)(de)法向分量時，會獲(huo)得含過零點的(de)(de)(de)(de)正(zheng)、負波峰特征(zheng)的(de)(de)(de)(de)缺(que)(que)陷信號。為了方便(bian)標記(ji)缺(que)(que)陷產生的(de)(de)(de)(de)漏(lou)(lou)磁場(chang)檢(jian)(jian)測(ce)信號，將外部(bu)缺(que)(que)陷檢(jian)(jian)測(ce)信號記(ji)為Vex(h)，內(nei)部(bu)缺(que)(que)陷檢(jian)(jian)測(ce)信號記(ji)為Vin(h)，h為磁敏(min)感元件與被檢(jian)(jian)測(ce)構(gou)件表面(mian)的(de)(de)(de)(de)提離距離。
以(yi)二維軸對稱(cheng)模型為(wei)(wei)(wei)(wei)例，仿(fang)真計算鋼(gang)管軸向磁(ci)化(hua)時內、外(wai)(wai)部缺陷的檢(jian)測(ce)信號(hao)特性。鋼(gang)管厚度為(wei)(wei)(wei)(wei)10.0mm，內、外(wai)(wai)部裂紋(wen)尺寸相(xiang)(xiang)同：深度為(wei)(wei)(wei)(wei)2.5mm，寬度為(wei)(wei)(wei)(wei)0.5mm。如圖4-2所示，磁(ci)敏感元件沿著提離值(zhi)．0mm的路徑掃(sao)過外(wai)(wai)部裂紋(wen)時，得到(dao)相(xiang)(xiang)應檢(jian)測(ce)信號(hao)的峰-峰值(zhi)，記為(wei)(wei)(wei)(wei)Vexpp(1.0)；掃(sao)過內部裂紋(wen)時，得到(dao)相(xiang)(xiang)應檢(jian)測(ce)信號(hao)的峰-峰值(zhi)。
在不銹鋼(gang)管(guan)自(zi)動化漏磁檢(jian)(jian)測過(guo)程中(zhong)，一般將檢(jian)(jian)測探頭布置在鋼(gang)管(guan)外表面來實現不銹鋼(gang)管(guan)的(de)(de)全覆蓋檢(jian)(jian)測。從圖4-2中(zhong)可以(yi)看出(chu)，相同(tong)尺寸的(de)(de)裂(lie)紋(wen)分別(bie)位于鋼(gang)管(guan)的(de)(de)內(nei)、外表面時，產生的(de)(de)檢(jian)(jian)測信號差異很(hen)大，包括幅(fu)值(zhi)和寬(kuan)度(du)。然而，在常(chang)規漏磁檢(jian)(jian)測中(zhong)，一般將檢(jian)(jian)測信號幅(fu)值(zhi)作(zuo)為裂(lie)紋(wen)深(shen)度(du)的(de)(de)評判依據。因(yin)此，如(ru)果(guo)不對裂(lie)紋(wen)位置進(jin)(jin)行區分，而直接使(shi)用相同(tong)的(de)(de)報警(jing)門限進(jin)(jin)行評判，則會造成外部裂(lie)紋(wen)的(de)(de)誤判或(huo)內(nei)部裂(lie)紋(wen)的(de)(de)漏判，使(shi)相同(tong)尺寸的(de)(de)缺陷產生不一致的(de)(de)評價結果(guo)。
圖4-3給出了不銹鋼(gang)管(guan)內壁(bi)上的(de)(de)裂紋（內部(bu)缺(que)陷）漏(lou)磁(ci)場法向分量檢測(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)波形，同時給出了檢測(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)極值間隔寬(kuan)度W與(yu)管(guan)壁(bi)厚度的(de)(de)關系(xi)曲(qu)線(xian)。從(cong)圖中可以看(kan)出，當(dang)檢測(ce)(ce)探頭(tou)與(yu)鋼(gang)管(guan)表面(mian)的(de)(de)提離(li)距離(li)h增(zeng)大，或者壁(bi)厚增(zeng)大時，檢測(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)極值間隔寬(kuan)度W均會增(zeng)大。因(yin)此，當(dang)借助于檢測(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)波形特征(zheng)構建評判指標時，應(ying)注意(yi)這(zhe)一(yi)點(dian)。
2. 鋼板正、反面缺陷檢測信號對比
下面通(tong)過在(zai)鋼(gang)(gang)板(ban)上刻(ke)制各類人工(gong)缺(que)陷(xian)模擬鋼(gang)(gang)管漏磁檢測(ce)中內、外部(bu)缺(que)陷(xian)。采用機加(jia)工(gong)和電火花(hua)加(jia)工(gong)的方(fang)法，在(zai)鋼(gang)(gang)板(ban)表面相隔一定(ding)距離加(jia)工(gong)橫向(xiang)刻(ke)槽、斜向(xiang)刻(ke)槽以及不通(tong)孔(kong)等人工(gong)缺(que)陷(xian)，人工(gong)缺(que)陷(xian)尺寸見表4-1。
磁敏感(gan)(gan)元件(jian)(jian)選用集(ji)成霍爾元件(jian)(jian)UGN-3503，將其封裝(zhuang)于(yu)檢(jian)(jian)測探頭中，傳感(gan)(gan)器的提離距(ju)離為0.5mm。采用直流(liu)磁化線圈對鋼(gang)板進行(xing)軸向磁化，通(tong)過調節磁化電流(liu)幅值，確保試(shi)件(jian)(jian)始終處于(yu)磁飽(bao)和狀(zhuang)態。分別(bie)在人工缺陷所在鋼(gang)板正面(mian)(mian)以(yi)及反(fan)(fan)面(mian)(mian)進行(xing)檢(jian)(jian)測，隨機抽取一(yi)組正面(mian)(mian)檢(jian)(jian)測與反(fan)(fan)面(mian)(mian)檢(jian)(jian)測信號(hao)，如圖4-4和圖4-5所示。
通(tong)過對(dui)相同深度（0.9mm）的(de)不(bu)通(tong)孔、45°斜(xie)向刻(ke)槽以及橫向刻(ke)槽等各種人(ren)工缺陷(xian)(xian)進行漏(lou)磁檢測試(shi)驗可(ke)以發(fa)現(xian)，缺陷(xian)(xian)的(de)形(xing)狀(zhuang)、位(wei)置(zhi)和走向等形(xing)位(wei)特征均對(dui)缺陷(xian)(xian)檢測信號產生了(le)較大的(de)影響，具(ju)體體現(xian)在(zai)信號幅值(zhi)以及極值(zhi)間隔(ge)寬度上。
3. 鋼管漏磁檢測內、外部缺陷(xian)區分的必要性
由于不銹鋼(gang)(gang)管的(de)特殊(shu)幾何(he)結(jie)構(gou)，不銹鋼(gang)(gang)管漏磁(ci)自動化(hua)(hua)檢測一般將探頭布(bu)置在不銹鋼(gang)(gang)管外(wai)壁，來完成對鋼(gang)(gang)管的(de)全覆蓋檢測。由于漏磁(ci)檢測采用(yong)直流(liu)磁(ci)化(hua)(hua)方法(fa)，磁(ci)化(hua)(hua)場具(ju)有很強的(de)穿透力(li)，內部缺(que)陷同樣(yang)可以獲得較好的(de)(de)信噪比。但是，檢(jian)(jian)測探頭布(bu)置(zhi)在鋼管(guan)外(wai)(wai)壁(bi)，鋼管(guan)內、外(wai)(wai)部(bu)缺陷的(de)(de)靈敏度(du)(du)卻有(you)不同，具體表現為內、外(wai)(wai)部(bu)缺陷檢(jian)(jian)測信號(hao)的(de)(de)峰(feng)-峰(feng)值和(he)極(ji)值間隔寬度(du)(du)存在明顯區別，而且管(guan)壁(bi)越厚(hou)，差別越大。當(dang)采(cai)用常規漏磁(ci)檢(jian)(jian)測評判(pan)(pan)指標（信號(hao)峰(feng)-峰(feng)值）對缺陷進行評判(pan)(pan)時，無論是切向分量(liang)還是法向分量(liang)，都無法形成一一對應的(de)(de)關(guan)系(xi)，容易受到非(fei)同類形態特(te)征(zheng)的(de)(de)干擾，造成缺陷的(de)(de)非(fei)一致性評判(pan)(pan)，最(zui)終影響鋼管(guan)的(de)(de)檢(jian)(jian)測精度(du)(du)。
漏磁(ci)(ci)檢測(ce)(ce)信(xin)號(hao)(hao)既(ji)然受到多種因(yin)素的(de)影響，而(er)(er)常規漏磁(ci)(ci)檢測(ce)(ce)評判(pan)(pan)指標卻(que)又(you)未能提供完(wan)備(bei)描述矢量漏磁(ci)(ci)場的(de)信(xin)息。因(yin)此，需(xu)要提取或(huo)構造新的(de)評判(pan)(pan)指標來準確評估缺陷形(xing)態特(te)征。漏磁(ci)(ci)檢測(ce)(ce)探(tan)頭中(zhong)(zhong)的(de)磁(ci)(ci)敏感元件是以(yi)電信(xin)號(hao)(hao)的(de)形(xing)式將(jiang)漏磁(ci)(ci)場的(de)磁(ci)(ci)信(xin)號(hao)(hao)在輸(shu)出(chu)(chu)設備(bei)中(zhong)(zhong)顯示出(chu)(chu)來的(de)。由于(yu)電信(xin)號(hao)(hao)標量在描述磁(ci)(ci)場矢量時(shi)具有不完(wan)備(bei)性，因(yin)此，需(xu)要將(jiang)這些標量信(xin)息進行(xing)(xing)重新整合，而(er)(er)不是僅僅依靠檢測(ce)(ce)信(xin)號(hao)(hao)的(de)波形(xing)幅值來進行(xing)(xing)評判(pan)(pan)。
直流(liu)漏磁(ci)檢(jian)測的優勢在于對(dui)鐵(tie)磁(ci)性構件(jian)的深度磁(ci)化，使(shi)得檢(jian)測功能(neng)較其(qi)他(ta)電磁(ci)檢(jian)測方(fang)法要強大得多。其(qi)中(zhong)，準確(que)評估不(bu)銹鋼管(guan)使(shi)用性能(neng)的基(ji)礎是(shi)對(dui)缺陷位置特征的準確(que)識(shi)別。通(tong)過上述對(dui)鋼管(guan)內、外部(bu)缺陷檢(jian)測的討論，可以(yi)認識(shi)到以(yi)下(xia)兩點：
1）漏(lou)磁檢(jian)測方法可用(yong)于鋼管的(de)內(nei)、外部缺(que)陷檢(jian)測，但是(shi)缺(que)陷的(de)位置特征會造成檢(jian)測信(xin)號的(de)差(cha)異(yi)，包括(kuo)檢(jian)測信(xin)號的(de)峰-峰值(zhi)和極值(zhi)間隔寬(kuan)度。
2）缺陷(xian)的(de)形(xing)(xing)狀、走(zou)向、深度等形(xing)(xing)態特征(zheng)也會(hui)引起檢測信號的(de)波形(xing)(xing)變化。
因(yin)此，對于位置特征(zheng)和(he)形態特征(zheng)均無法事先確(que)定(ding)的缺(que)陷，僅將(jiang)檢(jian)測(ce)信號峰-峰值作為評價(jia)依(yi)據，勢必會造成缺(que)陷的非一致性檢(jian)測(ce)與評判(pan)，也(ye)即，分(fen)別處于鋼管(guan)內、外表面的相同尺寸的缺(que)陷經漏磁檢(jian)測(ce)與評判(pan)后得到了不同的損傷量級(ji)。從客觀上講，這種誤差必然存在，但是可以設法盡量避(bi)免，這也(ye)是定(ding)量檢(jian)測(ce)首先需(xu)要解決的問(wen)題。
