與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不銹鋼管(guan)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)(lou)磁無(wu)損檢測(ce)的(de)(de)原理源于磁粉(fen)檢測(ce)，當用(yong)一(yi)個或(huo)多個磁化(hua)器將鋼管的(de)(de)某一(yi)部位磁化(hua)到飽(bao)和(he)狀(zhuang)態時，鋼管中(zhong)任何形式(shi)的(de)(de)材質(zhi)不連續都會在其所(suo)在位置(zhi)引(yin)發磁場畸變，由此產生(sheng)泄漏(lou)(lou)(lou)于材質(zhi)之外的(de)(de)磁力線或(huo)磁通。這(zhe)(zhe)些泄漏(lou)(lou)(lou)磁場量的(de)(de)空間分布(bu)具有微小、非(fei)線性等(deng)特點。磁敏感元件以電信號的(de)(de)形式(shi)描述(shu)這(zhe)(zhe)些磁場量信號時，會失(shi)去漏(lou)(lou)(lou)磁場的(de)(de)矢量特性，從而難以準確(que)獲得(de)材質(zhi)中(zhong)的(de)(de)缺陷形態特征，如缺陷的(de)(de)位置(zhi)、形狀(zhuang)和(he)走向(xiang)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(wai)部(bu)缺陷檢(jian)測(ce)信號特征
漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)是(shi)(shi)一種(zhong)非線性的(de)空間(jian)三維(wei)場(chang)，是(shi)(shi)由磁(ci)(ci)飽和(he)狀態(tai)下鐵磁(ci)(ci)性鋼管中(zhong)的(de)磁(ci)(ci)導(dao)率(lv)不一致(zhi)引起的(de)。為(wei)了(le)盡可(ke)(ke)能詳細(xi)地了(le)解漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)在各個(ge)方向(xiang)(xiang)上的(de)分(fen)布情況，通(tong)常將漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)分(fen)解為(wei)兩個(ge)分(fen)量(liang)(liang)，即(ji)一個(ge)切向(xiang)(xiang)分(fen)量(liang)(liang)B1和(he)一個(ge)法向(xiang)(xiang)分(fen)量(liang)(liang)Bn,如圖4-1所(suo)示(shi)。在檢(jian)測過程中(zhong)，當(dang)(dang)傳(chuan)感(gan)器與缺(que)陷(xian)同側(ce)時(shi)，則(ze)可(ke)(ke)視為(wei)外(wai)部缺(que)陷(xian)，此時(shi)測量(liang)(liang)的(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)切向(xiang)(xiang)與法向(xiang)(xiang)分(fen)量(liang)(liang)分(fen)別記為(wei)Bex和(he)B當(dang)(dang)0傳(chuan)感(gan)器與缺(que)陷(xian)異側(ce)時(shi)，則(ze)可(ke)(ke)視為(wei)內部缺(que)陷(xian)，漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)切向(xiang)(xiang)與法向(xiang)(xiang)分(fen)量(liang)(liang)分(fen)別記為(wei)B和(he)從圖4-1中(zhong)可(ke)(ke)以看出，內、外(wai)部缺(que)陷(xian)在傳(chuan)感(gan)器處產生的(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)存在較(jiao)大差異。
法向(xiang)分(fen)量是指漏磁場在不銹鋼管表面法線方(fang)向(xiang)上(shang)的(de)分(fen)量，檢測信號在裂紋中心的(de)正上(shang)方(fang)幅值為零，而在裂紋的(de)兩個斷(duan)面附近分(fen)別(bie)達到正、負極大值，相(xiang)鄰(lin)極值之間的(de)距(ju)離(li)(li)取決于裂紋的(de)寬度、缺(que)陷的(de)形狀、提離(li)(li)距(ju)離(li)(li)以及(ji)缺(que)陷所在位置等因素(su)。
下面(mian)以漏磁場法向分量進行討(tao)論。
內(nei)、外部(bu)缺(que)陷的(de)漏(lou)磁場形成機理略有不(bu)同：當缺(que)陷處于被測鋼管外表面時，其溢出磁場可(ke)以視(shi)為磁力線遇到磁導率變(bian)(bian)化時外逸的(de)部(bu)分；而不(bu)銹鋼管的(de)內(nei)部(bu)缺(que)陷在鋼管外部(bu)產(chan)生(sheng)的(de)漏(lou)磁場，實(shi)質是(shi)由(you)于材質不(bu)連續產(chan)生(sheng)的(de)畸變(bian)(bian)擾(rao)動磁場，將(jiang)磁力線從(cong)原本(ben)分布均勻的(de)鐵磁性構(gou)件內(nei)“擠壓”出材質表面，形成可(ke)檢測量(liang)。
從圖4-1中(zhong)可(ke)以看出(chu)，外(wai)(wai)部(bu)(bu)缺(que)(que)陷檢(jian)(jian)(jian)測(ce)信號(hao)的(de)峰-峰值(zhi)較大，且具(ju)有陡峭(qiao)的(de)畸(ji)變特征(zheng)；內部(bu)(bu)缺(que)(que)陷檢(jian)(jian)(jian)測(ce)信號(hao)的(de)強度及畸(ji)變特征(zheng)都(dou)與前者不(bu)同。當用霍爾元(yuan)件(jian)(jian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)漏(lou)磁場的(de)法(fa)向分(fen)量(liang)時，會(hui)獲(huo)得含過(guo)零點(dian)的(de)正(zheng)、負波峰特征(zheng)的(de)缺(que)(que)陷信號(hao)。為(wei)了(le)方便標(biao)記(ji)(ji)缺(que)(que)陷產生的(de)漏(lou)磁場檢(jian)(jian)(jian)測(ce)信號(hao)，將(jiang)外(wai)(wai)部(bu)(bu)缺(que)(que)陷檢(jian)(jian)(jian)測(ce)信號(hao)記(ji)(ji)為(wei)Vex(h)，內部(bu)(bu)缺(que)(que)陷檢(jian)(jian)(jian)測(ce)信號(hao)記(ji)(ji)為(wei)Vin(h)，h為(wei)磁敏感元(yuan)件(jian)(jian)與被檢(jian)(jian)(jian)測(ce)構件(jian)(jian)表面(mian)的(de)提離距離。
以二(er)維軸(zhou)對稱模(mo)型為例，仿真計算鋼(gang)管軸(zhou)向(xiang)磁化時內、外(wai)(wai)部(bu)(bu)缺陷的檢測(ce)信號(hao)特性。鋼(gang)管厚度(du)(du)(du)為10.0mm，內、外(wai)(wai)部(bu)(bu)裂紋尺寸相同：深度(du)(du)(du)為2.5mm，寬度(du)(du)(du)為0.5mm。如圖(tu)4-2所示，磁敏感元(yuan)件(jian)沿(yan)著提離(li)值．0mm的路徑(jing)掃(sao)過外(wai)(wai)部(bu)(bu)裂紋時，得到(dao)相應檢測(ce)信號(hao)的峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值，記為Vexpp(1.0)；掃(sao)過內部(bu)(bu)裂紋時，得到(dao)相應檢測(ce)信號(hao)的峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值。
在不(bu)銹鋼管自動化漏磁(ci)檢(jian)(jian)(jian)測過程中，一般將(jiang)檢(jian)(jian)(jian)測探(tan)頭(tou)布(bu)置在鋼管外(wai)表面(mian)來實現不(bu)銹鋼管的全(quan)覆蓋檢(jian)(jian)(jian)測。從圖4-2中可以看出(chu)，相同尺(chi)寸(cun)的裂紋分別位于鋼管的內、外(wai)表面(mian)時(shi)，產生的檢(jian)(jian)(jian)測信號(hao)差異很大，包括幅值和寬度。然而(er)，在常規漏磁(ci)檢(jian)(jian)(jian)測中，一般將(jiang)檢(jian)(jian)(jian)測信號(hao)幅值作(zuo)為裂紋深度的評(ping)判(pan)(pan)(pan)依據。因此，如果(guo)不(bu)對裂紋位置進(jin)行區分，而(er)直(zhi)接使用相同的報警(jing)門限(xian)進(jin)行評(ping)判(pan)(pan)(pan)，則會(hui)造成外(wai)部(bu)裂紋的誤(wu)判(pan)(pan)(pan)或內部(bu)裂紋的漏判(pan)(pan)(pan)，使相同尺(chi)寸(cun)的缺陷產生不(bu)一致的評(ping)價結(jie)果(guo)。
圖(tu)4-3給出了不銹鋼管內壁(bi)上(shang)的裂紋（內部缺陷）漏磁場(chang)法(fa)向分(fen)量檢(jian)(jian)測信號(hao)波形，同時給出了檢(jian)(jian)測信號(hao)極(ji)值間隔寬度(du)W與(yu)管壁(bi)厚(hou)度(du)的關系曲線。從(cong)圖(tu)中可以看出，當(dang)檢(jian)(jian)測探頭與(yu)鋼管表面(mian)的提離(li)距離(li)h增大(da)，或者壁(bi)厚(hou)增大(da)時，檢(jian)(jian)測信號(hao)的極(ji)值間隔寬度(du)W均會增大(da)。因此，當(dang)借助于檢(jian)(jian)測信號(hao)的波形特征(zheng)構建評判指標(biao)時，應(ying)注意這一點。
2. 鋼板正、反(fan)面缺陷(xian)檢(jian)測信號對比
下(xia)面通過(guo)在(zai)鋼(gang)板(ban)(ban)上刻(ke)制(zhi)各類人工(gong)缺(que)陷模擬鋼(gang)管漏磁檢(jian)測(ce)中內(nei)、外部缺(que)陷。采用機加工(gong)和(he)電火花加工(gong)的方(fang)法，在(zai)鋼(gang)板(ban)(ban)表(biao)面相隔(ge)一定距離加工(gong)橫向刻(ke)槽、斜向刻(ke)槽以及不(bu)通孔等(deng)人工(gong)缺(que)陷，人工(gong)缺(que)陷尺寸見表(biao)4-1。
磁(ci)敏感元件(jian)選用集成霍爾元件(jian)UGN-3503，將其封裝于檢(jian)測探頭中，傳感器(qi)的提離距離為(wei)0.5mm。采用直(zhi)流(liu)(liu)磁(ci)化(hua)線圈對鋼板進(jin)行軸(zhou)向磁(ci)化(hua)，通過調節磁(ci)化(hua)電(dian)流(liu)(liu)幅值，確保試件(jian)始終(zhong)處于磁(ci)飽和狀態。分別在(zai)人工缺陷(xian)所在(zai)鋼板正面(mian)以及(ji)反(fan)面(mian)進(jin)行檢(jian)測，隨機抽取一組正面(mian)檢(jian)測與反(fan)面(mian)檢(jian)測信(xin)號，如圖(tu)4-4和圖(tu)4-5所示。
通過對相同(tong)深度(du)（0.9mm）的不通孔、45°斜向(xiang)刻槽以及(ji)橫向(xiang)刻槽等各種(zhong)人工缺(que)陷進行漏磁檢測試驗(yan)可以發(fa)現(xian)，缺(que)陷的形狀、位置(zhi)和走向(xiang)等形位特征(zheng)均對缺(que)陷檢測信號(hao)產生了較大(da)的影響，具體體現(xian)在信號(hao)幅值以及(ji)極值間隔寬(kuan)度(du)上(shang)。
3. 鋼管漏(lou)磁檢測內、外部缺陷區分的(de)必(bi)要(yao)性
由(you)于不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)的(de)特殊(shu)幾何(he)結(jie)構，不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)漏(lou)磁自動化(hua)(hua)檢(jian)測(ce)一(yi)般(ban)將探頭布置(zhi)在不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)外壁，來完成對(dui)鋼(gang)管(guan)的(de)全覆蓋檢(jian)測(ce)。由(you)于漏(lou)磁檢(jian)測(ce)采用直(zhi)流(liu)磁化(hua)(hua)方法，磁化(hua)(hua)場具有(you)很(hen)強的(de)穿透力，內部缺陷同樣可以獲(huo)得較(jiao)好的(de)(de)信噪比。但(dan)是，檢測(ce)探頭布置在(zai)鋼管外壁，鋼管內(nei)、外部(bu)(bu)缺陷(xian)的(de)(de)靈(ling)敏度(du)卻有不同，具體表現為內(nei)、外部(bu)(bu)缺陷(xian)檢測(ce)信號的(de)(de)峰(feng)-峰(feng)值和極值間(jian)隔(ge)寬度(du)存在(zai)明顯(xian)區別，而(er)且管壁越(yue)厚，差(cha)別越(yue)大。當采用常規漏磁(ci)檢測(ce)評(ping)判(pan)(pan)指標(biao)（信號峰(feng)-峰(feng)值）對缺陷(xian)進(jin)行評(ping)判(pan)(pan)時，無論是切(qie)向(xiang)分量還是法向(xiang)分量，都無法形成一一對應的(de)(de)關系，容易受到非(fei)同類(lei)形態(tai)特(te)征的(de)(de)干擾，造成缺陷(xian)的(de)(de)非(fei)一致(zhi)性評(ping)判(pan)(pan)，最終影響(xiang)鋼管的(de)(de)檢測(ce)精度(du)。
漏磁(ci)檢(jian)測信號既然受到多種(zhong)因素的(de)(de)影響，而常規漏磁(ci)檢(jian)測評(ping)(ping)判(pan)指(zhi)標(biao)(biao)卻又未能提(ti)供(gong)完(wan)備描述矢量(liang)漏磁(ci)場的(de)(de)信息(xi)。因此(ci)，需(xu)要提(ti)取或構造新的(de)(de)評(ping)(ping)判(pan)指(zhi)標(biao)(biao)來準確評(ping)(ping)估缺陷形(xing)態特征(zheng)。漏磁(ci)檢(jian)測探頭(tou)中的(de)(de)磁(ci)敏(min)感元件是(shi)以電信號的(de)(de)形(xing)式將(jiang)(jiang)漏磁(ci)場的(de)(de)磁(ci)信號在輸出設(she)備中顯(xian)示出來的(de)(de)。由于電信號標(biao)(biao)量(liang)在描述磁(ci)場矢量(liang)時具有不完(wan)備性，因此(ci)，需(xu)要將(jiang)(jiang)這些(xie)標(biao)(biao)量(liang)信息(xi)進(jin)行重新整合，而不是(shi)僅僅依靠檢(jian)測信號的(de)(de)波形(xing)幅值來進(jin)行評(ping)(ping)判(pan)。
直流漏磁(ci)檢測(ce)的(de)優勢在(zai)于對鐵磁(ci)性(xing)構件的(de)深度磁(ci)化(hua)，使得(de)檢測(ce)功能較其他(ta)電磁(ci)檢測(ce)方法要(yao)強(qiang)大得(de)多。其中，準(zhun)確評估不銹鋼(gang)管使用性(xing)能的(de)基礎是對缺陷(xian)位置特(te)征的(de)準(zhun)確識別。通過上述對鋼(gang)管內、外部缺陷(xian)檢測(ce)的(de)討論，可以(yi)認識到以(yi)下兩(liang)點：
1）漏磁(ci)檢(jian)測方法可(ke)用于鋼管的(de)(de)內、外部缺陷檢(jian)測，但是缺陷的(de)(de)位置(zhi)特征(zheng)會(hui)造成檢(jian)測信(xin)號的(de)(de)差異(yi)，包括檢(jian)測信(xin)號的(de)(de)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值和極值間(jian)隔寬度。
2）缺陷(xian)的形(xing)狀(zhuang)、走向、深度等形(xing)態特(te)征(zheng)也會引起檢測信號(hao)的波(bo)形(xing)變(bian)化。
因此，對于位置特征和形態特征均(jun)無(wu)法事先確定的(de)缺(que)(que)陷(xian)，僅(jin)將檢(jian)測信號峰-峰值作(zuo)為(wei)評(ping)價依(yi)據(ju)，勢必(bi)會造成缺(que)(que)陷(xian)的(de)非一致(zhi)性(xing)檢(jian)測與評(ping)判(pan)，也即(ji)，分別處于鋼管內(nei)、外表面的(de)相同(tong)(tong)尺寸的(de)缺(que)(que)陷(xian)經漏(lou)磁檢(jian)測與評(ping)判(pan)后得到了不同(tong)(tong)的(de)損傷量級。從客觀上講，這種誤差必(bi)然存在，但是(shi)可以(yi)設法盡量避免，這也是(shi)定量檢(jian)測首先需要(yao)解決(jue)的(de)問題。
