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管(guan)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(chang)差異消除方法(fa)
不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)橫向(xiang)缺陷漏磁(ci)(ci)檢(jian)測系統(tong)主要由穿過式磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈和(he)(he)(he)位(wei)(wei)于(yu)線(xian)圈內部(bu)(bu)的(de)(de)(de)探頭(tou)(tou)陣列組(zu)成。在鋼(gang)管(guan)(guan)通過檢(jian)測系統(tong)時(shi)，探頭(tou)(tou)陣列中(zhong)某一個傳(chuan)感(gan)單元對局部(bu)(bu)缺陷的(de)(de)(de)掃(sao)查具有隨機性，因此(ci)必須保證探頭(tou)(tou)中(zhong)所有傳(chuan)感(gan)單元掃(sao)查同尺寸(cun)缺陷時(shi)獲(huo)得相同的(de)(de)(de)檢(jian)測信號。當鋼(gang)管(guan)(guan)高速運行時(shi)，感(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)會使鋼(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)化(hua)狀(zhuang)態呈(cheng)現不均勻，離開區(qu)(qu)(qu)磁(ci)(ci)感(gan)應強(qiang)度(du)大于(yu)進(jin)入(ru)區(qu)(qu)(qu)磁(ci)(ci)感(gan)應強(qiang)度(du)。如圖(tu)5-18所示，檢(jian)測區(qu)(qu)(qu)域內依次分(fen)布四(si)個尺寸(cun)相同的(de)(de)(de)橫向(xiang)缺陷，其中(zhong)C2和(he)(he)(he)C21位(wei)(wei)于(yu)進(jin)入(ru)區(qu)(qu)(qu)，和(he)(he)(he)位(wei)(wei)于(yu)離開區(qu)(qu)(qu)。當鋼(gang)管(guan)(guan)運行速度(du)較(jiao)低(di)時(shi)，感(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)對鋼(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)化(hua)狀(zhuang)態的(de)(de)(de)影響可以忽略。此(ci)時(shi)，磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)關于(yu)線(xian)圈中(zhong)心對稱分(fen)布，檢(jian)測區(qu)(qu)(qu)域內鋼(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)感(gan)應強(qiang)度(du)差異較(jiao)小(xiao)，C2、C21、C22和(he)(he)(he)C23生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)強(qiang)度(du)B2、B21、B22和(he)(he)(he)B23基(ji)本相同。
隨著檢(jian)測速度(du)(du)的(de)不斷提高，不銹(xiu)鋼管離開區(qu)磁(ci)(ci)感應強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)逐漸大于(yu)進入(ru)區(qu)，從(cong)而導致位(wei)于(yu)離開區(qu)的(de)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)大于(yu)位(wei)于(yu)進入(ru)區(qu)的(de)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)，感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場造(zao)成(cheng)處于不同空間(jian)位置對應傳感(gan)器單元(yuan)檢(jian)測到了不一(yi)(yi)致的(de)(de)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場信號(hao)。消除管(guan)體(ti)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場差(cha)異(yi)有兩種途徑：一(yi)(yi)方面(mian)，可以通過(guo)消除鋼管(guan)中(zhong)的(de)(de)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)來(lai)消除磁(ci)(ci)化狀態的(de)(de)差(cha)異(yi)；另(ling)一(yi)(yi)方面(mian)，還可采取修(xiu)正傳感(gan)單元(yuan)的(de)(de)增(zeng)益使檢(jian)測信號(hao)達到一(yi)(yi)致。由于鋼管(guan)內產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)無法(fa)消除，為此(ci)，提出通過(guo)修(xiu)正陣列傳感(gan)單元(yuan)增(zeng)益來(lai)消除同尺寸缺陷(xian)產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)漏磁(ci)(ci)信號(hao)差(cha)異(yi)，如圖5-19所(suo)示。
在不銹(xiu)鋼管中部刻(ke)制標定(ding)圓(yuan)環作為(wei)標定(ding)信號的管體漏磁場(chang)差異消除方法示意圖源(yuan)，將鋼管以穩定(ding)速度依次(ci)通(tong)過(guo)n個檢測傳感器(qi)單元(yuan)S1、S2、S，時，圓(yuan)環產(chan)生的漏磁場(chang)信號分別為(wei)設陣(zhen)列傳感器(qi)單元(yuan)增(zeng)益(yi)修(xiu)正(zheng)參數(shu)分別為(wei)a1、a2、、a;、、an,且Vs為(wei)標定(ding)參考(kao)幅0"SA值(zhi)。進(jin)一步可獲得陣(zhen)列傳感單元(yuan)增(zeng)益(yi)修(xiu)正(zheng)參數(shu)。
在(zai)基于陣列(lie)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)單(dan)元(yuan)(yuan)增益修(xiu)(xiu)正(zheng)的(de)(de)管體(ti)(ti)漏磁(ci)場(chang)(chang)差異(yi)消除(chu)(chu)方法(fa)中，刻制有(you)標(biao)定圓環(huan)的(de)(de)鋼管以穩定速度通(tong)過檢(jian)(jian)測(ce)探頭時，標(biao)定信(xin)號源(yuan)具有(you)單(dan)一(yi)性(xing)并能(neng)夠一(yi)次性(xing)遍歷每個傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)單(dan)元(yuan)(yuan)。由于感(gan)(gan)(gan)生渦流(liu)磁(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)使(shi)得管體(ti)(ti)形成(cheng)了非均勻(yun)的(de)(de)磁(ci)感(gan)(gan)(gan)應強(qiang)度，從(cong)而導致圓環(huan)在(zai)經過不(bu)同傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)單(dan)元(yuan)(yuan)時產生的(de)(de)漏磁(ci)信(xin)號幅(fu)值存(cun)在(zai)差異(yi)。在(zai)對自然管進行檢(jian)(jian)測(ce)之前，先利用(yong)(yong)帶有(you)標(biao)定圓環(huan)的(de)(de)樣管對傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)單(dan)元(yuan)(yuan)增益進行修(xiu)(xiu)正(zheng)，并且必須保證鋼管檢(jian)(jian)測(ce)速度與標(biao)定速度相同。最終(zhong)，采用(yong)(yong)標(biao)定圓環(huan)作(zuo)為勵(li)磁(ci)源(yuan)來修(xiu)(xiu)正(zheng)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)單(dan)元(yuan)(yuan)的(de)(de)增益，可有(you)效消除(chu)(chu)同尺寸缺陷在(zai)管體(ti)(ti)不(bu)同位置處產生的(de)(de)檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)號差異(yi)。
二、管端漏磁場差異消除(chu)方(fang)法
感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁場對(dui)鋼管管端(duan)(duan)磁化狀態的影響主要來自鋼管中產(chan)生(sheng)(sheng)的感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流(liu)(liu)和磁化線(xian)圈(quan)產(chan)生(sheng)(sheng)的感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)，因此，消(xiao)除管端(duan)(duan)缺陷漏磁場差異(yi)包括兩個方面內容(rong)：一(yi)方面需(xu)要消(xiao)除當(dang)鋼管端(duan)(duan)部進入(ru)和離開磁化線(xian)圈(quan)時由于磁通量劇烈變化而在(zai)(zai)線(xian)圈(quan)中產(chan)生(sheng)(sheng)的感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)；另(ling)一(yi)方面需(xu)要消(xiao)除當(dang)鋼管端(duan)(duan)部與(yu)磁化線(xian)圈(quan)耦合時僅存在(zai)(zai)單一(yi)方向感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流(liu)(liu)磁場的影響。
感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)會(hui)(hui)引(yin)起鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)磁(ci)(ci)化(hua)狀(zhuang)態發(fa)生(sheng)(sheng)變化(hua)，進(jin)(jin)一(yi)步(bu)導致位(wei)于(yu)(yu)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)和管(guan)(guan)(guan)(guan)尾(wei)的(de)(de)(de)具有(you)相(xiang)同尺寸(cun)的(de)(de)(de)缺陷(xian)產(chan)生(sheng)(sheng)不(bu)同的(de)(de)(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)強(qiang)度(du)(du)。如圖5-20所(suo)(suo)示(shi)，在(zai)(zai)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)(de)作用下(xia)，位(wei)于(yu)(yu)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)和管(guan)(guan)(guan)(guan)尾(wei)處(chu)的(de)(de)(de)缺陷(xian)C1C2和C3產(chan)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)Bc1、Bc2和Bc3的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)依次增大，為消(xiao)除(chu)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)引(yin)起的(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)漏磁(ci)(ci)場(chang)差異(yi)，將感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)(de)影(ying)響由鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)本體(ti)轉(zhuan)(zhuan)移(yi)到延(yan)伸(shen)區(qu)(qu)(qu)內。如圖5-21所(suo)(suo)示(shi)，在(zai)(zai)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)部補充(chong)鐵磁(ci)(ci)性物質(zhi)，使鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)整體(ti)長度(du)(du)向兩端(duan)(duan)延(yan)伸(shen)，從(cong)而(er)在(zai)(zai)端(duan)(duan)部發(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)電磁(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應現象將轉(zhuan)(zhuan)移(yi)到延(yan)伸(shen)區(qu)(qu)(qu)內。由于(yu)(yu)延(yan)伸(shen)區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)，當鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)部進(jin)(jin)入(ru)(ru)和離(li)開磁(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)時，磁(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)內部磁(ci)(ci)介質(zhi)總(zong)量(liang)已基本進(jin)(jin)入(ru)(ru)穩定狀(zhuang)態，線圈(quan)(quan)磁(ci)(ci)通(tong)量(liang)保持恒(heng)定而(er)不(bu)會(hui)(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)；由于(yu)(yu)在(zai)(zai)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)(jin)入(ru)(ru)區(qu)(qu)(qu)和離(li)開區(qu)(qu)(qu)同時產(chan)生(sheng)(sheng)反(fan)向的(de)(de)(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)磁(ci)(ci)場(chang)，從(cong)而(er)減弱了單一(yi)方向感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)磁(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)(de)劇(ju)烈影(ying)響。將鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)部進(jin)(jin)行延(yan)伸(shen)之(zhi)后，管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)差異(yi)與管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)相(xiang)似(si)，僅存(cun)在(zai)(zai)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)(jin)入(ru)(ru)區(qu)(qu)(qu)和離(li)開區(qu)(qu)(qu)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)磁(ci)(ci)場(chang)，因此可采用管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)差異(yi)消(xiao)除(chu)方法(fa)進(jin)(jin)一(yi)步(bu)處(chu)理。
圖(tu)5-22所示為含有(you)延伸(shen)(shen)導磁極靴的鋼管自動化漏磁檢(jian)測設備，主要包括(kuo)雙層磁化線圈(quan)、管頭(tou)(tou)延伸(shen)(shen)極靴、管尾(wei)延伸(shen)(shen)極靴、磁化回路以及探頭(tou)(tou)陣列等(deng)。
當鋼(gang)管管頭進入檢測(ce)區域時(shi)(shi)(shi)，管頭與管頭導(dao)磁(ci)延(yan)伸極(ji)靴(xue)形(xing)成對接，此(ci)時(shi)(shi)(shi)磁(ci)化線(xian)圈內(nei)部鐵磁(ci)性物質總量變化緩(huan)慢，線(xian)圈的(de)磁(ci)通總量基(ji)本保持(chi)不(bu)變，從而極(ji)大地削(xue)弱了磁(ci)化線(xian)圈中(zhong)產生的(de)感生電流，如(ru)圖5-23所示。同樣(yang)，當不(bu)銹鋼(gang)管管尾離(li)開(kai)檢測(ce)區域時(shi)(shi)(shi)，其(qi)與管尾導(dao)磁(ci)延(yan)伸極(ji)靴(xue)對接，此(ci)時(shi)(shi)(shi)，磁(ci)化線(xian)圈中(zhong)產生的(de)感生電流也將大大削(xue)弱，如(ru)圖5-24所示。
對(dui)不銹鋼(gang)管(guan)(guan)整(zheng)體同尺寸缺(que)(que)陷(xian)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)(chang)強度差異而言(yan)，感生(sheng)(sheng)磁(ci)場(chang)(chang)對(dui)鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)端(duan)(duan)缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)影響遠大于管(guan)(guan)體。一方面(mian)，由(you)于管(guan)(guan)端(duan)(duan)進入和離(li)開(kai)磁(ci)化線圈時(shi)，劇烈的(de)(de)磁(ci)通量變化會在線圈中產(chan)生(sheng)(sheng)較大的(de)(de)感生(sheng)(sheng)電流(liu)；另一方面(mian)，由(you)于僅在鋼(gang)管(guan)(guan)進入區或者離(li)開(kai)區產(chan)生(sheng)(sheng)單一方向的(de)(de)感生(sheng)(sheng)渦流(liu)，相(xiang)應(ying)的(de)(de)感生(sheng)(sheng)磁(ci)場(chang)(chang)將在管(guan)(guan)頭減(jian)弱(ruo)并在管(guan)(guan)尾增(zeng)強缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)(chang)。施(shi)加延(yan)(yan)伸極靴后(hou)將鋼(gang)管(guan)(guan)端(duan)(duan)部的(de)(de)電磁(ci)感應(ying)作用(yong)轉移(yi)到延(yan)(yan)伸區，從而可有效削弱(ruo)感生(sheng)(sheng)磁(ci)場(chang)(chang)對(dui)鋼(gang)管(guan)(guan)端(duan)(duan)部缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)影響。
建立EMT-P48／180 不銹鋼管(guan)高速漏磁(ci)(ci)(ci)檢測系統(tong)，如圖(tu)5-25所(suo)示。鋼管(guan)漏磁(ci)(ci)(ci)檢測系統(tong)包括(kuo)輸送(song)輥道、磁(ci)(ci)(ci)化(hua)電(dian)(dian)(dian)(dian)源、磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)(xian)圈和(he)探頭(tou)信號系統(tong)等(deng)。圖(tu)5-26所(suo)示為(wei)(wei)輸送(song)輥道，在變壓器(qi)控制下(xia)實現變速輸出。圖(tu)5-27所(suo)示的(de)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)電(dian)(dian)(dian)(dian)源具有恒壓和(he)恒流(liu)兩種(zhong)功(gong)能模式，當采用恒壓模式時(shi)，磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)(xian)圈中通(tong)過的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)為(wei)(wei)初始(shi)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)與線(xian)(xian)(xian)圈感生電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)疊加之和(he)；如將(jiang)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)電(dian)(dian)(dian)(dian)源設置為(wei)(wei)恒流(liu)模式，電(dian)(dian)(dian)(dian)源內(nei)部的(de)穩流(liu)模塊電(dian)(dian)(dian)(dian)路將(jiang)對線(xian)(xian)(xian)圈感生電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)進行補償，從而保證線(xian)(xian)(xian)圈中通(tong)過的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)值始(shi)終(zhong)保持不變。磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)(xian)圈的(de)內(nei)徑(jing)、外徑(jing)和(he)厚度分別為(wei)(wei)400mm、800mm和(he)300mm，線(xian)(xian)(xian)圈總匝(za)數為(wei)(wei)5000匝(za)。圖(tu)5-28所(suo)示為(wei)(wei)探頭(tou)系統(tong)，實現鋼管(guan)周向360°全(quan)覆蓋檢測。
首先(xian)，分析磁(ci)化(hua)線(xian)圈中(zhong)產生的(de)感生電流與鋼管(guan)(guan)運動(dong)速度關系。將(jiang)磁(ci)化(hua)電源設置為(wei)恒壓模式(shi)，電壓設定為(wei)20V，當磁(ci)化(hua)線(xian)圈中(zhong)沒有鋼管(guan)(guan)時，線(xian)圈內部電流為(wei)19A。管(guan)(guan)端(duan)缺(que)陷漏磁(ci)場差異測試樣管(guan)(guan)如(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-29所(suo)示，在樣管(guan)(guan)兩端(duan)及中(zhong)部刻制三個(ge)尺寸相同的(de)圓環缺(que)陷。如(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-26所(suo)示，利用變頻輸送輥道(dao)驅動(dong)鋼管(guan)(guan)分別(bie)以速度1.0m／s、1.3m／1.61.9m2.2m/s、2.5m／s通(tong)過漏磁(ci)檢測設備(bei)。當鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)體(ti)和管(guan)(guan)尾分別(bie)通(tong)過磁(ci)化(hua)線(xian)圈時，測量線(xian)圈中(zhong)通(tong)過的(de)電流值，獲得磁(ci)化(hua)線(xian)圈內部通(tong)過電流與運行速度關系曲線(xian)，如(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-30所(suo)示。
從圖(tu)5-30中(zhong)可以看出，當不(bu)銹鋼管(guan)(guan)不(bu)同(tong)部(bu)位(wei)運(yun)(yun)動至磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)時(shi)，磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)(quan)內(nei)部(bu)通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)電流(liu)(liu)幅值(zhi)差異較大(da)：管(guan)(guan)尾處線(xian)圈(quan)(quan)內(nei)部(bu)電流(liu)(liu)最大(da)，管(guan)(guan)體次之，管(guan)(guan)頭最弱；并(bing)且，隨(sui)著鋼管(guan)(guan)運(yun)(yun)行速度不(bu)斷(duan)提升，管(guan)(guan)頭處線(xian)圈(quan)(quan)內(nei)部(bu)電流(liu)(liu)不(bu)斷(duan)減小，管(guan)(guan)體基本不(bu)變(bian)，管(guan)(guan)尾處電流(liu)(liu)不(bu)斷(duan)增加，試驗(yan)結果與(yu)圖(tu)5-18所示的仿(fang)真結論吻合。鋼管(guan)(guan)在進入和離(li)開磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)(quan)磁(ci)(ci)通(tong)(tong)(tong)總量發生劇(ju)烈變(bian)化而在其(qi)中(zhong)產生感(gan)生電流(liu)(liu)。當管(guan)(guan)體通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)磁(ci)(ci)化線(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，由于線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)磁(ci)(ci)通(tong)(tong)(tong)量基本不(bu)變(bian)而無感(gan)生電流(liu)(liu)產生。
進一步(bu)分析感(gan)生(sheng)磁場(chang)對(dui)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁場(chang)的(de)影響。在(zai)恒壓模式(shi)下，對(dui)處于管(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)體和(he)管(guan)(guan)尾(wei)的(de)圓(yuan)環缺(que)陷(xian)進行檢(jian)測，當鋼(gang)管(guan)(guan)運行速(su)度為1.0m／s時檢(jian)測信(xin)號如(ru)圖5-31所(suo)示。從圖中(zhong)可以看出，不(bu)同(tong)位(wei)置處的(de)圓(yuan)環缺(que)陷(xian)產生(sheng)的(de)信(xin)號幅值不(bu)同(tong)，其中(zhong)管(guan)(guan)尾(wei)處缺(que)陷(xian)幅值最(zui)大，管(guan)(guan)體次之(zhi)，管(guan)(guan)頭處缺(que)陷(xian)信(xin)號最(zui)小。
在恒(heng)壓(ya)模(mo)式下(xia)，同尺寸(cun)缺陷多樣漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場產生(sheng)(sheng)源(yuan)包括(kuo)磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)圈中產生(sheng)(sheng)的(de)(de)感(gan)生(sheng)(sheng)電流和鋼(gang)管中的(de)(de)感(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)流。為單獨分(fen)(fen)析鋼(gang)管中感(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)流對缺陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場的(de)(de)影(ying)響，可將磁(ci)(ci)(ci)化電源(yuan)設置為恒(heng)流模(mo)式以消除(chu)磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)圈感(gan)生(sheng)(sheng)電流的(de)(de)影(ying)響。分(fen)(fen)別(bie)在恒(heng)壓(ya)和恒(heng)流兩種模(mo)式下(xia)對樣管缺陷進行檢(jian)測(ce)，樣管分(fen)(fen)別(bie)以速(su)度(du)1.0m／s、1.3m／1.6m／s、1.9m／s、2.2m／s和2.5m／s通過檢(jian)測(ce)設備并記錄缺陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號幅值(zhi)，最(zui)終(zhong)獲得不(bu)同位(wei)置圓環缺陷檢(jian)測(ce)信(xin)號幅值(zhi)與運行速(su)度(du)的(de)(de)關系曲線(xian)，如圖(tu)5-32所示(shi)。
從圖5-32中(zhong)可以看出，當磁(ci)化電(dian)(dian)源設置為(wei)恒壓模(mo)式時(shi)，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尾缺陷(xian)信號(hao)(hao)最(zui)強(qiang)，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體次之，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)頭(tou)缺陷(xian)信號(hao)(hao)最(zui)弱(ruo)；隨著檢測速度的提高(gao)，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)頭(tou)缺陷(xian)信號(hao)(hao)幅值(zhi)(zhi)不(bu)(bu)斷(duan)減弱(ruo)，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體基本不(bu)(bu)變，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尾逐(zhu)漸增(zeng)加(jia)，三者幅值(zhi)(zhi)差(cha)異(yi)逐(zhu)漸增(zeng)大。將磁(ci)化電(dian)(dian)源設置為(wei)恒流(liu)模(mo)式消除磁(ci)化線圈(quan)感(gan)生電(dian)(dian)流(liu)影(ying)響之后，同(tong)樣，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尾缺陷(xian)信號(hao)(hao)最(zui)強(qiang)，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體其(qi)次，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)頭(tou)最(zui)弱(ruo)。當鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)運(yun)行速度相同(tong)時(shi)，與恒壓模(mo)式相比，不(bu)(bu)同(tong)位置缺陷(xian)在恒流(liu)模(mo)式下(xia)產生的檢測信號(hao)(hao)差(cha)異(yi)更小。
從圖(tu)5-32中(zhong)還可以看出(chu)，感生(sheng)磁場(chang)(chang)(chang)在管(guan)端引起的缺陷(xian)漏磁場(chang)(chang)(chang)差(cha)異(yi)遠大于管(guan)體(ti)(ti)；線(xian)圈感生(sheng)電(dian)流(liu)磁場(chang)(chang)(chang)引起的管(guan)端缺陷(xian)漏磁場(chang)(chang)(chang)差(cha)異(yi)大于鋼管(guan)感生(sheng)渦(wo)流(liu)磁場(chang)(chang)(chang)；在管(guan)體(ti)(ti)處磁化線(xian)圈中(zhong)幾乎不產生(sheng)感生(sheng)電(dian)流(liu)，管(guan)體(ti)(ti)缺陷(xian)漏磁場(chang)(chang)(chang)差(cha)異(yi)源主要來(lai)自不銹鋼管(guan)中(zhong)產生(sheng)的感生(sheng)渦(wo)流(liu)。
根據圖5-22所(suo)(suo)示的(de)設(she)備(bei)方案制作了相應的(de)管端延伸導磁(ci)(ci)極(ji)靴，如圖5-33所(suo)(suo)示。將(jiang)延伸極(ji)靴固定在橫向磁(ci)(ci)化線(xian)(xian)圈(quan)上，在完(wan)全相同的(de)條(tiao)件下進行(xing)測試，獲得在恒壓模式下磁(ci)(ci)化線(xian)(xian)圈(quan)內部通(tong)過電流與運行(xing)速度(du)的(de)關系曲(qu)線(xian)(xian)，如圖5-34所(suo)(suo)示。
從(cong)圖5-34中可以看(kan)出，磁化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈電(dian)(dian)流(liu)幅(fu)(fu)值變化(hua)(hua)規(gui)律與未施(shi)加延伸極(ji)靴時相同(tong)，仍(reng)然是(shi)管(guan)頭處電(dian)(dian)流(liu)幅(fu)(fu)值最小，管(guan)體(ti)基(ji)本不變，而管(guan)尾(wei)處電(dian)(dian)流(liu)幅(fu)(fu)值最大，并(bing)且隨著運行(xing)速度的(de)增加，差(cha)異逐漸(jian)增大。但是(shi)，延伸極(ji)靴極(ji)大地(di)削(xue)弱了磁化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈中產生的(de)感生電(dian)(dian)流(liu)，與未施(shi)加延伸極(ji)靴相比，當運行(xing)速度為2.5m／s時，管(guan)頭處線(xian)(xian)圈電(dian)(dian)流(liu)由10.2A上升至(zhi)16.2A，管(guan)尾(wei)處線(xian)(xian)圈電(dian)(dian)流(liu)由25.8A降為21.9A。
同(tong)樣，將磁化(hua)電源設置為恒壓(ya)和恒流兩(liang)種模式，在施加延伸(shen)極靴(xue)的情況(kuang)下，對樣管上不同(tong)位(wei)置圓環缺陷進行(xing)檢測(ce)，獲得相應漏磁檢測(ce)信(xin)號幅值與運(yun)行(xing)速度的關(guan)系曲線，如圖5-35所示。
從圖5-35中(zhong)可以看出，一(yi)方面，施(shi)加延(yan)伸極靴之后缺(que)陷漏(lou)磁信(xin)號(hao)變化規(gui)律與(yu)未施(shi)加極靴時相同(tong)。感(gan)生(sheng)(sheng)磁場(chang)造成管(guan)(guan)(guan)尾圓環缺(que)陷漏(lou)磁信(xin)號(hao)強(qiang)度最(zui)高，管(guan)(guan)(guan)體(ti)次之，而管(guan)(guan)(guan)頭缺(que)陷漏(lou)磁信(xin)號(hao)強(qiang)度最(zui)低，并(bing)且(qie)磁化線(xian)圈感(gan)生(sheng)(sheng)電流(liu)對(dui)管(guan)(guan)(guan)端缺(que)陷檢測信(xin)號(hao)的影(ying)響大于(yu)鋼管(guan)(guan)(guan)中(zhong)的感(gan)生(sheng)(sheng)渦流(liu)。另(ling)一(yi)方面，由于(yu)延(yan)伸導磁極靴的作用，感(gan)生(sheng)(sheng)磁場(chang)對(dui)端部缺(que)陷漏(lou)磁場(chang)的影(ying)響由鋼管(guan)(guan)(guan)本體(ti)轉移到延(yan)伸極靴上，從而有(you)(you)效削(xue)弱了管(guan)(guan)(guan)端缺(que)陷漏(lou)磁信(xin)號(hao)差異。此外，由于(yu)延(yan)伸極靴降低了整個磁化回路的磁阻，故從整體(ti)上增強(qiang)了所有(you)(you)缺(que)陷的漏(lou)磁信(xin)號(hao)幅值。
為分析比較延伸(shen)導(dao)磁(ci)極(ji)靴的(de)(de)缺陷漏磁(ci)場差異消(xiao)除(chu)效果(guo)，分別計算不同(tong)運(yun)行(xing)速度下鋼(gang)管(guan)管(guan)端圓環缺陷漏磁(ci)場檢測(ce)信號(hao)的(de)(de)幅值差異，見表(biao)5-1。從(cong)表(biao)中可以看出，延伸(shen)極(ji)靴可有效消(xiao)除(chu)感生(sheng)磁(ci)場引起的(de)(de)同(tong)尺(chi)寸缺陷漏磁(ci)場差異。當鋼(gang)管(guan)運(yun)行(xing)速度為2.5m／s時，磁(ci)化電(dian)源設置為恒流模式并施加延伸(shen)極(ji)靴時，感生(sheng)磁(ci)場引起的(de)(de)不同(tong)位(wei)置同(tong)尺(chi)寸缺陷檢測(ce)信號(hao)差異為0.45dB，已能(neng)滿足鋼(gang)管(guan)檢測(ce)要求。因(yin)此，在不銹鋼(gang)管(guan)漏磁(ci)檢測(ce)過程中，可根據(ju)鋼(gang)管(guan)外徑制(zhi)作(zuo)對應尺(chi)寸的(de)(de)延伸(shen)導(dao)磁(ci)極(ji)靴，從(cong)而(er)可消(xiao)除(chu)由于感生(sheng)磁(ci)場帶來的(de)(de)管(guan)端缺陷漏磁(ci)場差異。
當不銹(xiu)鋼(gang)管管體通(tong)過(guo)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈時，缺陷漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差異(yi)主要(yao)受鋼(gang)管感生渦流磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)影響(xiang)。由(you)于進入區感生渦流磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)與原始磁(ci)(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)方向(xiang)相反，而(er)在離開區兩(liang)者方向(xiang)相同，因此感生渦流造成磁(ci)(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)分布(bu)不均(jun)勻，進而(er)引(yin)起缺陷漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差異(yi)。
為消除感(gan)(gan)生磁場引(yin)起(qi)的管體同尺(chi)寸缺陷漏磁場差異，以(yi)(yi)圓(yuan)(yuan)環作(zuo)為標定(ding)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)源對陣列傳感(gan)(gan)單(dan)元(yuan)增(zeng)益進行(xing)修正(zheng)(zheng)，樣管如(ru)圖(tu)5-36所(suo)示(shi)。檢(jian)(jian)測信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)系統共(gong)32個通(tong)(tong)(tong)道，初始采集時(shi)各(ge)通(tong)(tong)(tong)道增(zeng)益統一(yi)設置(zhi)為200，如(ru)圖(tu)5-37所(suo)示(shi)。當樣管以(yi)(yi)速度1.0m／s通(tong)(tong)(tong)過(guo)檢(jian)(jian)測探(tan)頭時(shi)，獲得編(bian)號(hao)(hao)(hao)(hao)25～32八個通(tong)(tong)(tong)道缺陷漏磁信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)波形，如(ru)圖(tu)5-38所(suo)示(shi)，其(qi)中每一(yi)條(tiao)曲(qu)線(xian)代表一(yi)個通(tong)(tong)(tong)道。從圖(tu)中可(ke)以(yi)(yi)看出，標定(ding)圓(yuan)(yuan)環在(zai)各(ge)傳感(gan)(gan)單(dan)元(yuan)中產生的漏磁信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)不同。進一(yi)步，將目標信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅值(zhi)Vs設置(zhi)為90，根據式（5-12）算法獲得各(ge)通(tong)(tong)(tong)道的修正(zheng)(zheng)參數，如(ru)圖(tu)5-39所(suo)示(shi)。將標定(ding)圓(yuan)(yuan)環再次以(yi)(yi)相同速度通(tong)(tong)(tong)過(guo)橫向檢(jian)(jian)測系統時(shi)獲得如(ru)圖(tu)5-40所(suo)示(shi)的檢(jian)(jian)測信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)，其(qi)中一(yi)條(tiao)曲(qu)線(xian)為一(yi)個通(tong)(tong)(tong)道。從圖(tu)中可(ke)以(yi)(yi)看出，經過(guo)增(zeng)益修正(zheng)(zheng)之(zhi)后，各(ge)通(tong)(tong)(tong)道之(zhi)間的缺陷信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)差異基本得到消除。
當(dang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)通(tong)過(guo)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)時(shi)會產(chan)生(sheng)兩(liang)種電(dian)磁(ci)(ci)感(gan)應(ying)現(xian)象(xiang)：一方(fang)面，鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)電(dian)介(jie)質切(qie)割磁(ci)(ci)力線(xian)(xian)而產(chan)生(sheng)感(gan)生(sheng)渦流(liu)；另一方(fang)面，磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)由于內(nei)部鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)磁(ci)(ci)介(jie)質總量發生(sheng)變(bian)(bian)化(hua)(hua)而產(chan)生(sheng)感(gan)生(sheng)電(dian)流(liu)。鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)感(gan)生(sheng)渦流(liu)和線(xian)(xian)圈(quan)感(gan)生(sheng)電(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)的(de)磁(ci)(ci)場(chang)會改變(bian)(bian)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)場(chang)的(de)強度與分布(bu)，進一步改變(bian)(bian)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)的(de)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)狀態，最終導致不(bu)同位置的(de)同尺寸(cun)缺陷(xian)產(chan)生(sheng)不(bu)同的(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)。可得出以下結論(lun)：
1. 不(bu)銹鋼(gang)管電(dian)介質通(tong)過磁化(hua)(hua)線圈時，在(zai)進入區內形成與原始(shi)(shi)磁化(hua)(hua)電(dian)流(liu)(liu)(liu)方(fang)向相反的感(gan)生渦(wo)流(liu)(liu)(liu)；在(zai)離開區形成與原始(shi)(shi)磁化(hua)(hua)電(dian)流(liu)(liu)(liu)方(fang)向相同的感(gan)生渦(wo)流(liu)(liu)(liu)；在(zai)中間(jian)區域基本(ben)沒有(you)感(gan)生渦(wo)流(liu)(liu)(liu)產(chan)生。
2. 當不銹鋼管(guan)管(guan)頭進入(ru)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)時(shi)，線圈(quan)中形成與原始磁(ci)(ci)(ci)化(hua)電(dian)(dian)流方向相(xiang)反(fan)的(de)感(gan)(gan)生電(dian)(dian)流；隨著(zhu)鋼管(guan)進一步深(shen)入(ru)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)，當管(guan)體(ti)通過磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)時(shi)，線圈(quan)中無感(gan)(gan)生電(dian)(dian)流產生；當管(guan)尾(wei)離開磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)時(shi)，線圈(quan)中無感(gan)(gan)生電(dian)(dian)流產生；當管(guan)尾(wei)離開磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)時(shi)，線圈(quan)中產生與原始磁(ci)(ci)(ci)化(hua)電(dian)(dian)流方向相(xiang)同的(de)感(gan)(gan)生電(dian)(dian)流。
3. 管體同尺(chi)寸(cun)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)場差(cha)異主要來自鋼管內部的(de)感(gan)生(sheng)渦流磁(ci)場的(de)影響。在進(jin)入區(qu)(qu)(qu)，感(gan)生(sheng)磁(ci)場與(yu)原始磁(ci)化(hua)(hua)場方向相(xiang)反；在離(li)開(kai)(kai)(kai)區(qu)(qu)(qu)，感(gan)生(sheng)磁(ci)場與(yu)原始磁(ci)化(hua)(hua)場方向相(xiang)同。從(cong)而使得鋼管離(li)開(kai)(kai)(kai)區(qu)(qu)(qu)磁(ci)感(gan)應強(qiang)度(du)高(gao)于進(jin)入區(qu)(qu)(qu)，最(zui)終導致位于離(li)開(kai)(kai)(kai)區(qu)(qu)(qu)的(de)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)場強(qiang)度(du)高(gao)于進(jin)入區(qu)(qu)(qu)的(de)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)場強(qiang)度(du)。
4. 管(guan)(guan)(guan)端同尺寸缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異同時受到鋼管(guan)(guan)(guan)內(nei)部(bu)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)和(he)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu)的影響。當鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭進(jin)入磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈時，鋼管(guan)(guan)(guan)內(nei)部(bu)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)和(he)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu)產生(sheng)(sheng)的磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)均(jun)與原始磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)場(chang)(chang)(chang)方向相(xiang)反(fan)，從而降低了(le)鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應強(qiang)度；當管(guan)(guan)(guan)尾離開磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈時，鋼管(guan)(guan)(guan)內(nei)部(bu)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)和(he)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu)產生(sheng)(sheng)的磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)均(jun)與原始磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)場(chang)(chang)(chang)方向相(xiang)同，從而增(zeng)強(qiang)了(le)管(guan)(guan)(guan)尾磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應強(qiang)度。最(zui)終(zhong)，感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)導致位于鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)體(ti)和(he)管(guan)(guan)(guan)尾處的同尺寸缺(que)陷形成了(le)依次增(zeng)加的漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強(qiang)度。
5. 為實現高速(su)運行(xing)時不銹鋼管(guan)同(tong)(tong)尺(chi)寸缺(que)陷的一致性檢測與評價，基(ji)于陣列傳感單元增益修正和延伸導磁(ci)極(ji)靴的檢測方(fang)法可消(xiao)除同(tong)(tong)尺(chi)寸缺(que)陷漏(lou)磁(ci)場差異，使得同(tong)(tong)尺(chi)寸缺(que)陷在管(guan)體和管(guan)端處產(chan)生(sheng)相(xiang)同(tong)(tong)的漏(lou)磁(ci)檢測信號。
6. 此外(wai)，在研究磁化線(xian)圈(quan)內(nei)部感(gan)生電(dian)流(liu)(liu)形成機(ji)制及變(bian)化規律的基(ji)礎上，可采取(qu)在管頭處提前(qian)增加磁化電(dian)流(liu)(liu)并在管尾處提前(qian)減小磁化電(dian)流(liu)(liu)的控制方(fang)式(shi)，用于抵消(xiao)線(xian)圈(quan)中(zhong)的感(gan)生電(dian)流(liu)(liu)，從(cong)而(er)可有(you)效(xiao)提高磁化電(dian)流(liu)(liu)的穩定(ding)性(xing)。
