與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不銹(xiu)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)磁(ci)(ci)無(wu)損檢(jian)測(ce)的(de)原理源于(yu)磁(ci)(ci)粉(fen)檢(jian)測(ce)，當(dang)用一(yi)個(ge)或(huo)多個(ge)磁(ci)(ci)化器將(jiang)鋼(gang)管(guan)的(de)某一(yi)部位(wei)磁(ci)(ci)化到飽和狀態時，鋼(gang)管(guan)中任何形(xing)(xing)式的(de)材質(zhi)不連(lian)續都會在其所在位(wei)置(zhi)引(yin)發磁(ci)(ci)場(chang)畸變(bian)，由此產生泄漏(lou)于(yu)材質(zhi)之外的(de)磁(ci)(ci)力線(xian)(xian)或(huo)磁(ci)(ci)通。這(zhe)些(xie)泄漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)量的(de)空間分(fen)布具有微(wei)小、非(fei)線(xian)(xian)性等特點。磁(ci)(ci)敏感元件以電信號的(de)形(xing)(xing)式描述這(zhe)些(xie)磁(ci)(ci)場(chang)量信號時，會失(shi)去漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)的(de)矢(shi)量特性，從而難以準確獲得材質(zhi)中的(de)缺(que)陷(xian)形(xing)(xing)態特征(zheng)，如缺(que)陷(xian)的(de)位(wei)置(zhi)、形(xing)(xing)狀和走向等。
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(bu)缺陷檢測信(xin)號特征
漏(lou)(lou)磁(ci)場是一種非(fei)線(xian)性(xing)的(de)空(kong)間三(san)維(wei)場，是由磁(ci)飽(bao)和(he)狀態下鐵(tie)磁(ci)性(xing)鋼(gang)管中的(de)磁(ci)導(dao)率(lv)不一致引起的(de)。為(wei)(wei)了盡可能詳細地(di)了解(jie)漏(lou)(lou)磁(ci)場在(zai)(zai)各個方向(xiang)(xiang)上的(de)分布(bu)情況(kuang)，通常將漏(lou)(lou)磁(ci)場分解(jie)為(wei)(wei)兩(liang)個分量(liang)(liang)(liang)，即一個切(qie)向(xiang)(xiang)分量(liang)(liang)(liang)B1和(he)一個法(fa)向(xiang)(xiang)分量(liang)(liang)(liang)Bn,如圖4-1所示。在(zai)(zai)檢測過(guo)程中，當傳(chuan)感器(qi)與(yu)缺(que)陷(xian)同側時(shi)，則可視為(wei)(wei)外(wai)部缺(que)陷(xian)，此時(shi)測量(liang)(liang)(liang)的(de)漏(lou)(lou)磁(ci)場切(qie)向(xiang)(xiang)與(yu)法(fa)向(xiang)(xiang)分量(liang)(liang)(liang)分別記(ji)為(wei)(wei)Bex和(he)B當0傳(chuan)感器(qi)與(yu)缺(que)陷(xian)異側時(shi)，則可視為(wei)(wei)內部缺(que)陷(xian)，漏(lou)(lou)磁(ci)場切(qie)向(xiang)(xiang)與(yu)法(fa)向(xiang)(xiang)分量(liang)(liang)(liang)分別記(ji)為(wei)(wei)B和(he)從圖4-1中可以看出(chu)，內、外(wai)部缺(que)陷(xian)在(zai)(zai)傳(chuan)感器(qi)處產(chan)生的(de)漏(lou)(lou)磁(ci)場存在(zai)(zai)較大差異。
法向(xiang)分(fen)量(liang)是指漏磁場(chang)在(zai)(zai)不銹鋼管(guan)表(biao)面法線(xian)方向(xiang)上的(de)(de)分(fen)量(liang)，檢(jian)測信號在(zai)(zai)裂(lie)(lie)紋中心的(de)(de)正上方幅值為零，而在(zai)(zai)裂(lie)(lie)紋的(de)(de)兩個斷面附近(jin)分(fen)別達(da)到正、負(fu)極大值，相鄰極值之間的(de)(de)距(ju)離(li)取決于裂(lie)(lie)紋的(de)(de)寬(kuan)度、缺陷的(de)(de)形狀、提離(li)距(ju)離(li)以及缺陷所在(zai)(zai)位置等因(yin)素。
下(xia)面以漏磁(ci)場法向分量(liang)進行討論(lun)。
內、外(wai)部(bu)(bu)(bu)缺(que)陷的漏磁(ci)場(chang)形成機理略有不同：當缺(que)陷處于被測鋼管(guan)外(wai)表面時，其溢出磁(ci)場(chang)可以視(shi)為磁(ci)力線遇(yu)到磁(ci)導(dao)率變化時外(wai)逸的部(bu)(bu)(bu)分；而不銹鋼管(guan)的內部(bu)(bu)(bu)缺(que)陷在鋼管(guan)外(wai)部(bu)(bu)(bu)產生(sheng)的漏磁(ci)場(chang)，實質(zhi)是由于材質(zhi)不連(lian)續產生(sheng)的畸變擾動磁(ci)場(chang)，將磁(ci)力線從原本分布均勻的鐵(tie)磁(ci)性構件內“擠(ji)壓”出材質(zhi)表面，形成可檢測量。
從圖4-1中可以(yi)看出，外部(bu)(bu)缺陷(xian)檢(jian)測信號(hao)的(de)(de)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值較大，且(qie)具有(you)陡(dou)峭的(de)(de)畸(ji)變(bian)特(te)征(zheng)；內(nei)部(bu)(bu)缺陷(xian)檢(jian)測信號(hao)的(de)(de)強度及畸(ji)變(bian)特(te)征(zheng)都與前者不同。當(dang)用(yong)霍爾元件檢(jian)測漏磁場的(de)(de)法向分(fen)量時(shi)，會獲(huo)得含過零(ling)點的(de)(de)正、負波峰(feng)(feng)特(te)征(zheng)的(de)(de)缺陷(xian)信號(hao)。為了方便標(biao)記(ji)(ji)缺陷(xian)產生的(de)(de)漏磁場檢(jian)測信號(hao)，將外部(bu)(bu)缺陷(xian)檢(jian)測信號(hao)記(ji)(ji)為Vex(h)，內(nei)部(bu)(bu)缺陷(xian)檢(jian)測信號(hao)記(ji)(ji)為Vin(h)，h為磁敏感(gan)元件與被檢(jian)測構件表面的(de)(de)提離(li)距離(li)。
以(yi)二維軸對稱模型為(wei)(wei)例，仿真計算(suan)鋼(gang)管軸向(xiang)磁化時內(nei)、外(wai)部缺陷的(de)檢測(ce)(ce)信號(hao)特性(xing)。鋼(gang)管厚度(du)為(wei)(wei)10.0mm，內(nei)、外(wai)部裂紋(wen)尺寸相同(tong)：深度(du)為(wei)(wei)2.5mm，寬度(du)為(wei)(wei)0.5mm。如圖(tu)4-2所示，磁敏感元件(jian)沿著提離值(zhi)．0mm的(de)路徑掃過(guo)(guo)外(wai)部裂紋(wen)時，得到(dao)相應檢測(ce)(ce)信號(hao)的(de)峰-峰值(zhi)，記為(wei)(wei)Vexpp(1.0)；掃過(guo)(guo)內(nei)部裂紋(wen)時，得到(dao)相應檢測(ce)(ce)信號(hao)的(de)峰-峰值(zhi)。
在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管自(zi)動化漏磁檢(jian)測(ce)(ce)過程中，一般將檢(jian)測(ce)(ce)探頭布(bu)置在鋼(gang)管外表(biao)面(mian)來實(shi)現不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管的全覆蓋(gai)檢(jian)測(ce)(ce)。從(cong)圖4-2中可以看出(chu)，相(xiang)(xiang)同尺寸的裂紋分(fen)別位于鋼(gang)管的內、外表(biao)面(mian)時(shi)，產生(sheng)的檢(jian)測(ce)(ce)信號差(cha)異(yi)很大，包括幅(fu)值(zhi)和(he)寬度。然而，在常(chang)規漏磁檢(jian)測(ce)(ce)中，一般將檢(jian)測(ce)(ce)信號幅(fu)值(zhi)作為裂紋深度的評判(pan)(pan)(pan)依據。因此，如果不(bu)對裂紋位置進行(xing)區分(fen)，而直接使用相(xiang)(xiang)同的報警門限進行(xing)評判(pan)(pan)(pan)，則會造成外部裂紋的誤判(pan)(pan)(pan)或內部裂紋的漏判(pan)(pan)(pan)，使相(xiang)(xiang)同尺寸的缺陷產生(sheng)不(bu)一致的評價(jia)結(jie)果。
圖4-3給(gei)出了不銹鋼管內(nei)壁(bi)上的(de)裂紋（內(nei)部缺(que)陷(xian)）漏(lou)磁場法向分(fen)量檢(jian)(jian)測(ce)(ce)信號(hao)(hao)(hao)波形，同時給(gei)出了檢(jian)(jian)測(ce)(ce)信號(hao)(hao)(hao)極(ji)值間(jian)隔寬度(du)(du)W與(yu)管壁(bi)厚度(du)(du)的(de)關系曲線。從圖中(zhong)可以看出，當(dang)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)探(tan)頭與(yu)鋼管表面的(de)提離距離h增(zeng)(zeng)大，或者壁(bi)厚增(zeng)(zeng)大時，檢(jian)(jian)測(ce)(ce)信號(hao)(hao)(hao)的(de)極(ji)值間(jian)隔寬度(du)(du)W均會增(zeng)(zeng)大。因此，當(dang)借助于檢(jian)(jian)測(ce)(ce)信號(hao)(hao)(hao)的(de)波形特(te)征(zheng)構建評判指標時，應(ying)注意這(zhe)一點。
2. 鋼板正、反面缺陷檢測信號(hao)對比(bi)
下面通過在鋼板(ban)上刻(ke)制(zhi)各類人(ren)工缺陷模擬鋼管漏磁(ci)檢(jian)測中(zhong)內、外部缺陷。采用機加工和電火(huo)花加工的(de)方法，在鋼板(ban)表面相隔一定距(ju)離加工橫向刻(ke)槽、斜向刻(ke)槽以及(ji)不通孔等人(ren)工缺陷，人(ren)工缺陷尺寸見表4-1。
磁(ci)(ci)敏感(gan)(gan)元件(jian)選用集成霍爾元件(jian)UGN-3503，將其(qi)封(feng)裝于檢(jian)測(ce)探頭中，傳感(gan)(gan)器的提(ti)離距(ju)離為0.5mm。采用直流磁(ci)(ci)化線圈對鋼板進(jin)(jin)行(xing)軸(zhou)向磁(ci)(ci)化，通(tong)過(guo)調節磁(ci)(ci)化電流幅(fu)值(zhi)，確保試件(jian)始終處(chu)于磁(ci)(ci)飽和狀態(tai)。分別(bie)在人工缺陷所(suo)在鋼板正面(mian)(mian)以及反面(mian)(mian)進(jin)(jin)行(xing)檢(jian)測(ce)，隨機(ji)抽取一組(zu)正面(mian)(mian)檢(jian)測(ce)與(yu)反面(mian)(mian)檢(jian)測(ce)信號，如(ru)圖(tu)4-4和圖(tu)4-5所(suo)示(shi)。
通過對相同深(shen)度(du)（0.9mm）的不通孔、45°斜向刻槽(cao)以及橫向刻槽(cao)等(deng)各種(zhong)人工(gong)缺陷(xian)(xian)進行(xing)漏磁檢測(ce)(ce)試(shi)驗可以發現，缺陷(xian)(xian)的形(xing)狀、位置和(he)走(zou)向等(deng)形(xing)位特征均對缺陷(xian)(xian)檢測(ce)(ce)信號產生了較大的影響，具體體現在信號幅值以及極值間隔(ge)寬(kuan)度(du)上。
3. 鋼管漏磁檢測(ce)內(nei)、外部缺(que)陷區(qu)分的必要性
由(you)于不(bu)銹(xiu)鋼管的特殊幾何結構，不(bu)銹(xiu)鋼管漏(lou)磁(ci)(ci)自動化檢測(ce)一般將探(tan)頭布置在不(bu)銹(xiu)鋼管外(wai)壁，來完成對鋼管的全覆蓋檢測(ce)。由(you)于漏(lou)磁(ci)(ci)檢測(ce)采用直流磁(ci)(ci)化方法，磁(ci)(ci)化場具有很強的穿透力，內部缺陷同樣可以獲(huo)得較好(hao)的(de)(de)信(xin)(xin)噪比。但是(shi)，檢(jian)(jian)測(ce)探(tan)頭布(bu)置在鋼管(guan)(guan)外(wai)(wai)壁(bi)，鋼管(guan)(guan)內(nei)、外(wai)(wai)部缺(que)(que)陷(xian)的(de)(de)靈敏度卻有不(bu)同，具體表現(xian)為內(nei)、外(wai)(wai)部缺(que)(que)陷(xian)檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)(xin)號的(de)(de)峰-峰值和(he)極值間隔寬度存(cun)在明顯區別，而且管(guan)(guan)壁(bi)越(yue)厚，差別越(yue)大。當采(cai)用(yong)常(chang)規漏(lou)磁(ci)檢(jian)(jian)測(ce)評判指標（信(xin)(xin)號峰-峰值）對缺(que)(que)陷(xian)進行評判時(shi)，無論是(shi)切向分量還是(shi)法向分量，都(dou)無法形成(cheng)一一對應的(de)(de)關系(xi)，容(rong)易受(shou)到(dao)非同類形態特征的(de)(de)干擾，造成(cheng)缺(que)(que)陷(xian)的(de)(de)非一致性評判，最(zui)終影響鋼管(guan)(guan)的(de)(de)檢(jian)(jian)測(ce)精度。
漏(lou)磁(ci)(ci)檢測(ce)(ce)信(xin)號既(ji)然受到多種因素的影響，而常規漏(lou)磁(ci)(ci)檢測(ce)(ce)評(ping)判指(zhi)標(biao)(biao)卻又(you)未能(neng)提(ti)供完備描(miao)述矢量(liang)(liang)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)的信(xin)息。因此(ci)，需要(yao)提(ti)取或構造新的評(ping)判指(zhi)標(biao)(biao)來準(zhun)確評(ping)估(gu)缺陷(xian)形(xing)(xing)(xing)態特征。漏(lou)磁(ci)(ci)檢測(ce)(ce)探頭中(zhong)的磁(ci)(ci)敏感元(yuan)件是(shi)以電信(xin)號的形(xing)(xing)(xing)式(shi)將(jiang)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)的磁(ci)(ci)信(xin)號在輸出設備中(zhong)顯示出來的。由于電信(xin)號標(biao)(biao)量(liang)(liang)在描(miao)述磁(ci)(ci)場(chang)矢量(liang)(liang)時具(ju)有(you)不完備性，因此(ci)，需要(yao)將(jiang)這(zhe)些(xie)標(biao)(biao)量(liang)(liang)信(xin)息進(jin)行重新整合，而不是(shi)僅(jin)僅(jin)依(yi)靠檢測(ce)(ce)信(xin)號的波形(xing)(xing)(xing)幅(fu)值來進(jin)行評(ping)判。
直流漏磁(ci)檢測(ce)的(de)(de)優(you)勢在于對鐵磁(ci)性構(gou)件(jian)的(de)(de)深度磁(ci)化，使得檢測(ce)功能較其(qi)他電磁(ci)檢測(ce)方法要強大得多。其(qi)中(zhong)，準確評估(gu)不銹鋼管使用性能的(de)(de)基(ji)礎是對缺陷位置特(te)征的(de)(de)準確識(shi)別。通過上述對鋼管內(nei)、外(wai)部缺陷檢測(ce)的(de)(de)討論，可以(yi)認識(shi)到以(yi)下兩點：
1）漏(lou)磁檢(jian)測(ce)方法可用(yong)于(yu)鋼管的(de)內、外部缺陷檢(jian)測(ce)，但是(shi)缺陷的(de)位置特征會造成檢(jian)測(ce)信號(hao)的(de)差異，包括檢(jian)測(ce)信號(hao)的(de)峰(feng)-峰(feng)值和極值間隔寬度。
2）缺陷的(de)(de)形(xing)狀、走(zou)向、深度等形(xing)態特征(zheng)也會引起檢測(ce)信號的(de)(de)波(bo)形(xing)變化。
因此，對于(yu)位置特(te)(te)征和形態特(te)(te)征均無法事先(xian)確定(ding)的缺陷(xian)，僅(jin)將檢(jian)測信(xin)號峰-峰值作為評(ping)價(jia)依據，勢必會造成缺陷(xian)的非一致性檢(jian)測與評(ping)判，也(ye)即，分別處于(yu)鋼(gang)管(guan)內、外表面(mian)的相同尺寸的缺陷(xian)經漏磁(ci)檢(jian)測與評(ping)判后得到了(le)不同的損傷量(liang)級。從客觀上講，這種誤差必然存在，但是(shi)可以設法盡量(liang)避(bi)免，這也(ye)是(shi)定(ding)量(liang)檢(jian)測首先(xian)需要(yao)解(jie)決的問題。
