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。
漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)無(wu)損檢測(ce)的(de)(de)原理源于磁(ci)(ci)(ci)(ci)粉檢測(ce)，當用一(yi)個(ge)或(huo)多個(ge)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化器將鋼管的(de)(de)某一(yi)部(bu)位(wei)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化到(dao)飽和狀(zhuang)態(tai)時，鋼管中任何形(xing)(xing)式的(de)(de)材質不連(lian)續(xu)都(dou)會在其所在位(wei)置(zhi)引發(fa)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)畸變(bian)，由此(ci)產生泄(xie)漏于材質之外的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)力線(xian)或(huo)磁(ci)(ci)(ci)(ci)通。這(zhe)(zhe)些泄(xie)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)量的(de)(de)空(kong)間分布具(ju)有微小(xiao)、非線(xian)性等(deng)(deng)特點。磁(ci)(ci)(ci)(ci)敏感元件(jian)以電信(xin)號(hao)的(de)(de)形(xing)(xing)式描述這(zhe)(zhe)些磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)量信(xin)號(hao)時，會失去漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)矢量特性，從而難(nan)以準確獲得材質中的(de)(de)缺陷(xian)形(xing)(xing)態(tai)特征(zheng)，如缺陷(xian)的(de)(de)位(wei)置(zhi)、形(xing)(xing)狀(zhuang)和走向等(deng)(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)部缺陷檢測信號特征
漏(lou)磁(ci)場(chang)是(shi)一種非線性的(de)空(kong)間三維場(chang)，是(shi)由磁(ci)飽(bao)和狀態(tai)下鐵磁(ci)性鋼管(guan)中的(de)磁(ci)導(dao)率不一致引(yin)起(qi)的(de)。為(wei)了盡可能(neng)詳細地(di)了解漏(lou)磁(ci)場(chang)在各個(ge)(ge)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)上的(de)分(fen)布情況，通常(chang)將(jiang)漏(lou)磁(ci)場(chang)分(fen)解為(wei)兩(liang)個(ge)(ge)分(fen)量(liang)(liang)，即一個(ge)(ge)切向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)量(liang)(liang)B1和一個(ge)(ge)法向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)量(liang)(liang)Bn,如圖(tu)4-1所(suo)示。在檢(jian)測過程中，當(dang)傳感器(qi)(qi)與(yu)缺陷(xian)同側時，則(ze)可視(shi)為(wei)外(wai)部(bu)缺陷(xian)，此時測量(liang)(liang)的(de)漏(lou)磁(ci)場(chang)切向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)法向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)量(liang)(liang)分(fen)別記(ji)為(wei)Bex和B當(dang)0傳感器(qi)(qi)與(yu)缺陷(xian)異側時，則(ze)可視(shi)為(wei)內部(bu)缺陷(xian)，漏(lou)磁(ci)場(chang)切向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)法向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)量(liang)(liang)分(fen)別記(ji)為(wei)B和從(cong)圖(tu)4-1中可以看出(chu)，內、外(wai)部(bu)缺陷(xian)在傳感器(qi)(qi)處產生(sheng)的(de)漏(lou)磁(ci)場(chang)存在較大差(cha)異。
法(fa)向(xiang)分(fen)量是指漏磁場在(zai)不銹鋼管表面法(fa)線方向(xiang)上(shang)的(de)分(fen)量，檢(jian)測信號(hao)在(zai)裂紋(wen)中心的(de)正上(shang)方幅(fu)值為零，而在(zai)裂紋(wen)的(de)兩(liang)個斷面附(fu)近分(fen)別(bie)達(da)到正、負極大值，相鄰極值之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離取(qu)決(jue)于(yu)裂紋(wen)的(de)寬度(du)、缺(que)陷的(de)形狀、提(ti)離距(ju)離以及缺(que)陷所(suo)在(zai)位(wei)置等因素。
下面(mian)以漏磁場法向(xiang)分量進行討論。
內(nei)、外(wai)(wai)部缺陷(xian)的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)形成機理略(lve)有不(bu)(bu)同：當缺陷(xian)處于被測鋼(gang)管(guan)外(wai)(wai)表(biao)面時，其溢出磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)可以視為磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)力(li)線(xian)遇到磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)導率變化(hua)時外(wai)(wai)逸(yi)的(de)(de)部分；而不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)的(de)(de)內(nei)部缺陷(xian)在鋼(gang)管(guan)外(wai)(wai)部產生的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)，實質(zhi)是由(you)于材(cai)質(zhi)不(bu)(bu)連續產生的(de)(de)畸變擾動磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)，將磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)力(li)線(xian)從原本分布均勻的(de)(de)鐵磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)性構件內(nei)“擠壓”出材(cai)質(zhi)表(biao)面，形成可檢測量。
從圖4-1中可以(yi)看出，外部缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)號(hao)的峰-峰值較大，且具有陡峭的畸變(bian)(bian)特(te)(te)征；內部缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)號(hao)的強度及(ji)畸變(bian)(bian)特(te)(te)征都與前者不同。當(dang)用(yong)霍爾元(yuan)件(jian)(jian)檢(jian)(jian)測(ce)漏磁場的法向分量時(shi)，會(hui)獲(huo)得含過(guo)零點的正、負波峰特(te)(te)征的缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)號(hao)。為(wei)了方便標記缺(que)(que)陷(xian)(xian)產生(sheng)的漏磁場檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)號(hao)，將外部缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)號(hao)記為(wei)Vex(h)，內部缺(que)(que)陷(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)號(hao)記為(wei)Vin(h)，h為(wei)磁敏感元(yuan)件(jian)(jian)與被檢(jian)(jian)測(ce)構件(jian)(jian)表面的提離(li)(li)距離(li)(li)。
以(yi)二維(wei)軸對稱模型為例，仿真(zhen)計算鋼(gang)管軸向磁化時(shi)內、外部缺陷的(de)檢(jian)(jian)測信(xin)(xin)號(hao)特性。鋼(gang)管厚(hou)度(du)為10.0mm，內、外部裂(lie)紋尺寸(cun)相(xiang)同：深度(du)為2.5mm，寬度(du)為0.5mm。如圖4-2所示，磁敏(min)感(gan)元(yuan)件沿著提離(li)值．0mm的(de)路徑掃過外部裂(lie)紋時(shi)，得到相(xiang)應檢(jian)(jian)測信(xin)(xin)號(hao)的(de)峰-峰值，記為Vexpp(1.0)；掃過內部裂(lie)紋時(shi)，得到相(xiang)應檢(jian)(jian)測信(xin)(xin)號(hao)的(de)峰-峰值。
在(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)自動化(hua)漏磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)過程(cheng)中，一(yi)般(ban)將檢(jian)測(ce)(ce)(ce)探頭布置在(zai)鋼(gang)(gang)管(guan)外(wai)(wai)表面來實現不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)(de)(de)全(quan)覆蓋檢(jian)測(ce)(ce)(ce)。從圖4-2中可以(yi)看出，相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)尺寸的(de)(de)(de)裂紋(wen)(wen)分(fen)別(bie)位(wei)于鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)(de)(de)內、外(wai)(wai)表面時(shi)，產生的(de)(de)(de)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)號(hao)差(cha)異(yi)很(hen)大(da)，包括(kuo)幅(fu)值和寬度。然而(er)，在(zai)常規漏磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)中，一(yi)般(ban)將檢(jian)測(ce)(ce)(ce)信(xin)號(hao)幅(fu)值作為裂紋(wen)(wen)深度的(de)(de)(de)評判(pan)(pan)依據(ju)。因此(ci)，如(ru)果不(bu)(bu)對裂紋(wen)(wen)位(wei)置進行區分(fen)，而(er)直接使用相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)報(bao)警(jing)門(men)限進行評判(pan)(pan)，則會造成外(wai)(wai)部(bu)裂紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)誤(wu)判(pan)(pan)或內部(bu)裂紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)漏判(pan)(pan)，使相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)尺寸的(de)(de)(de)缺陷產生不(bu)(bu)一(yi)致(zhi)的(de)(de)(de)評價結(jie)果。
圖4-3給出了不銹鋼管內壁上(shang)的(de)(de)裂紋（內部缺陷(xian)）漏磁(ci)場法向(xiang)分量檢測(ce)信號(hao)波形(xing)，同時給出了檢測(ce)信號(hao)極值間隔寬度W與管壁厚度的(de)(de)關系曲線。從圖中可以(yi)看(kan)出，當(dang)檢測(ce)探頭與鋼管表面的(de)(de)提(ti)離距離h增(zeng)(zeng)大，或者(zhe)壁厚增(zeng)(zeng)大時，檢測(ce)信號(hao)的(de)(de)極值間隔寬度W均會增(zeng)(zeng)大。因此(ci)，當(dang)借助于檢測(ce)信號(hao)的(de)(de)波形(xing)特(te)征構建(jian)評判(pan)指(zhi)標時，應注意這(zhe)一點。
2. 鋼板(ban)正、反面缺陷檢測信號對比
下(xia)面通(tong)過在鋼(gang)板上刻制各類人(ren)工(gong)缺(que)陷模(mo)擬鋼(gang)管漏磁檢(jian)測中內(nei)、外部缺(que)陷。采用(yong)機加(jia)工(gong)和電火花(hua)加(jia)工(gong)的方法，在鋼(gang)板表面相(xiang)隔一定距離加(jia)工(gong)橫向刻槽、斜向刻槽以及不通(tong)孔等(deng)人(ren)工(gong)缺(que)陷，人(ren)工(gong)缺(que)陷尺寸見表4-1。
磁(ci)(ci)敏(min)感元(yuan)件(jian)(jian)選用(yong)集(ji)成(cheng)霍爾元(yuan)件(jian)(jian)UGN-3503，將(jiang)其封裝于(yu)檢(jian)測探頭中(zhong)，傳感器的(de)提離(li)距離(li)為0.5mm。采用(yong)直(zhi)流(liu)磁(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)對(dui)鋼板進行軸(zhou)向磁(ci)(ci)化(hua)，通過調節磁(ci)(ci)化(hua)電流(liu)幅值，確保試件(jian)(jian)始終處于(yu)磁(ci)(ci)飽(bao)和狀(zhuang)態(tai)。分別在人工(gong)缺陷(xian)所在鋼板正(zheng)面以及反面進行檢(jian)測，隨(sui)機抽取一組正(zheng)面檢(jian)測與反面檢(jian)測信(xin)號，如圖4-4和圖4-5所示。
通過對相同深(shen)度（0.9mm）的(de)不(bu)通孔、45°斜向(xiang)刻(ke)槽以及橫向(xiang)刻(ke)槽等各種(zhong)人工缺(que)陷(xian)進行漏磁檢測試驗可以發現，缺(que)陷(xian)的(de)形狀、位置(zhi)和(he)走(zou)向(xiang)等形位特征均對缺(que)陷(xian)檢測信號產生了(le)較(jiao)大的(de)影響，具體(ti)體(ti)現在信號幅值(zhi)以及極值(zhi)間隔(ge)寬度上(shang)。
3. 鋼管漏磁檢測內、外(wai)部缺陷區分的(de)必要性
由于不(bu)(bu)銹鋼管(guan)的特殊幾何結構，不(bu)(bu)銹鋼管(guan)漏磁(ci)自動化(hua)檢(jian)(jian)測(ce)一般將探頭布置在不(bu)(bu)銹鋼管(guan)外壁，來完成對鋼管(guan)的全覆(fu)蓋檢(jian)(jian)測(ce)。由于漏磁(ci)檢(jian)(jian)測(ce)采用(yong)直(zhi)流(liu)磁(ci)化(hua)方法，磁(ci)化(hua)場具有很強的穿透力，內部缺陷同樣可以獲得(de)較(jiao)好的(de)(de)(de)信(xin)噪比。但是(shi)(shi)(shi)，檢測(ce)探頭布置在(zai)鋼(gang)管(guan)外(wai)(wai)壁(bi)，鋼(gang)管(guan)內、外(wai)(wai)部缺(que)陷(xian)的(de)(de)(de)靈敏度(du)(du)卻有不同，具體(ti)表(biao)現為內、外(wai)(wai)部缺(que)陷(xian)檢測(ce)信(xin)號的(de)(de)(de)峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)和極值(zhi)間隔寬度(du)(du)存在(zai)明顯區別(bie)，而且管(guan)壁(bi)越(yue)厚(hou)，差別(bie)越(yue)大。當(dang)采(cai)用常規漏磁檢測(ce)評(ping)判指標（信(xin)號峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值(zhi)）對缺(que)陷(xian)進行評(ping)判時，無論是(shi)(shi)(shi)切向分(fen)(fen)量還是(shi)(shi)(shi)法向分(fen)(fen)量，都(dou)無法形成一一對應的(de)(de)(de)關系，容易(yi)受到非同類形態特征的(de)(de)(de)干擾，造成缺(que)陷(xian)的(de)(de)(de)非一致性評(ping)判，最終影響(xiang)鋼(gang)管(guan)的(de)(de)(de)檢測(ce)精度(du)(du)。
漏磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)既然受到(dao)多種因(yin)素的(de)(de)影(ying)響(xiang)，而(er)常規漏磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)評(ping)(ping)判指(zhi)(zhi)標(biao)卻又未能提供完備(bei)描(miao)述矢量(liang)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)信(xin)(xin)(xin)息(xi)。因(yin)此，需要提取(qu)或構造新的(de)(de)評(ping)(ping)判指(zhi)(zhi)標(biao)來(lai)準確評(ping)(ping)估(gu)缺陷(xian)形(xing)(xing)態特征。漏磁(ci)(ci)檢(jian)測(ce)(ce)探(tan)頭中的(de)(de)磁(ci)(ci)敏感元件(jian)是以電(dian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)形(xing)(xing)式將漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)在輸出設(she)備(bei)中顯示(shi)出來(lai)的(de)(de)。由于電(dian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)標(biao)量(liang)在描(miao)述磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)矢量(liang)時具有不完備(bei)性，因(yin)此，需要將這些標(biao)量(liang)信(xin)(xin)(xin)息(xi)進(jin)行(xing)重新整合(he)，而(er)不是僅僅依靠檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)波形(xing)(xing)幅值來(lai)進(jin)行(xing)評(ping)(ping)判。
直流(liu)漏磁(ci)(ci)檢(jian)測的(de)(de)優勢在(zai)于對(dui)鐵磁(ci)(ci)性構(gou)件的(de)(de)深度磁(ci)(ci)化，使(shi)得檢(jian)測功能較其(qi)他電磁(ci)(ci)檢(jian)測方法要(yao)強大得多。其(qi)中，準確(que)評估不銹(xiu)鋼(gang)管使(shi)用(yong)性能的(de)(de)基(ji)礎是(shi)對(dui)缺(que)陷(xian)位置特征的(de)(de)準確(que)識別。通(tong)過上述對(dui)鋼(gang)管內、外部(bu)缺(que)陷(xian)檢(jian)測的(de)(de)討(tao)論(lun)，可(ke)以認識到(dao)以下兩點(dian)：
1）漏磁檢測方法可用于鋼(gang)管的內、外部缺陷檢測，但是缺陷的位置(zhi)特征會造成檢測信(xin)號的差異，包括檢測信(xin)號的峰-峰值和極值間隔(ge)寬度。
2）缺陷的形狀、走向、深度等形態特征也會引起檢測信(xin)號的波形變化。
因此，對于(yu)位置特征和形態特征均無(wu)法事先確定的(de)(de)缺(que)陷，僅將檢(jian)(jian)測信號峰-峰值作為(wei)評價依據(ju)，勢必會造成缺(que)陷的(de)(de)非一致(zhi)性檢(jian)(jian)測與評判，也即，分別處于(yu)鋼管內、外表(biao)面的(de)(de)相同尺寸的(de)(de)缺(que)陷經漏磁檢(jian)(jian)測與評判后(hou)得到了不同的(de)(de)損傷量級。從客觀上講，這(zhe)種誤差必然存在，但是(shi)可以設(she)法盡量避免，這(zhe)也是(shi)定量檢(jian)(jian)測首先需要解(jie)決的(de)(de)問題。
