不銹(xiu)鋼(gang)管自動化漏磁(ci)檢測系統一般采用復合磁化方式對不銹(xiu)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、缺陷走向對漏磁場分布(bu)的(de)影(ying)響
由于軋制工(gong)藝(yi)不(bu)(bu)完善而(er)產(chan)生(sheng)的鋼管自(zi)然缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)一般(ban)與軸線成一定斜(xie)角。與標(biao)(biao)準橫、縱向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)相(xiang)比(bi)，斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)漏磁場強度更低。斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)是不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管生(sheng)產(chan)過程中最為常見的一種(zhong)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)，但在實(shi)際檢(jian)測過程中往(wang)往(wang)以標(biao)(biao)準垂直缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)作為評判標(biao)(biao)準，從而(er)容易造成斜(xie)向缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)的漏檢(jian)。為實(shi)現對具有不(bu)(bu)同(tong)走向的同(tong)尺寸缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)的一致性檢(jian)測與評價，必須(xu)提出相(xiang)應的漏磁場差異消除方法。
1. 斜向缺陷(xian)的漏(lou)磁場分布特性
圖4-58所示缺陷(xian)分別為用于(yu)校驗設備的標(biao)準(zhun)人工刻(ke)槽(cao)和鋼(gang)管(guan)軋(ya)制過(guo)程中形成(cheng)的自然斜向缺陷(xian)。與標(biao)準(zhun)刻(ke)槽(cao)相比(bi)，斜向缺陷(xian)走向與磁化場之(zhi)間存在一定傾斜夾角，會(hui)導致相同尺寸斜向缺陷(xian)的漏(lou)磁場強度更低，從(cong)而容易形成(cheng)漏(lou)檢。
建立如圖4-59所示的斜向(xiang)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場分析模型，缺陷(xian)1、缺陷(xian)2和(he)(he)(he)缺陷(xian)3依次與磁(ci)(ci)化場B。形成夾角a1、α2和(he)(he)(he)3，深度(du)和(he)(he)(he)寬度(du)分別為d和(he)(he)(he)2b，并形成漏磁(ci)(ci)場分布B2和(he)(he)(he)B3。
當(dang)缺陷走向(xiang)垂(chui)直于磁(ci)(ci)化(hua)場方向(xiang)時，由于在磁(ci)(ci)化(hua)方向(xiang)上缺陷左右兩側(ce)磁(ci)(ci)介(jie)質具有(you)完全對(dui)稱(cheng)性，漏(lou)磁(ci)(ci)場可簡(jian)化(hua)為(y,z)二維模型(xing)；但如果缺陷走向(xiang)與磁(ci)(ci)化(hua)方向(xiang)不垂(chui)直，此時，缺陷左右兩側(ce)磁(ci)(ci)介(jie)質在磁(ci)(ci)化(hua)方向(xiang)上不對(dui)稱(cheng)，會對(dui)磁(ci)(ci)力線路徑造成擾動，從而形成三維空間分布的非對(dui)稱(cheng)漏(lou)磁(ci)(ci)場。
以缺(que)陷兩側面上P1、P2和(he)P3點作為(wei)研究對象(xiang)，分析缺(que)陷兩側面磁勢分布。圖4-60a所示為(wei)斜向缺(que)陷漏磁場分析模型，根據磁路原理(li)，沿著磁力線路徑分布的P1、P2和(he)P3處磁勢Uml、Um2和(he)Um3滿足如下關(guan)系式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因(yin)此(ci)，磁(ci)化(hua)場(chang)磁(ci)通量達到(dao)1點時會產生分(fen)流，一(yi)部分(fen)磁(ci)通量2會沿著平行于缺陷(xian)Φ方向達到(dao)磁(ci)勢更低的(de)P2點，而剩余部分(fen)磁(ci)通量則經過缺陷(xian)到(dao)達P3點，從(cong)而形(xing)成(cheng)漏磁(ci)場(chang)B1，根據磁路的基爾霍夫第一定律，磁通量(liang)滿足以下(xia)關系式(shi)：
建(jian)立(li)如圖(tu)4-61所示的仿(fang)真模型，計(ji)算(suan)缺陷走(zou)向對(dui)漏磁(ci)場分布的影響。測試鋼(gang)(gang)板的長、寬和高分別為(wei)500mm、100mm和10mm，鋼(gang)(gang)管(guan)材質為(wei)25鋼(gang)(gang)。穿過式磁(ci)化線圈(quan)內腔(qiang)寬度(du)和高度(du)分別116mm和12mm，外(wai)輪廓寬度(du)和高度(du)分別為(wei)216mm和112mm，線圈(quan)厚度(du)為(wei)100mm，，方向如圖(tu)所示。漏磁(ci)場提取路徑l位(wei)于鋼(gang)(gang)板上方中(zhong)心(xin)位(wei)置處，提離(li)值為(wei)1.0mm，并建(jian)立(li)如圖(tu)所示坐標(biao)系(x,y,z)
當α=90°以(yi)及α=60°時(shi)計算缺陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)場矢量分布，如圖4-62所(suo)示。當缺陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)與磁(ci)(ci)化方(fang)向(xiang)(xiang)垂直(zhi)時(shi)，所(suo)有磁(ci)(ci)力線(xian)(xian)均垂直(zhi)通(tong)過(guo)缺陷(xian)(xian)，如圖4-62a所(suo)示；當缺陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)與磁(ci)(ci)化方(fang)向(xiang)(xiang)存在一定夾角時(shi)，一部分磁(ci)(ci)力線(xian)(xian)沿著平(ping)行于缺陷(xian)(xian)方(fang)向(xiang)(xiang)分布，其(qi)余(yu)部分磁(ci)(ci)力線(xian)(xian)則沿著近似垂直(zhi)于缺陷(xian)(xian)方(fang)向(xiang)(xiang)通(tong)過(guo)，如圖4-62b所(suo)示。
采用圖4-61所(suo)示的模型，夾角α分(fen)別取0°、15°、30°、45°、60°和75°，沿路徑(jing)l提(ti)取磁場分(fen)量(liang)Bx、By、、B2以及(ji)磁通量(liang)密度(du)B，并(bing)繪制(zhi)成如(ru)圖4-63～圖4-66所(suo)示的關(guan)系曲線。
從圖4-63中(zhong)可(ke)(ke)以看出，隨著(zhu)夾角α的增大(da)(da)，漏(lou)磁(ci)場(chang)分量B2幅值呈(cheng)現先(xian)增大(da)(da)后減小的規律。從圖4-64～圖4-66中(zhong)可(ke)(ke)以看出，隨著(zhu)夾角α的不斷(duan)增大(da)(da)，By、和磁(ci)通量密度(du)B幅值均呈(cheng)不斷(duan)上(shang)升趨勢(shi)，當缺陷走向與磁(ci)化(hua)場(chang)方向垂直時，幅值達到最大(da)(da)值。
從圖(tu)中(zhong)還可(ke)以看出(chu)，隨著夾(jia)角(jiao)α的不斷(duan)增(zeng)大(da)，BxB、B2和B分布寬度均(jun)在不斷(duan)減小(xiao)。進一步提取漏磁場(chang)分量B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)寬度，繪制(zhi)其與夾(jia)角(jiao)α的關系(xi)曲(qu)線(xian)，如圖(tu)4-67所示。從圖(tu)中(zhong)可(ke)以看出(chu)，隨著夾(jia)角(jiao)α的增(zeng)大(da)，漏磁場(chang)分量B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)寬度不斷(duan)變小(xiao)；當夾(jia)角(jiao)α較小(xiao)時，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)寬度下降較快；當夾(jia)角(jiao)α較大(da)時，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)寬度下降緩慢。
由于磁力線經過斜向(xiang)缺陷時基本(ben)沿著垂直于缺陷方(fang)向(xiang)通過，因此，提取(qu)路徑l與漏磁場分布方(fang)向(xiang)會(hui)存在夾角，為此，將(jiang)漏磁場變換到提取(qu)路徑l方(fang)向(xiang)上，即(ji)
z≈z'/sino (4-31) 式中，z＇為垂直于缺(que)陷方向的坐標軸。
繪制漏磁場分量B，峰(feng)-峰(feng)值(zhi)點寬(kuan)度與1／sina之間的關(guan)系曲線，如(ru)圖4-68所(suo)示。從(cong)圖中可以看出，峰(feng)-峰(feng)值(zhi)點寬(kuan)度與1／sina之間成近似正比關(guan)系，與式（4-31）所(suo)示的變換關(guan)系相符。
2. 缺陷走向(xiang)對(dui)漏磁場分布(bu)的影響
在鋼板上刻(ke)制(zhi)不同(tong)走向的(de)缺陷，并進行漏磁檢測試驗(yan)。鋼板的(de)長度、寬度和(he)厚度分別(bie)為(wei)750mm、100mm和(he)10mm，并在其表面(mian)加工4個走向不同(tong)的(de)缺陷，深度和(he)寬度分別(bie)為(wei)2mm和(he)1.5mm，夾角α分別(bie)為(wei)20°、45°、70°和(he)90°，如圖4-69所示(shi)。
磁化電流設置為5A且傳感器提離值為1.0mm。將鋼板以恒定速(su)度0.5m／s通過(guo)檢測系統，使傳感器依次(ci)掃(sao)查(cha)缺陷Crk1、Ck2、Ck3和(he)Crk4，并(bing)分別記錄漏磁場(chang)x、y、z軸分量檢測信號，如圖(tu) 4-70~圖(tu) 4-72所示。
從試驗結果可以(yi)看出，隨(sui)著夾角(jiao)α的(de)不斷(duan)增大，漏磁(ci)場分量B，幅(fu)值(zhi)呈(cheng)現(xian)先增大后(hou)減(jian)小(xiao)的(de)趨勢，而漏磁(ci)場分量B，和B，則不斷(duan)增強，試驗結果與理論分析吻合。
從圖(tu)中(zhong)還可(ke)以(yi)看(kan)出，隨著夾角α的不斷增大，檢測(ce)信號(hao)寬度(du)不斷減(jian)小(xiao)。進一步提取缺陷Ck1、Ck2、Ck3和Crk4漏磁場分量B，的信號(hao)峰-峰值(zhi)點寬度(du)，并繪制其與(yu)(yu)夾角α和1／sina的關系(xi)(xi)曲(qu)線(xian)，如圖(tu)4-73和圖(tu)4-74所示。從圖(tu)中(zhong)可(ke)以(yi)看(kan)出，隨著夾角α的不斷增大，B，信號(hao)峰-峰值(zhi)點寬度(du)不斷減(jian)小(xiao)，并與(yu)(yu)1／sina成(cheng)近似正比關系(xi)(xi)，與(yu)(yu)仿真(zhen)及理論(lun)分析結論(lun)相同。
二、消除缺陷走(zou)向影響的方法
不銹(xiu)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. 感應線圈與裂(lie)紋夾角對檢(jian)測信號(hao)的(de)影響
分析感(gan)(gan)(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)(gan)(gan)方(fang)向(xiang)與缺陷(xian)走向(xiang)夾(jia)角對漏磁檢測(ce)(ce)信號(hao)的影(ying)響(xiang)。感(gan)(gan)(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)(gan)(gan)方(fang)向(xiang)也即感(gan)(gan)(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)長軸(zhou)(zhou)方(fang)向(xiang)，如圖4-75所示，感(gan)(gan)(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)(gan)(gan)方(fang)向(xiang)與試件軸(zhou)(zhou)向(xiang)垂直，當(dang)試件上存在不同走向(xiang)缺陷(xian)時，感(gan)(gan)(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)將與其形成不同的夾(jia)角，從而引起檢測(ce)(ce)信號(hao)幅值(zhi)差(cha)異。
圖(tu)4-76所(suo)示(shi)為(wei)水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈與(yu)(yu)缺陷(xian)走向(xiang)存在一定夾(jia)角(jiao)時(shi)的(de)漏磁場(chang)(chang)檢測原(yuan)理。線(xian)(xian)(xian)圈長度為(wei)l，寬度為(wei)2w，提離值為(wei)h，水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈敏(min)感(gan)方向(xiang)與(yu)(yu)缺陷(xian)走向(xiang)之間的(de)夾(jia)角(jiao)為(wei)β。建立如(ru)圖(tu)所(suo)示(shi)坐標(biao)系（x，，缺x,y)陷(xian)走向(xiang)平(ping)行(xing)于y軸，缺陷(xian)漏磁場(chang)(chang)分布滿足磁偶(ou)極(ji)子模(mo)型，水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈運動方向(xiang)與(yu)(yu)x軸平(ping)行(xing)。從圖(tu)中(zhong)可以(yi)看出，當水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈敏(min)感(gan)方向(xiang)與(yu)(yu)缺陷(xian)走向(xiang)形成一定夾(jia)角(jiao)時(shi)，組成水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈的(de)四(si)段導線(xian)(xian)(xian)均會產生感(gan)應(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)動勢(shi)，因此水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈整體輸出為(wei)四(si)段導線(xian)(xian)(xian)感(gan)應(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)動勢(shi)之差(cha)。設四(si)段導線(xian)(xian)(xian)L1、和L4產生的(de)感(gan)應(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)動勢(shi)輸出分別為(wei)e1e2和，則可獲(huo)得水(shui)平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈感(gan)應(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)動勢(shi)輸出Δehorizontal為(wei)：
如圖4-77所示，進一步將(jiang)四(si)段(duan)導線(xian)(xian)(xian)交界(jie)點沿x軸投(tou)影，將(jiang)水(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈分(fen)解(jie)為(wei)和(he)L6六段(duan)導線(xian)(xian)(xian)，其交界(jie)點x軸坐標分(fen)別(bie)為(wei)x1、x2、x3、x4、x5和(he)此(ci)時(shi)，水(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈09x感應電(dian)動(dong)勢為(wei)處(chu)于前端三(san)段(duan)導線(xian)(xian)(xian)和(he)尾部三(san)段(duan)導線(xian)(xian)(xian)感應電(dian)動(dong)勢之差
進(jin)一步設(she)線(xian)(xian)(xian)圈寬度(du)參數w=0.3253mm，線(xian)(xian)(xian)圈長(chang)度(du)mm，水(shui)(shui)(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈運行(xing)速度(du)為1m／s，根據式（4-37），繪制水(shui)(shui)(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈感(gan)(gan)應電(dian)動勢(shi)(shi)與夾(jia)角β的關系曲線(xian)(xian)(xian)，如(ru)圖4-79所示。從圖中可以(yi)看(kan)出(chu)，隨著(zhu)夾(jia)角β不(bu)斷增大，水(shui)(shui)(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈感(gan)(gan)應電(dian)動勢(shi)(shi)不(bu)斷減(jian)小；當水(shui)(shui)(shui)平線(xian)(xian)(xian)圈與缺陷走向平行(xing)時(shi)感(gan)(gan)應電(dian)動勢(shi)(shi)幅(fu)值(zhi)最大，當兩者垂直(zhi)時(shi)幾(ji)乎沒有感(gan)(gan)應電(dian)動勢(shi)(shi)輸出(chu)。
利(li)用(yong)鋼板(ban)漏磁檢(jian)測試驗(yan)研究水(shui)(shui)平線圈(quan)敏感(gan)方向與缺陷走向夾(jia)角對(dui)檢(jian)測信號幅(fu)值的影(ying)響(xiang)，感(gan)應線圈(quan)的長度(du)(du)、寬度(du)(du)和(he)(he)高(gao)度(du)(du)分別為11mm、2mm和(he)(he)2mm，線徑為0.13mm，共30匝，水(shui)(shui)平線圈(quan)中(zhong)心(xin)提離值h為1.5mm。一共進行(xing)四組試驗(yan)，使水(shui)(shui)平線圈(quan)與不(bu)同走向缺陷平行(xing)放置進行(xing)檢(jian)測，如圖4-80所(suo)示(shi)。水(shui)(shui)平線圈(quan)以恒定速度(du)(du)0.5m／s依次通(tong)過缺陷Crk1、Ck2、Ck3和(he)(he)Cyk4獲得如圖4-81所(suo)示(shi)的檢(jian)測信號。
從圖4-81中可以(yi)看(kan)出，按不(bu)(bu)同方(fang)向(xiang)(xiang)布置的水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)產(chan)生了(le)不(bu)(bu)同的漏磁信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)輸(shu)出：當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)以(yi)90°方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)(yi)次(ci)掃過(guo)四個缺(que)(que)陷(xian)時(shi)(shi)，檢測信(xin)(xin)號(hao)依(yi)(yi)(yi)次(ci)減小，其中Ckt缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最大，4缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最小；當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)以(yi)70°方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)(yi)次(ci)掃過(guo)四個缺(que)(que)陷(xian)時(shi)(shi)，Ck2缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最大，信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)次(ci)之，然后(hou)依(yi)(yi)(yi)次(ci)為Crk3和C,k4當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)以(yi)45°方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)(yi)次(ci)掃過(guo)四個缺(que)(que)陷(xian)時(shi)(shi)，Ck3缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)明顯增(zeng)加(jia)，C,k4信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)有(you)所增(zeng)加(jia)，而Cukl和Ck2信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)均降低；當水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)以(yi)20°方(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)(yi)次(ci)掃過(guo)四個缺(que)(que)陷(xian)時(shi)(shi)，Ck4缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)增(zeng)加(jia)，其余(yu)三個缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)都降低，而且C,k1Crk2和C,k3信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)依(yi)(yi)(yi)次(ci)由小到(dao)大排(pai)列。
繪(hui)制不(bu)同(tong)走(zou)向(xiang)缺陷檢(jian)測(ce)信號峰值(zhi)(zhi)與水(shui)(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)布置方(fang)(fang)向(xiang)的關系(xi)曲線(xian)(xian)，如圖4-82所示。從圖中可(ke)以(yi)(yi)看出，當水(shui)(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)以(yi)(yi)不(bu)同(tong)方(fang)(fang)向(xiang)掃查(cha)同(tong)一缺陷時將產生不(bu)同(tong)的檢(jian)測(ce)信號幅值(zhi)(zhi)。當水(shui)(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)敏(min)感方(fang)(fang)向(xiang)與缺陷走(zou)向(xiang)平行時，信號幅值(zhi)(zhi)最大(da)；隨著(zhu)兩者方(fang)(fang)向(xiang)夾(jia)角的增大(da)，信號幅值(zhi)(zhi)逐漸(jian)降(jiang)低。
圖(tu)(tu)4-83所示(shi)為(wei)垂直線(xian)圈敏(min)感方(fang)向與(yu)缺(que)陷(xian)(xian)走向存在一(yi)定夾(jia)角(jiao)(jiao)時(shi)的(de)漏磁場掃查原理(li)圖(tu)(tu)，線(xian)圈長度為(wei)l，寬度為(wei)2w，線(xian)圈中心提離值(zhi)為(wei)H，垂直線(xian)圈敏(min)感方(fang)向與(yu)缺(que)陷(xian)(xian)走向之間(jian)的(de)夾(jia)角(jiao)(jiao)為(wei)β。建(jian)立如圖(tu)(tu)所示(shi)坐標(biao)系（x,y)），缺(que)陷(xian)(xian)走向平行于y軸，垂直線(xian)圈運動方(fang)向與(yu)x軸平行。
垂直線圈由四(si)段導線L1、L2、L3和L組成(cheng)，其感應(ying)電動勢輸出(chu)分別(bie)為e1e2、e3和e4，
設線圈寬度參數(shu)w＝0.15mm，線圈長度l＝12.5mm，垂(chui)(chui)直線圈運l=12.行速(su)度為1.0m／s，根(gen)據式（4-42）繪(hui)制垂(chui)(chui)直線圈感應(ying)電(dian)動勢與夾角(jiao)β的關系曲線，如圖4-85所示(shi)。從圖中(zhong)可以看出，隨著夾角(jiao)β的不斷增大，垂(chui)(chui)直線圈感應(ying)電(dian)動勢不斷減小。當垂(chui)(chui)直線圈敏感方向(xiang)與缺陷走向(xiang)平行時，感應(ying)電(dian)動勢輸(shu)出最(zui)大；當兩者垂(chui)(chui)直時，幾乎沒有感應(ying)電(dian)動勢輸(shu)出。
采(cai)用與(yu)水平線(xian)圈相同的(de)試驗方法(fa)，研究垂直(zhi)線(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)走向(xiang)夾角(jiao)對(dui)漏磁檢測信號的(de)影響(xiang)。將(jiang)感(gan)應線(xian)圈垂直(zhi)擺放，垂直(zhi)線(xian)圈中心(xin)提離值H為(wei)2mm。同樣本(ben)試驗分(fen)為(wei)四(si)組(zu)，分(fen)別使垂直(zhi)線(xian)圈以不同的(de)布置(zhi)方向(xiang)依次掃查四(si)個缺(que)陷(xian)Ck1、Ck2、Ck3和Crk4，速度為(wei)0.5ms，如圖(tu)4-86所示，并獲(huo)得不同走向(xiang)缺(que)陷(xian)的(de)信號幅(fu)值與(yu)垂直(zhi)線(xian)圈布置(zhi)方向(xiang)的(de)關(guan)系(xi)曲線(xian)，如圖(tu)4-87所示。
從圖4-87中可以看出，當(dang)(dang)垂直線(xian)圈(quan)以不(bu)同布置方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)掃查四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)(shi)，檢測(ce)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)變化規律與水平(ping)線(xian)圈(quan)相同：當(dang)(dang)垂直線(xian)圈(quan)以90°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)掃過(guo)(guo)四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)(shi)，檢測(ce)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)依(yi)(yi)次(ci)減小(xiao)，其(qi)中C，k1缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)大(da)(da)，C4缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)小(xiao)；當(dang)(dang)垂直線(xian)圈(quan)以70°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)掃過(guo)(guo)四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)(shi)，缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)最(zui)大(da)(da)，C信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)次(ci)之，然后依(yi)(yi)次(ci)為Ck3和(he)C4k4；當(dang)(dang)垂直線(xian)圈(quan)以45°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)掃過(guo)(guo)四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)(shi)，C,k3缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)明顯增(zeng)加，C,k4信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)有(you)所增(zeng)加，而Ck1和(he)Ck2信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)均降低(di)；當(dang)(dang)垂直線(xian)圈(quan)以20°方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)依(yi)(yi)次(ci)掃過(guo)(guo)四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)(shi)(shi)，Crk4缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)增(zeng)加，其(qi)余三個(ge)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)都降低(di)，而且Ck1、Crk2和(he)Crk3信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)(zhi)依(yi)(yi)次(ci)由小(xiao)到大(da)(da)排列。
繪制不同走向缺陷檢測(ce)信(xin)(xin)號峰值與(yu)垂直(zhi)線圈布置方向的(de)關系(xi)曲(qu)線，如圖4-88所示。從圖中可以看出，當垂直(zhi)線圈以不同布置方向掃查同一缺陷時(shi)(shi)將產生不同的(de)檢測(ce)信(xin)(xin)號幅值。當垂直(zhi)線圈敏感(gan)方向與(yu)缺陷走向平(ping)行時(shi)(shi)，信(xin)(xin)號幅值最大，隨著兩(liang)者方向夾角的(de)增大，信(xin)(xin)號幅值逐漸降低。
2. 多(duo)向性陣(zhen)列感應線圈(quan)消除(chu)方法(fa)
與(yu)(yu)標(biao)準(zhun)缺(que)(que)陷相(xiang)比，斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷檢(jian)測信號幅值更(geng)低(di)的原(yuan)因有：一(yi)(yi)方(fang)(fang)面，不銹(xiu)鋼管漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)檢(jian)測采(cai)用軸向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he)周向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)復合磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)方(fang)(fang)式對不銹(xiu)鋼管進行局(ju)部磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)，從(cong)(cong)而導(dao)致(zhi)與(yu)(yu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形成夾角(jiao)的斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場強度更(geng)低(di)；另一(yi)(yi)方(fang)(fang)面，在缺(que)(que)陷漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場拾取過程中，檢(jian)測線(xian)(xian)(xian)(xian)圈敏感方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷會形成一(yi)(yi)定(ding)夾角(jiao)，從(cong)(cong)而降低(di)缺(que)(que)陷檢(jian)測信號的幅值。為實現具有不同走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的同尺寸缺(que)(que)陷的一(yi)(yi)致(zhi)性檢(jian)測與(yu)(yu)評價，提出基于多向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)性陣(zhen)列感應線(xian)(xian)(xian)(xian)圈的布置方(fang)(fang)法(fa)(fa)。水平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈與(yu)(yu)垂直線(xian)(xian)(xian)(xian)圈布置方(fang)(fang)法(fa)(fa)相(xiang)同，以(yi)水平(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈作為消(xiao)除方(fang)(fang)法(fa)(fa)的闡(chan)述對象。
在(zai)(zai)實際生(sheng)產(chan)過程(cheng)中(zhong)(zhong)，當(dang)生(sheng)產(chan)工藝參數確定后，同批鋼管中(zhong)(zhong)自然(ran)缺(que)(que)(que)陷(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)往往大致相同。如圖4-89所(suo)示，設鋼管中(zhong)(zhong)存(cun)在(zai)(zai)斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)1，并與(yu)磁(ci)(ci)化場(chang)方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成夾(jia)角(jiao)ao，由(you)于在(zai)(zai)物料運輸過程(cheng)中(zhong)(zhong)可能出(chu)現鋼管方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)倒(dao)置，因此，斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)也可能會與(yu)磁(ci)(ci)化場(chang)方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成夾(jia)角(jiao)ππ-α0，如斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)3。對此，在(zai)(zai)探頭內部布置多(duo)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)性陣(zhen)(zhen)列(lie)感應線(xian)圈S1、S2和S3，分別與(yu)磁(ci)(ci)化場(chang)形(xing)成夾(jia)角(jiao)a1、α2和α3其中(zhong)(zhong)，第(di)一排陣(zhen)(zhen)列(lie)感應線(xian)圈S，對斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)1進行(xing)掃查，根據水平線(xian)圈敏感方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)夾(jia)角(jiao)對檢測(ce)信號幅值的影響規律，線(xian)圈敏感方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應該與(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)1走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平行(xing)，即(ji)α1=α0；第(di)二排陣(zhen)(zhen)列(lie)感應線(xian)圈S2用于檢測(ce)標準(zhun)垂直缺(que)(que)(que)陷(xian)2和校驗設備狀(zhuang)態，因此線(xian)圈敏感方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)磁(ci)(ci)化方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)垂直，即(ji)a2=90°第(di)三排陣(zhen)(zhen)列(lie)感應線(xian)圈S3方(fang)(fang)(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)3走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平行(xing)，即(ji)α3=π-α0。
從而，通過多向性陣列感(gan)應(ying)(ying)線圈(quan)布(bu)置方式可以最大限(xian)度(du)地提(ti)高(gao)斜向缺(que)陷的檢(jian)測(ce)信號幅值，并消除線圈(quan)敏感(gan)方向與缺(que)陷走向夾角引起的檢(jian)測(ce)信號幅值差異。圖4-90所示為針對鋼管上有30°斜向自然(ran)缺(que)陷而制作(zuo)的多向性陣列感(gan)應(ying)(ying)線圈(quan)探(tan)頭(tou)芯。
在消(xiao)除了水平線(xian)圈(quan)敏感(gan)方向(xiang)(xiang)(xiang)與缺(que)(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)夾(jia)角引起的(de)(de)檢(jian)測(ce)信號(hao)(hao)差(cha)異之后(hou)，需(xu)要進(jin)一步消(xiao)除由于缺(que)(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)帶來的(de)(de)漏(lou)磁(ci)場強度差(cha)異，為(wei)此(ci)對斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)測(ce)通道進(jin)行增益補償(chang)。陣(zhen)列(lie)感(gan)應線(xian)圈(quan)S1、S2和(he)S3分(fen)別(bie)(bie)通過斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)1、標準缺(que)(que)陷(xian)(xian)2和(he)斜(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)3之后(hou)輸出信號(hao)(hao)峰值(zhi)分(fen)別(bie)(bie)為(wei)e1、2和(he)e3，設(she)陣(zhen)列(lie)感(gan)應線(xian)圈(quan)S1和(he)S3增益補償(chang)參(can)數分(fen)別(bie)(bie)為(wei)和(he)a3，經補償(chang)后(hou)使得不同走向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)10具有(you)相同的(de)(de)信號(hao)(hao)幅值(zhi)。
