不銹鋼管經磁化后,在缺陷附近產生漏磁場。與管道內檢測不同,不銹鋼管自動化漏磁檢測是在管外布置傳感器來拾取漏磁信號,并將磁場信號轉換為電信號,經濾波放大后進入采集卡轉換為數字信號,最終由計算機進行后處理與評價。在缺陷漏磁場的自動化拾取過程中,合理的傳感單元、有效的探頭陣列結構、符合實際工況的探頭部件是不銹鋼管漏磁檢測的基礎。
不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)缺陷產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)拾(shi)取原理(li)如圖3-1所示。當鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)處于(yu)傳(chuan)導(dao)電流(liu)(liu)(liu)產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)外磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)中時(shi),不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)對外顯示一(yi)定的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)性(xing),同(tong)時(shi),鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)上出現宏觀的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化電流(liu)(liu)(liu)。磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化電流(liu)(liu)(liu)與(yu)(yu)傳(chuan)導(dao)電流(liu)(liu)(liu)一(yi)樣,也會(hui)產生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應強(qiang)(qiang)度(du)記(ji)為(wei)Bu),這個(ge)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)與(yu)(yu)傳(chuan)導(dao)電流(liu)(liu)(liu)產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化場(chang)(chang)(chang)(磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應強(qiang)(qiang)度(du)記(ji)為(wei)B)疊加之后構(gou)成空間磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應強(qiang)(qiang)度(du)記(ji)為(wei)B)。當鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)中存在缺陷時(shi),不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)表(biao)面會(hui)產生(sheng)(sheng)(sheng)泄(xie)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)Bma,Bmn與(yu)(yu)傳(chuan)導(dao)電流(liu)(liu)(liu)產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)Bo方向(xiang)相同(tong)。根據(ju)法拉第(di)電磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應定律,高速(su)運動(dong)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)通(tong)過磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化場(chang)(chang)(chang)時(shi),其內部會(hui)感(gan)(gan)(gan)應出渦流(liu)(liu)(liu),并進一(yi)步產生(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)(gan)(gan)應磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應強(qiang)(qiang)度(du)記(ji)為(wei)Beddy),感(gan)(gan)(gan)應磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)在不(bu)同(tong)位置(zhi)(zhi)的(de)(de)方向(xiang)和(he)強(qiang)(qiang)度(du)不(bu)同(tong),因此感(gan)(gan)(gan)應磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)對漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)檢(jian)測(ce)的(de)(de)影響與(yu)(yu)缺陷位置(zhi)(zhi)有關。此外,鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)幾(ji)何(he)形狀不(bu)規則(ze)也會(hui)產生(sheng)(sheng)(sheng)背景磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應強(qiang)(qiang)度(du)記(ji)為(wei)Bwall),如鉆(zhan)桿過渡帶、壁厚(hou)不(bu)均等(deng),其方向(xiang)與(yu)(yu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)幾(ji)何(he)特性(xing)有關。
漏磁(ci)(ci)(ci)檢測(ce)時,磁(ci)(ci)(ci)敏傳感器測(ce)量鋼管(guan)表面(mian)的磁(ci)(ci)(ci)場(chang)分布,并將磁(ci)(ci)(ci)場(chang)量依次轉換(huan)為模擬信號(hao)(hao)和數(shu)(shu)字信號(hao)(hao),之(zhi)后進入計算機進行數(shu)(shu)字化處理(li)。
從(cong)本質上講,磁(ci)敏傳(chuan)感器拾取的磁(ci)場(chang)由多個磁(ci)場(chang)疊加而成(cheng),測量磁(ci)感應強度Bms為
Bms=Bo+Bmn+Bwall+Bu+Beddy(3-1)
式(shi)中,Bo為傳導(dao)電流磁(ci)(ci)場的(de)磁(ci)(ci)感應(ying)(ying)強度;Bmfl為缺陷漏(lou)磁(ci)(ci)場的(de)磁(ci)(ci)感應(ying)(ying)強度;Bwall為鋼(gang)管(guan)幾何尺寸(cun)不規(gui)則產生的(de)背(bei)景磁(ci)(ci)場的(de)磁(ci)(ci)感應(ying)(ying)強度;B1為被磁(ci)(ci)化(hua)物體內磁(ci)(ci)化(hua)電流產生的(de)反(fan)向磁(ci)(ci)場的(de)磁(ci)(ci)感應(ying)(ying)強度;Beddy為運(yun)動鋼(gang)管(guan)內感應(ying)(ying)渦流產生的(de)感應(ying)(ying)磁(ci)(ci)場的(de)磁(ci)(ci)感應(ying)(ying)強度。
由此可見,漏磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測過程中,傳感(gan)器拾取的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)信號(hao)(hao)還包含(han)了除(chu)缺陷產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)之(zhi)外的(de)(de)(de)(de)(de)各種背(bei)景磁(ci)(ci)(ci)場(chang)信號(hao)(hao)。因此,在探究缺陷尺寸與檢(jian)測信號(hao)(hao)特征關系時(shi),必須(xu)考慮各種背(bei)景磁(ci)(ci)(ci)場(chang)對(dui)反演計(ji)算帶(dai)來的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。特別地,在不銹鋼管高速運行時(shi)其(qi)內部產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)感(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)流磁(ci)(ci)(ci)場(chang)以及壁厚(hou)不均時(shi)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)背(bei)景磁(ci)(ci)(ci)場(chang),對(dui)漏磁(ci)(ci)(ci)信號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)較大,在開展高速、高精度(du)漏磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測時(shi)必須(xu)采取相應的(de)(de)(de)(de)(de)消除(chu)措(cuo)施。