在不銹鋼管高速漏磁檢測實施過程中，感生磁場引起了不(bu)銹鋼管中磁化狀態的差異，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(guan)體漏磁場差異消除方法
不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)橫(heng)向(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測系統(tong)主要由(you)穿過式磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈和(he)(he)(he)位于線圈內(nei)部的探頭陣(zhen)列組成(cheng)。在鋼(gang)管(guan)(guan)通過檢(jian)測系統(tong)時(shi)，探頭陣(zhen)列中某一個傳感(gan)(gan)(gan)(gan)單元(yuan)對(dui)局部缺(que)(que)陷(xian)(xian)的掃(sao)查具有(you)隨機(ji)性，因此(ci)必(bi)須保證(zheng)探頭中所(suo)有(you)傳感(gan)(gan)(gan)(gan)單元(yuan)掃(sao)查同(tong)尺寸(cun)缺(que)(que)陷(xian)(xian)時(shi)獲得相(xiang)同(tong)的檢(jian)測信號(hao)。當(dang)(dang)鋼(gang)管(guan)(guan)高速運行(xing)時(shi)，感(gan)(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場會(hui)使鋼(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)狀態呈現不(bu)均勻，離開區(qu)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)(gan)應強度(du)大于進入區(qu)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)(gan)應強度(du)。如圖(tu)5-18所(suo)示，檢(jian)測區(qu)域內(nei)依次(ci)分布(bu)四個尺寸(cun)相(xiang)同(tong)的橫(heng)向(xiang)缺(que)(que)陷(xian)(xian)，其(qi)中C2和(he)(he)(he)C21位于進入區(qu)，和(he)(he)(he)位于離開區(qu)。當(dang)(dang)鋼(gang)管(guan)(guan)運行(xing)速度(du)較低時(shi)，感(gan)(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場對(dui)鋼(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)狀態的影響可(ke)以忽(hu)略。此(ci)時(shi)，磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)場關于線圈中心(xin)對(dui)稱分布(bu)，檢(jian)測區(qu)域內(nei)鋼(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)(gan)應強度(du)差異較小，C2、C21、C22和(he)(he)(he)C23生(sheng)(sheng)的漏磁(ci)(ci)(ci)場強度(du)B2、B21、B22和(he)(he)(he)B23基本相(xiang)同(tong)。
隨(sui)著檢(jian)測速度(du)的不斷提高(gao)，不銹(xiu)鋼管(guan)離開區磁(ci)(ci)感應強度(du)逐漸大(da)于(yu)(yu)進入(ru)區，從而導致位(wei)(wei)于(yu)(yu)離開區的缺(que)陷漏磁(ci)(ci)場強度(du)大(da)于(yu)(yu)位(wei)(wei)于(yu)(yu)進入(ru)區的缺(que)陷漏磁(ci)(ci)場強度(du)，感生(sheng)(sheng)磁場造(zao)成(cheng)處于(yu)不(bu)同空間位置(zhi)對應傳感器(qi)單元(yuan)檢(jian)測到了不(bu)一(yi)(yi)致的缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁場信號(hao)。消除管(guan)體缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)(lou)磁場差(cha)異有兩種途徑(jing)：一(yi)(yi)方面，可以通過消除鋼管(guan)中的感生(sheng)(sheng)渦流來消除磁化狀態的差(cha)異；另一(yi)(yi)方面，還可采(cai)取修正傳感單元(yuan)的增益使(shi)檢(jian)測信號(hao)達到一(yi)(yi)致。由于(yu)鋼管(guan)內產生(sheng)(sheng)的感生(sheng)(sheng)渦流無法消除，為(wei)此，提(ti)出通過修正陣列傳感單元(yuan)增益來消除同尺(chi)寸(cun)缺(que)(que)陷(xian)產生(sheng)(sheng)的漏(lou)(lou)磁信號(hao)差(cha)異，如圖5-19所示。
在(zai)不銹鋼(gang)管(guan)(guan)中部刻制標定圓環作為標定信號的管(guan)(guan)體(ti)漏(lou)磁場(chang)差異消(xiao)除方法(fa)示(shi)意圖源，將鋼(gang)管(guan)(guan)以(yi)穩定速度依次(ci)通(tong)過n個檢測傳(chuan)感器單(dan)元(yuan)S1、S2、S，時(shi)，圓環產生的漏(lou)磁場(chang)信號分別為設陣列(lie)傳(chuan)感器單(dan)元(yuan)增益修正(zheng)參數分別為a1、a2、、a;、、an,且Vs為標定參考幅0"SA值。進(jin)一步可獲得陣列(lie)傳(chuan)感單(dan)元(yuan)增益修正(zheng)參數。
在(zai)基于陣列傳感單(dan)(dan)元增(zeng)(zeng)益(yi)(yi)修正的(de)管(guan)體漏磁場差異消除方(fang)法中，刻制有(you)標(biao)定圓(yuan)環(huan)(huan)的(de)鋼(gang)管(guan)以穩定速(su)度通過(guo)檢測(ce)探頭時，標(biao)定信(xin)號源具(ju)有(you)單(dan)(dan)一性并能夠一次性遍歷每(mei)個傳感器(qi)單(dan)(dan)元。由于感生(sheng)渦流磁場的(de)作(zuo)用(yong)使得管(guan)體形成了非均(jun)勻的(de)磁感應強度，從而導致(zhi)圓(yuan)環(huan)(huan)在(zai)經過(guo)不(bu)同傳感器(qi)單(dan)(dan)元時產(chan)(chan)生(sheng)的(de)漏磁信(xin)號幅值存在(zai)差異。在(zai)對(dui)自然管(guan)進(jin)行檢測(ce)之前(qian)，先利用(yong)帶有(you)標(biao)定圓(yuan)環(huan)(huan)的(de)樣管(guan)對(dui)傳感器(qi)單(dan)(dan)元增(zeng)(zeng)益(yi)(yi)進(jin)行修正，并且必須保證鋼(gang)管(guan)檢測(ce)速(su)度與標(biao)定速(su)度相(xiang)同。最終，采(cai)用(yong)標(biao)定圓(yuan)環(huan)(huan)作(zuo)為勵(li)磁源來(lai)修正傳感器(qi)單(dan)(dan)元的(de)增(zeng)(zeng)益(yi)(yi)，可有(you)效消除同尺寸缺(que)陷在(zai)管(guan)體不(bu)同位(wei)置(zhi)處產(chan)(chan)生(sheng)的(de)檢測(ce)信(xin)號差異。
二、管端(duan)漏磁(ci)場(chang)差(cha)異消除方法
感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場對(dui)鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)端(duan)磁(ci)(ci)化(hua)狀態的(de)影響主要(yao)來自(zi)鋼管(guan)(guan)中產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)和磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)，因此，消除(chu)管(guan)(guan)端(duan)缺陷漏磁(ci)(ci)場差(cha)異包(bao)括兩個方(fang)(fang)面(mian)(mian)內容：一方(fang)(fang)面(mian)(mian)需要(yao)消除(chu)當(dang)鋼管(guan)(guan)端(duan)部(bu)進入和離開磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)時由(you)于磁(ci)(ci)通量劇(ju)烈變化(hua)而在線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)；另一方(fang)(fang)面(mian)(mian)需要(yao)消除(chu)當(dang)鋼管(guan)(guan)端(duan)部(bu)與磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)耦合(he)時僅存在單一方(fang)(fang)向感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)磁(ci)(ci)場的(de)影響。
感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)會(hui)引起(qi)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端磁(ci)(ci)化(hua)狀態發生(sheng)(sheng)(sheng)變(bian)化(hua)，進(jin)(jin)一步(bu)導(dao)致位于鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體和(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尾的(de)(de)具有相(xiang)同尺寸的(de)(de)缺陷(xian)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)不(bu)(bu)同的(de)(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)強度(du)。如圖5-20所示(shi)，在感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)(de)作用(yong)下(xia)，位于鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體和(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尾處的(de)(de)缺陷(xian)C1C2和(he)C3產(chan)(chan)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)Bc1、Bc2和(he)Bc3的(de)(de)強度(du)依次增大，為消(xiao)除感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)引起(qi)的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)差異(yi)(yi)，將感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)(de)影響由(you)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)本體轉(zhuan)移(yi)到延(yan)(yan)伸(shen)區(qu)(qu)(qu)內(nei)。如圖5-21所示(shi)，在鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端部補充鐵(tie)磁(ci)(ci)性(xing)物(wu)質，使鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)整體長度(du)向兩端延(yan)(yan)伸(shen)，從而(er)在端部發生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)電磁(ci)(ci)感(gan)應(ying)現象將轉(zhuan)移(yi)到延(yan)(yan)伸(shen)區(qu)(qu)(qu)內(nei)。由(you)于延(yan)(yan)伸(shen)區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)存在，當鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端部進(jin)(jin)入和(he)離(li)開(kai)(kai)磁(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)時，磁(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)內(nei)部磁(ci)(ci)介質總量已基本進(jin)(jin)入穩定(ding)狀態，線圈(quan)磁(ci)(ci)通(tong)量保持恒(heng)定(ding)而(er)不(bu)(bu)會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)；由(you)于在鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)(jin)入區(qu)(qu)(qu)和(he)離(li)開(kai)(kai)區(qu)(qu)(qu)同時產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)反(fan)向的(de)(de)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)，從而(er)減弱了單一方(fang)向感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)(de)劇烈影響。將鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端部進(jin)(jin)行延(yan)(yan)伸(shen)之后，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)差異(yi)(yi)與管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體相(xiang)似(si)，僅(jin)存在鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)(jin)入區(qu)(qu)(qu)和(he)離(li)開(kai)(kai)區(qu)(qu)(qu)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)感(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)，因(yin)此可采用(yong)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)差異(yi)(yi)消(xiao)除方(fang)法進(jin)(jin)一步(bu)處理(li)。
圖(tu)5-22所示(shi)為含有延(yan)(yan)伸(shen)導磁(ci)極(ji)靴的鋼管自動化(hua)漏磁(ci)檢測(ce)設備，主(zhu)要(yao)包括雙層磁(ci)化(hua)線圈、管頭(tou)延(yan)(yan)伸(shen)極(ji)靴、管尾延(yan)(yan)伸(shen)極(ji)靴、磁(ci)化(hua)回路以及探頭(tou)陣列等。
當鋼管管頭進入檢測(ce)(ce)區域(yu)時，管頭與管頭導(dao)磁(ci)延伸(shen)極靴形成對接(jie)，此時磁(ci)化線(xian)圈(quan)內部鐵(tie)磁(ci)性物質(zhi)總(zong)量變化緩慢，線(xian)圈(quan)的磁(ci)通總(zong)量基(ji)本保持不(bu)變，從而極大地削弱了(le)磁(ci)化線(xian)圈(quan)中產生的感生電流，如圖5-23所示。同樣，當不(bu)銹鋼管管尾離開檢測(ce)(ce)區域(yu)時，其與管尾導(dao)磁(ci)延伸(shen)極靴對接(jie)，此時，磁(ci)化線(xian)圈(quan)中產生的感生電流也將(jiang)大大削弱，如圖5-24所示。
對不銹鋼(gang)管(guan)整(zheng)體同尺寸缺陷(xian)產(chan)生(sheng)的(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)強(qiang)度差(cha)異(yi)而言(yan)，感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)對鋼(gang)管(guan)管(guan)端(duan)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)的(de)影響遠大(da)于管(guan)體。一方面，由(you)于管(guan)端(duan)進(jin)入和離開磁(ci)(ci)化(hua)線圈時，劇(ju)烈的(de)磁(ci)(ci)通(tong)量(liang)變化(hua)會在(zai)線圈中產(chan)生(sheng)較(jiao)大(da)的(de)感(gan)生(sheng)電(dian)流(liu)；另一方面，由(you)于僅在(zai)鋼(gang)管(guan)進(jin)入區(qu)或者離開區(qu)產(chan)生(sheng)單一方向的(de)感(gan)生(sheng)渦流(liu)，相應(ying)(ying)的(de)感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)將在(zai)管(guan)頭減弱并在(zai)管(guan)尾增強(qiang)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)。施加延伸(shen)極靴后將鋼(gang)管(guan)端(duan)部的(de)電(dian)磁(ci)(ci)感(gan)應(ying)(ying)作(zuo)用(yong)轉(zhuan)移到延伸(shen)區(qu)，從而可有效削弱感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)對鋼(gang)管(guan)端(duan)部缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)的(de)影響。
建立EMT-P48／180 不銹鋼(gang)管高速漏磁(ci)檢測(ce)系(xi)統，如圖(tu)5-25所示(shi)。鋼(gang)管漏磁(ci)檢測(ce)系(xi)統包括(kuo)輸送輥道、磁(ci)化(hua)電源、磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)和(he)(he)(he)(he)探(tan)頭信號系(xi)統等。圖(tu)5-26所示(shi)為輸送輥道，在變壓器(qi)控制下實現變速輸出(chu)。圖(tu)5-27所示(shi)的(de)(de)磁(ci)化(hua)電源具有恒壓和(he)(he)(he)(he)恒流(liu)(liu)兩種功能模(mo)式(shi)(shi)，當(dang)采用恒壓模(mo)式(shi)(shi)時，磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)通(tong)過的(de)(de)電流(liu)(liu)為初始磁(ci)化(hua)電流(liu)(liu)與線(xian)圈(quan)(quan)感(gan)生(sheng)電流(liu)(liu)疊加之和(he)(he)(he)(he)；如將(jiang)(jiang)磁(ci)化(hua)電源設置為恒流(liu)(liu)模(mo)式(shi)(shi)，電源內部(bu)的(de)(de)穩流(liu)(liu)模(mo)塊電路將(jiang)(jiang)對線(xian)圈(quan)(quan)感(gan)生(sheng)電流(liu)(liu)進行(xing)補(bu)償，從而保證線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)通(tong)過的(de)(de)電流(liu)(liu)值(zhi)始終保持不變。磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)的(de)(de)內徑、外徑和(he)(he)(he)(he)厚度分(fen)別(bie)為400mm、800mm和(he)(he)(he)(he)300mm，線(xian)圈(quan)(quan)總(zong)匝數(shu)為5000匝。圖(tu)5-28所示(shi)為探(tan)頭系(xi)統，實現鋼(gang)管周向360°全覆蓋檢測(ce)。
首先，分(fen)析磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)(xian)(xian)(xian)圈中(zhong)(zhong)產生(sheng)的感生(sheng)電(dian)流與鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)運動(dong)速度關系(xi)。將磁(ci)(ci)(ci)化電(dian)源(yuan)設置為恒(heng)壓(ya)模式，電(dian)壓(ya)設定為20V，當(dang)磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)(xian)(xian)(xian)圈中(zhong)(zhong)沒(mei)有鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)時，線(xian)(xian)(xian)(xian)圈內部電(dian)流為19A。管(guan)(guan)(guan)端缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場差異測試樣管(guan)(guan)(guan)如(ru)圖5-29所示，在樣管(guan)(guan)(guan)兩端及中(zhong)(zhong)部刻制三(san)個尺寸相(xiang)同的圓環缺陷(xian)。如(ru)圖5-26所示，利用變頻輸送輥道驅動(dong)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)分(fen)別以速度1.0m／s、1.3m／1.61.9m2.2m/s、2.5m／s通(tong)過漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢測設備。當(dang)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)體和管(guan)(guan)(guan)尾分(fen)別通(tong)過磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)(xian)(xian)(xian)圈時，測量線(xian)(xian)(xian)(xian)圈中(zhong)(zhong)通(tong)過的電(dian)流值，獲得磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)(xian)(xian)(xian)圈內部通(tong)過電(dian)流與運行速度關系(xi)曲線(xian)(xian)(xian)(xian)，如(ru)圖5-30所示。
從圖5-30中可以看出，當不(bu)銹鋼管(guan)(guan)(guan)不(bu)同部(bu)位運動至磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)中時(shi)(shi)，磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)內(nei)(nei)部(bu)通(tong)過(guo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)幅值(zhi)差異較(jiao)大(da)：管(guan)(guan)(guan)尾(wei)處線圈(quan)(quan)內(nei)(nei)部(bu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)最大(da)，管(guan)(guan)(guan)體次之，管(guan)(guan)(guan)頭最弱；并且，隨著(zhu)鋼管(guan)(guan)(guan)運行速度不(bu)斷(duan)提升，管(guan)(guan)(guan)頭處線圈(quan)(quan)內(nei)(nei)部(bu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)不(bu)斷(duan)減小，管(guan)(guan)(guan)體基本不(bu)變，管(guan)(guan)(guan)尾(wei)處電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)不(bu)斷(duan)增(zeng)加，試驗結果與圖5-18所示的仿(fang)真結論吻合(he)。鋼管(guan)(guan)(guan)在進入(ru)和離開(kai)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)時(shi)(shi)，線圈(quan)(quan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)通(tong)總量(liang)發生劇烈(lie)變化(hua)而在其(qi)中產生感生電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)。當管(guan)(guan)(guan)體通(tong)過(guo)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)時(shi)(shi)，由于線圈(quan)(quan)中磁(ci)(ci)(ci)(ci)通(tong)量(liang)基本不(bu)變而無感生電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)產生。
進(jin)一步分析感(gan)生磁場對(dui)缺(que)陷漏磁場的(de)(de)(de)影(ying)響。在恒壓模式下，對(dui)處于管頭、管體和管尾的(de)(de)(de)圓(yuan)環缺(que)陷進(jin)行(xing)檢測(ce)，當鋼管運行(xing)速(su)度為1.0m／s時(shi)檢測(ce)信號(hao)如圖(tu)5-31所示。從圖(tu)中可以看出，不同位置(zhi)處的(de)(de)(de)圓(yuan)環缺(que)陷產生的(de)(de)(de)信號(hao)幅(fu)值不同，其中管尾處缺(que)陷幅(fu)值最大，管體次之，管頭處缺(que)陷信號(hao)最小。
在(zai)恒壓模(mo)式下，同尺寸缺陷(xian)多(duo)樣漏(lou)磁(ci)場產生(sheng)(sheng)源(yuan)(yuan)包括磁(ci)化線(xian)圈中產生(sheng)(sheng)的感生(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)和鋼(gang)管中的感生(sheng)(sheng)渦流(liu)(liu)。為(wei)單獨(du)分析(xi)鋼(gang)管中感生(sheng)(sheng)渦流(liu)(liu)對(dui)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)場的影響，可將磁(ci)化電源(yuan)(yuan)設置(zhi)為(wei)恒流(liu)(liu)模(mo)式以消除磁(ci)化線(xian)圈感生(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)的影響。分別在(zai)恒壓和恒流(liu)(liu)兩種模(mo)式下對(dui)樣管缺陷(xian)進行檢(jian)測，樣管分別以速(su)度1.0m／s、1.3m／1.6m／s、1.9m／s、2.2m／s和2.5m／s通過檢(jian)測設備并(bing)記錄缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)信號幅值(zhi)(zhi)，最終獲(huo)得不(bu)同位置(zhi)圓環缺陷(xian)檢(jian)測信號幅值(zhi)(zhi)與運行速(su)度的關系(xi)曲線(xian)，如(ru)圖5-32所示。
從圖5-32中可以看出，當磁(ci)(ci)化電源設(she)置(zhi)為恒壓模式(shi)時，管尾(wei)(wei)缺(que)陷(xian)(xian)信(xin)號最強，管體次(ci)之(zhi)，管頭(tou)缺(que)陷(xian)(xian)信(xin)號最弱(ruo)；隨著檢測(ce)(ce)速度的提高，管頭(tou)缺(que)陷(xian)(xian)信(xin)號幅值不斷(duan)減(jian)弱(ruo)，管體基本(ben)不變，管尾(wei)(wei)逐(zhu)漸增加(jia)，三(san)者幅值差異(yi)逐(zhu)漸增大。將磁(ci)(ci)化電源設(she)置(zhi)為恒流(liu)模式(shi)消除磁(ci)(ci)化線圈感(gan)生電流(liu)影響之(zhi)后(hou)，同(tong)樣，管尾(wei)(wei)缺(que)陷(xian)(xian)信(xin)號最強，管體其(qi)次(ci)，管頭(tou)最弱(ruo)。當鋼管運行速度相同(tong)時，與恒壓模式(shi)相比(bi)，不同(tong)位置(zhi)缺(que)陷(xian)(xian)在恒流(liu)模式(shi)下(xia)產(chan)生的檢測(ce)(ce)信(xin)號差異(yi)更小。
從圖(tu)5-32中(zhong)(zhong)還(huan)可以看出，感(gan)生磁場(chang)(chang)在管(guan)端(duan)引起(qi)的缺陷(xian)漏磁場(chang)(chang)差(cha)異(yi)遠(yuan)大于管(guan)體；線(xian)圈(quan)(quan)感(gan)生電流(liu)磁場(chang)(chang)引起(qi)的管(guan)端(duan)缺陷(xian)漏磁場(chang)(chang)差(cha)異(yi)大于鋼(gang)管(guan)感(gan)生渦流(liu)磁場(chang)(chang)；在管(guan)體處磁化線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)(zhong)幾乎不產生感(gan)生電流(liu)，管(guan)體缺陷(xian)漏磁場(chang)(chang)差(cha)異(yi)源主要來自(zi)不銹鋼(gang)管(guan)中(zhong)(zhong)產生的感(gan)生渦流(liu)。
根據圖5-22所(suo)(suo)示的(de)設備方案制作了相應的(de)管(guan)端延伸(shen)導磁(ci)極(ji)靴，如圖5-33所(suo)(suo)示。將(jiang)延伸(shen)極(ji)靴固定在(zai)橫向(xiang)磁(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)上(shang)，在(zai)完全相同的(de)條件下(xia)進行(xing)測(ce)試，獲得在(zai)恒壓模式下(xia)磁(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)內部通過(guo)電流與運行(xing)速度的(de)關系曲(qu)線，如圖5-34所(suo)(suo)示。
從(cong)圖5-34中可以看(kan)出，磁化(hua)線(xian)(xian)圈電流(liu)(liu)幅值變(bian)化(hua)規律與(yu)未(wei)施加延伸極(ji)靴時(shi)相同(tong)，仍然(ran)是管(guan)(guan)頭(tou)(tou)處(chu)電流(liu)(liu)幅值最小(xiao)，管(guan)(guan)體基本不變(bian)，而管(guan)(guan)尾處(chu)電流(liu)(liu)幅值最大(da)，并且隨著運行(xing)速(su)度(du)的(de)增(zeng)加，差異逐漸增(zeng)大(da)。但是，延伸極(ji)靴極(ji)大(da)地削弱了磁化(hua)線(xian)(xian)圈中產生(sheng)的(de)感生(sheng)電流(liu)(liu)，與(yu)未(wei)施加延伸極(ji)靴相比(bi)，當運行(xing)速(su)度(du)為2.5m／s時(shi)，管(guan)(guan)頭(tou)(tou)處(chu)線(xian)(xian)圈電流(liu)(liu)由(you)10.2A上升至16.2A，管(guan)(guan)尾處(chu)線(xian)(xian)圈電流(liu)(liu)由(you)25.8A降為21.9A。
同(tong)樣(yang)(yang)，將(jiang)磁化電源設置為(wei)恒(heng)壓(ya)和恒(heng)流兩種模式，在施加延伸極(ji)靴的(de)情況下，對樣(yang)(yang)管上(shang)不同(tong)位置圓環缺陷進行檢測，獲得相應(ying)漏磁檢測信(xin)號幅(fu)值與運行速(su)度的(de)關系曲線，如圖(tu)5-35所示。
從(cong)(cong)圖5-35中(zhong)可以看出(chu)，一方(fang)面，施加延(yan)伸極(ji)(ji)靴之后缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)變(bian)化(hua)規律與未施加極(ji)(ji)靴時相同(tong)。感(gan)(gan)生(sheng)磁場造成管(guan)(guan)尾圓環(huan)缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)強度最高，管(guan)(guan)體次(ci)之，而(er)(er)管(guan)(guan)頭缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)強度最低(di)，并且磁化(hua)線圈(quan)感(gan)(gan)生(sheng)電流對(dui)管(guan)(guan)端(duan)(duan)缺(que)陷(xian)(xian)檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)影(ying)響大于(yu)鋼管(guan)(guan)中(zhong)的(de)感(gan)(gan)生(sheng)渦流。另一方(fang)面，由(you)于(yu)延(yan)伸導磁極(ji)(ji)靴的(de)作用，感(gan)(gan)生(sheng)磁場對(dui)端(duan)(duan)部缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁場的(de)影(ying)響由(you)鋼管(guan)(guan)本體轉移到延(yan)伸極(ji)(ji)靴上(shang)，從(cong)(cong)而(er)(er)有(you)效削弱了管(guan)(guan)端(duan)(duan)缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)差異。此外，由(you)于(yu)延(yan)伸極(ji)(ji)靴降低(di)了整個磁化(hua)回路的(de)磁阻，故從(cong)(cong)整體上(shang)增(zeng)強了所有(you)缺(que)陷(xian)(xian)的(de)漏(lou)磁信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)值。
為(wei)(wei)分析比較延(yan)伸(shen)(shen)導磁(ci)(ci)極靴的(de)(de)缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)差(cha)異(yi)消除(chu)(chu)效果，分別計算不(bu)同運(yun)行速度下鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)端圓環缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)檢(jian)測信號(hao)的(de)(de)幅(fu)值差(cha)異(yi)，見表(biao)5-1。從表(biao)中(zhong)(zhong)可(ke)以(yi)看(kan)出，延(yan)伸(shen)(shen)極靴可(ke)有效消除(chu)(chu)感生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)引(yin)起(qi)的(de)(de)同尺寸缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)差(cha)異(yi)。當鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)運(yun)行速度為(wei)(wei)2.5m／s時，磁(ci)(ci)化電源設置為(wei)(wei)恒流模式并施(shi)加(jia)延(yan)伸(shen)(shen)極靴時，感生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)引(yin)起(qi)的(de)(de)不(bu)同位(wei)置同尺寸缺(que)(que)陷(xian)檢(jian)測信號(hao)差(cha)異(yi)為(wei)(wei)0.45dB，已能滿足鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)檢(jian)測要(yao)求。因(yin)此，在不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)漏磁(ci)(ci)檢(jian)測過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，可(ke)根據鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)外徑制作對應尺寸的(de)(de)延(yan)伸(shen)(shen)導磁(ci)(ci)極靴，從而可(ke)消除(chu)(chu)由于感生(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)帶來的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)端缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)差(cha)異(yi)。
當(dang)不銹鋼管管體(ti)通過(guo)磁(ci)(ci)化線圈時，缺(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)差異(yi)主要受鋼管感(gan)生(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)影響。由于進(jin)入區感(gan)生(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)與原始磁(ci)(ci)化場(chang)(chang)方向相反，而在離開區兩(liang)者方向相同，因此感(gan)生(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)造成磁(ci)(ci)化場(chang)(chang)分布(bu)不均勻，進(jin)而引起缺(que)陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)差異(yi)。
為(wei)消除感(gan)生磁(ci)場引起的(de)管體同(tong)尺寸缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)場差異(yi)，以圓環作為(wei)標定信(xin)號源(yuan)對(dui)陣列傳(chuan)感(gan)單(dan)元增益進行(xing)修正，樣管如(ru)(ru)圖5-36所(suo)(suo)示。檢測(ce)信(xin)號系統共32個通(tong)(tong)道(dao)，初始采集時各通(tong)(tong)道(dao)增益統一(yi)(yi)設置為(wei)200，如(ru)(ru)圖5-37所(suo)(suo)示。當樣管以速(su)度(du)1.0m／s通(tong)(tong)過(guo)檢測(ce)探(tan)頭(tou)時，獲得編號25～32八個通(tong)(tong)道(dao)缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)信(xin)號波(bo)形(xing)，如(ru)(ru)圖5-38所(suo)(suo)示，其中(zhong)每一(yi)(yi)條(tiao)(tiao)曲線(xian)代表一(yi)(yi)個通(tong)(tong)道(dao)。從(cong)圖中(zhong)可(ke)以看(kan)出(chu)，標定圓環在各傳(chuan)感(gan)單(dan)元中(zhong)產(chan)生的(de)漏(lou)磁(ci)信(xin)號幅(fu)值(zhi)不同(tong)。進一(yi)(yi)步，將目標信(xin)號幅(fu)值(zhi)Vs設置為(wei)90，根據式（5-12）算法獲得各通(tong)(tong)道(dao)的(de)修正參數，如(ru)(ru)圖5-39所(suo)(suo)示。將標定圓環再次以相同(tong)速(su)度(du)通(tong)(tong)過(guo)橫向檢測(ce)系統時獲得如(ru)(ru)圖5-40所(suo)(suo)示的(de)檢測(ce)信(xin)號，其中(zhong)一(yi)(yi)條(tiao)(tiao)曲線(xian)為(wei)一(yi)(yi)個通(tong)(tong)道(dao)。從(cong)圖中(zhong)可(ke)以看(kan)出(chu)，經過(guo)增益修正之后，各通(tong)(tong)道(dao)之間的(de)缺陷(xian)(xian)信(xin)號差異(yi)基(ji)本得到消除。
當不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)通過磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線圈時(shi)會產(chan)生兩種電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)應現(xian)象：一方面，鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)電(dian)(dian)介質切割磁(ci)(ci)(ci)(ci)力線而產(chan)生感(gan)生渦流(liu)；另一方面，磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線圈由于內部鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)介質總量發(fa)生變化(hua)(hua)(hua)而產(chan)生感(gan)生電(dian)(dian)流(liu)。鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)感(gan)生渦流(liu)和線圈感(gan)生電(dian)(dian)流(liu)產(chan)生的磁(ci)(ci)(ci)(ci)場會改(gai)變磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)場的強(qiang)度與分布，進一步改(gai)變鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)態，最終(zhong)導致不(bu)同(tong)位置的同(tong)尺寸缺陷產(chan)生不(bu)同(tong)的漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場。可得出(chu)以下結論(lun)：
1. 不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)電(dian)介質通過磁(ci)化線圈時(shi)，在進入區內形成與(yu)原始磁(ci)化電(dian)流(liu)(liu)方向相(xiang)反的感(gan)生渦流(liu)(liu)；在離開區形成與(yu)原始磁(ci)化電(dian)流(liu)(liu)方向相(xiang)同(tong)的感(gan)生渦流(liu)(liu)；在中間區域基本沒有(you)感(gan)生渦流(liu)(liu)產生。
2. 當(dang)不(bu)銹鋼(gang)管管頭進(jin)(jin)入(ru)(ru)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)時(shi)，線圈(quan)中形成(cheng)與原(yuan)(yuan)始磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電流(liu)(liu)方向(xiang)相反(fan)的(de)感生(sheng)電流(liu)(liu)；隨著鋼(gang)管進(jin)(jin)一步深入(ru)(ru)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)，當(dang)管體通(tong)過磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)時(shi)，線圈(quan)中無(wu)感生(sheng)電流(liu)(liu)產生(sheng)；當(dang)管尾離開磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)時(shi)，線圈(quan)中無(wu)感生(sheng)電流(liu)(liu)產生(sheng)；當(dang)管尾離開磁(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)時(shi)，線圈(quan)中產生(sheng)與原(yuan)(yuan)始磁(ci)(ci)化(hua)(hua)電流(liu)(liu)方向(xiang)相同的(de)感生(sheng)電流(liu)(liu)。
3. 管(guan)體同尺寸缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)差異主(zhu)要來(lai)自鋼(gang)管(guan)內部的(de)感生渦(wo)流磁(ci)(ci)場(chang)的(de)影響。在進入(ru)區(qu)(qu)，感生磁(ci)(ci)場(chang)與(yu)原(yuan)始磁(ci)(ci)化場(chang)方(fang)向相(xiang)反；在離(li)開(kai)區(qu)(qu)，感生磁(ci)(ci)場(chang)與(yu)原(yuan)始磁(ci)(ci)化場(chang)方(fang)向相(xiang)同。從而(er)使(shi)得鋼(gang)管(guan)離(li)開(kai)區(qu)(qu)磁(ci)(ci)感應強度(du)高于(yu)進入(ru)區(qu)(qu)，最終(zhong)導致(zhi)位于(yu)離(li)開(kai)區(qu)(qu)的(de)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)強度(du)高于(yu)進入(ru)區(qu)(qu)的(de)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)強度(du)。
4. 管(guan)(guan)端同(tong)尺寸缺陷(xian)漏磁場(chang)差異同(tong)時受到鋼管(guan)(guan)內(nei)部感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)和磁化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)的影響。當鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭進入磁化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)時，鋼管(guan)(guan)內(nei)部感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)和磁化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)(sheng)的磁場(chang)均與原始磁化(hua)(hua)(hua)場(chang)方向(xiang)相(xiang)反，從(cong)而降低了鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭磁感(gan)(gan)(gan)應(ying)強(qiang)度；當管(guan)(guan)尾(wei)離開磁化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)時，鋼管(guan)(guan)內(nei)部感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)和磁化(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)(sheng)的磁場(chang)均與原始磁化(hua)(hua)(hua)場(chang)方向(xiang)相(xiang)同(tong)，從(cong)而增強(qiang)了管(guan)(guan)尾(wei)磁感(gan)(gan)(gan)應(ying)強(qiang)度。最終，感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁場(chang)導致位于鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)體(ti)和管(guan)(guan)尾(wei)處的同(tong)尺寸缺陷(xian)形成了依次增加的漏磁場(chang)強(qiang)度。
5. 為實現高速運行時(shi)不銹鋼管同尺(chi)寸(cun)缺(que)陷(xian)的一致(zhi)性檢測(ce)與(yu)評(ping)價，基于(yu)陣(zhen)列傳感單(dan)元增益(yi)修(xiu)正和延伸導(dao)磁(ci)極(ji)靴的檢測(ce)方法可消除(chu)同尺(chi)寸(cun)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場差異，使(shi)得同尺(chi)寸(cun)缺(que)陷(xian)在(zai)管體和管端處產(chan)生相(xiang)同的漏磁(ci)檢測(ce)信號。
6. 此(ci)外(wai)，在研究磁化(hua)線(xian)圈(quan)內部感生(sheng)電(dian)流形成機制及變化(hua)規律的(de)基礎(chu)上，可采取在管頭(tou)處提前增加磁化(hua)電(dian)流并在管尾處提前減小磁化(hua)電(dian)流的(de)控制方式，用(yong)于抵消線(xian)圈(quan)中的(de)感生(sheng)電(dian)流，從(cong)而可有效提高磁化(hua)電(dian)流的(de)穩定性。
