不銹鋼管(guan)自動化漏磁檢測系統一般采用復合磁化方式對不銹(xiu)鋼管進行全方位檢測，軸向磁化檢測橫向缺陷和周向磁化檢測縱向缺陷，并且以縱向和橫向刻槽作為質量評判標準。然而在不銹鋼管檢測過程中，自然缺陷的形狀位置卻有別于標準缺陷，即自然缺陷走向通常與標準磁化場方向存在一定傾角。國家標準GB/T 12604-1999關于缺陷形狀位置對檢測靈敏度差異的影響做如下描述：“當缺陷走向與磁力線垂直時，缺陷處漏磁場強度最大，檢測靈敏度也最高。隨著缺陷走向的偏斜，漏磁場強度逐漸降低，直至兩者走向一致時，漏磁場強度接近為零。因此，當采用縱向、橫向檢測設備時，對斜向缺陷反應不甚敏感，易形成盲角區域”。
一、缺陷(xian)走向對漏磁場分布(bu)的影(ying)響(xiang)
由于軋制工藝(yi)不(bu)完善而產生(sheng)的(de)鋼管自然缺陷一(yi)般與(yu)軸線成一(yi)定斜(xie)(xie)角。與(yu)標準橫、縱(zong)向(xiang)缺陷相(xiang)比，斜(xie)(xie)向(xiang)缺陷漏磁(ci)場強度更低(di)。斜(xie)(xie)向(xiang)缺陷是不(bu)銹鋼管生(sheng)產過(guo)程(cheng)中最為(wei)常見的(de)一(yi)種缺陷，但在實際檢(jian)測過(guo)程(cheng)中往往以(yi)標準垂直缺陷作為(wei)評(ping)判(pan)標準，從(cong)而容(rong)易造成斜(xie)(xie)向(xiang)缺陷的(de)漏檢(jian)。為(wei)實現對具(ju)有(you)不(bu)同(tong)走(zou)向(xiang)的(de)同(tong)尺(chi)寸缺陷的(de)一(yi)致性檢(jian)測與(yu)評(ping)價，必(bi)須提出相(xiang)應的(de)漏磁(ci)場差異消除方(fang)法。
1. 斜(xie)向缺陷的漏磁場分布特性(xing)
圖4-58所示缺陷(xian)分別為用于(yu)校驗設(she)備的標準(zhun)人工刻槽和鋼管軋制過程中(zhong)形成的自然斜向(xiang)缺陷(xian)。與標準(zhun)刻槽相比(bi)，斜向(xiang)缺陷(xian)走向(xiang)與磁化場之間存在一(yi)定傾(qing)斜夾(jia)角，會導(dao)致相同尺寸斜向(xiang)缺陷(xian)的漏磁場強度更低，從而容(rong)易(yi)形成漏檢。
建立如圖(tu)4-59所(suo)示的斜向缺陷(xian)漏(lou)磁場(chang)(chang)分析模型，缺陷(xian)1、缺陷(xian)2和(he)缺陷(xian)3依次與(yu)磁化場(chang)(chang)B。形(xing)成夾角(jiao)a1、α2和(he)3，深度(du)和(he)寬度(du)分別為d和(he)2b，并形(xing)成漏(lou)磁場(chang)(chang)分布B2和(he)B3。
當(dang)缺(que)(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)垂直(zhi)于磁(ci)(ci)(ci)化場(chang)方(fang)向(xiang)(xiang)時(shi)，由于在磁(ci)(ci)(ci)化方(fang)向(xiang)(xiang)上缺(que)(que)陷(xian)左(zuo)右(you)兩(liang)側(ce)磁(ci)(ci)(ci)介質具有完(wan)全對(dui)(dui)稱(cheng)性(xing)，漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)可簡化為(y,z)二維(wei)模型；但如果(guo)缺(que)(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)與磁(ci)(ci)(ci)化方(fang)向(xiang)(xiang)不(bu)垂直(zhi)，此時(shi)，缺(que)(que)陷(xian)左(zuo)右(you)兩(liang)側(ce)磁(ci)(ci)(ci)介質在磁(ci)(ci)(ci)化方(fang)向(xiang)(xiang)上不(bu)對(dui)(dui)稱(cheng)，會對(dui)(dui)磁(ci)(ci)(ci)力線路徑造成(cheng)擾(rao)動，從而形成(cheng)三維(wei)空間分布的非對(dui)(dui)稱(cheng)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)。
以缺(que)陷兩側(ce)面上P1、P2和(he)P3點(dian)作(zuo)為研究(jiu)對(dui)象(xiang)，分(fen)析缺(que)陷兩側(ce)面磁(ci)勢(shi)分(fen)布。圖4-60a所示為斜向(xiang)缺(que)陷漏(lou)磁(ci)場分(fen)析模型(xing)，根據磁(ci)路(lu)原理(li)，沿(yan)著磁(ci)力(li)線路(lu)徑分(fen)布的P1、P2和(he)P3處(chu)磁(ci)勢(shi)Uml、Um2和(he)Um3滿足如下關系式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因此，磁(ci)化場磁(ci)通(tong)(tong)(tong)量(liang)達(da)到(dao)(dao)1點時會(hui)產生分流，一部(bu)分磁(ci)通(tong)(tong)(tong)量(liang)2會(hui)沿著平行于缺(que)陷Φ方向達(da)到(dao)(dao)磁(ci)勢更低的P2點，而(er)剩余部(bu)分磁(ci)通(tong)(tong)(tong)量(liang)則經過缺(que)陷到(dao)(dao)達(da)P3點，從而(er)形成漏磁(ci)場B1，根據磁(ci)路的基爾霍夫第一定律，磁(ci)通(tong)量滿足以下(xia)關(guan)系式：
建立(li)如(ru)圖4-61所示(shi)的仿(fang)真(zhen)模型(xing)，計(ji)算缺陷走向對漏磁(ci)場分布的影響。測(ce)試鋼(gang)(gang)板的長、寬(kuan)和(he)高(gao)分別(bie)為500mm、100mm和(he)10mm，鋼(gang)(gang)管材質為25鋼(gang)(gang)。穿過式磁(ci)化線圈內腔寬(kuan)度(du)和(he)高(gao)度(du)分別(bie)116mm和(he)12mm，外輪廓(kuo)寬(kuan)度(du)和(he)高(gao)度(du)分別(bie)為216mm和(he)112mm，線圈厚(hou)度(du)為100mm，，方(fang)向如(ru)圖所示(shi)。漏磁(ci)場提(ti)取路徑l位于鋼(gang)(gang)板上方(fang)中(zhong)心位置處，提(ti)離(li)值為1.0mm，并建立(li)如(ru)圖所示(shi)坐標系(x,y,z)
當(dang)(dang)α=90°以(yi)及α=60°時計(ji)算缺(que)(que)(que)陷(xian)漏磁場矢量分(fen)(fen)布，如圖(tu)4-62所(suo)示。當(dang)(dang)缺(que)(que)(que)陷(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)磁化方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)垂直時，所(suo)有磁力(li)線均垂直通過缺(que)(que)(que)陷(xian)，如圖(tu)4-62a所(suo)示；當(dang)(dang)缺(que)(que)(que)陷(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)磁化方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)存在(zai)一(yi)定(ding)夾角時，一(yi)部(bu)分(fen)(fen)磁力(li)線沿著平行(xing)于(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)(fen)布，其余部(bu)分(fen)(fen)磁力(li)線則沿著近似(si)垂直于(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)通過，如圖(tu)4-62b所(suo)示。
采用圖(tu)4-61所(suo)示(shi)的(de)模型(xing)，夾角α分別取(qu)0°、15°、30°、45°、60°和75°，沿路(lu)徑l提取(qu)磁(ci)場分量(liang)Bx、By、、B2以及(ji)磁(ci)通(tong)量(liang)密(mi)度B，并繪制成如圖(tu)4-63～圖(tu)4-66所(suo)示(shi)的(de)關(guan)系曲(qu)線。
從(cong)圖4-63中可以看出(chu)，隨(sui)著(zhu)夾(jia)角α的(de)增大(da)(da)，漏(lou)磁場分(fen)量(liang)B2幅(fu)值(zhi)呈現(xian)先增大(da)(da)后減小(xiao)的(de)規律。從(cong)圖4-64～圖4-66中可以看出(chu)，隨(sui)著(zhu)夾(jia)角α的(de)不斷增大(da)(da)，By、和(he)磁通(tong)量(liang)密度B幅(fu)值(zhi)均呈不斷上(shang)升趨勢(shi)，當缺陷走向與磁化場方向垂直時，幅(fu)值(zhi)達到最(zui)大(da)(da)值(zhi)。
從(cong)圖(tu)中(zhong)還可以看出，隨著(zhu)夾(jia)角α的不斷增大(da)，BxB、B2和B分布寬度(du)均在不斷減小。進(jin)一步提取(qu)漏磁(ci)場分量B，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬度(du)，繪制其與夾(jia)角α的關系曲線，如(ru)圖(tu)4-67所(suo)示。從(cong)圖(tu)中(zhong)可以看出，隨著(zhu)夾(jia)角α的增大(da)，漏磁(ci)場分量B，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬度(du)不斷變小；當夾(jia)角α較小時，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬度(du)下(xia)降(jiang)較快；當夾(jia)角α較大(da)時，峰(feng)(feng)-峰(feng)(feng)值點(dian)寬度(du)下(xia)降(jiang)緩慢。
由于磁(ci)力(li)線經過(guo)斜(xie)向(xiang)缺陷(xian)時基本沿著(zhu)垂直(zhi)于缺陷(xian)方向(xiang)通(tong)過(guo)，因此(ci)，提(ti)取路(lu)徑l與漏磁(ci)場分布(bu)方向(xiang)會存在夾角，為此(ci)，將漏磁(ci)場變(bian)換到提(ti)取路(lu)徑l方向(xiang)上，即
z≈z'/sino (4-31) 式中，z＇為垂直于缺陷方向(xiang)的坐(zuo)標軸(zhou)。
繪制(zhi)漏磁場(chang)分量B，峰-峰值(zhi)點(dian)寬度與1／sina之間(jian)的(de)關(guan)系(xi)曲線，如圖(tu)4-68所(suo)示(shi)(shi)。從圖(tu)中可(ke)以看出，峰-峰值(zhi)點(dian)寬度與1／sina之間(jian)成近(jin)似正比關(guan)系(xi)，與式（4-31）所(suo)示(shi)(shi)的(de)變(bian)換關(guan)系(xi)相符。
2. 缺陷走向對漏磁場(chang)分布的影響
在(zai)鋼(gang)板上刻制(zhi)不(bu)同走(zou)向的缺(que)陷，并進行(xing)漏磁檢測試(shi)驗(yan)。鋼(gang)板的長度(du)、寬度(du)和厚度(du)分(fen)別為(wei)750mm、100mm和10mm，并在(zai)其(qi)表(biao)面(mian)加工4個走(zou)向不(bu)同的缺(que)陷，深(shen)度(du)和寬度(du)分(fen)別為(wei)2mm和1.5mm，夾角α分(fen)別為(wei)20°、45°、70°和90°，如圖(tu)4-69所示(shi)。
磁化電(dian)流設置為5A且傳感器提離值(zhi)為1.0mm。將鋼板以恒(heng)定速度0.5m／s通過檢測系統，使傳感器依次掃查缺陷Crk1、Ck2、Ck3和Crk4，并(bing)分別記錄漏磁場x、y、z軸分量檢測信號，如圖(tu) 4-70~圖(tu) 4-72所(suo)示。
從試驗(yan)結果(guo)可以(yi)看出，隨著夾(jia)角α的不斷增大，漏(lou)磁(ci)場分(fen)量B，幅值呈現先增大后減小的趨(qu)勢，而漏(lou)磁(ci)場分(fen)量B，和B，則不斷增強，試驗(yan)結果(guo)與理論(lun)分(fen)析吻(wen)合。
從圖中還可(ke)(ke)以看出(chu)，隨著夾角(jiao)α的(de)不斷增(zeng)大(da)，檢測信(xin)(xin)號寬(kuan)度(du)不斷減(jian)小(xiao)。進一步提取缺陷Ck1、Ck2、Ck3和(he)(he)Crk4漏(lou)磁場分量B，的(de)信(xin)(xin)號峰(feng)-峰(feng)值點(dian)(dian)寬(kuan)度(du)，并(bing)繪制(zhi)其與夾角(jiao)α和(he)(he)1／sina的(de)關系(xi)曲線，如圖4-73和(he)(he)圖4-74所示。從圖中可(ke)(ke)以看出(chu)，隨著夾角(jiao)α的(de)不斷增(zeng)大(da)，B，信(xin)(xin)號峰(feng)-峰(feng)值點(dian)(dian)寬(kuan)度(du)不斷減(jian)小(xiao)，并(bing)與1／sina成近(jin)似正比關系(xi)，與仿真及理論(lun)分析結論(lun)相同(tong)。
二、消除缺陷走向影響的(de)方法(fa)
不(bu)銹鋼管漏磁檢測分別采用軸向和周向磁化場激發周向和軸向裂紋產生漏磁場，因此，檢測系統對標準周向和軸向裂紋缺陷最為敏感，而45°斜向裂紋靈敏度最低。此外，檢測規程常以標準周向和軸向裂紋作為質量評判標準，從而容易導致斜向缺陷漏檢。由于具有靈敏度高、性能穩定和工藝簡單等優點，感應線圈是目前使用最為廣泛的漏磁檢測傳感器。磁場拾取系統一般以垂直缺陷作為傳感器敏感方向設計基準，從而感應線圈敏感方向會與斜向缺陷形成夾角，最終產生檢測信號幅值差異。為實現同尺寸斜向缺陷的一致性檢測與評價，需要根據感應線圈敏感方向與缺陷走向之間的夾角對檢測信號幅值差異的影響機制，提出合理的感應線圈布置方法。
1. 感應線圈(quan)與(yu)裂紋夾角對檢測(ce)信(xin)號的影(ying)響
分析(xi)感(gan)應(ying)(ying)線(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)方向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)缺陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)夾角對漏磁檢測(ce)信(xin)號的影(ying)響。感(gan)應(ying)(ying)線(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)方向(xiang)(xiang)也即感(gan)應(ying)(ying)線(xian)圈(quan)(quan)長軸方向(xiang)(xiang)，如圖(tu)4-75所示，感(gan)應(ying)(ying)線(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)方向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)試(shi)件軸向(xiang)(xiang)垂直，當試(shi)件上存在(zai)不同走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)缺陷(xian)時，感(gan)應(ying)(ying)線(xian)圈(quan)(quan)將與(yu)(yu)其形成不同的夾角，從而引起檢測(ce)信(xin)號幅值差異。
圖(tu)4-76所示為(wei)水(shui)(shui)平線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)與缺陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)存在一(yi)定夾角時的漏磁(ci)(ci)場(chang)檢測原理。線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)長(chang)度為(wei)l，寬度為(wei)2w，提(ti)離值為(wei)h，水(shui)(shui)平線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)方向(xiang)(xiang)與缺陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)之間的夾角為(wei)β。建立(li)如圖(tu)所示坐標系（x，，缺x,y)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)平行于y軸(zhou)，缺陷(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)分布(bu)滿足磁(ci)(ci)偶極子模型，水(shui)(shui)平線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)運動(dong)方向(xiang)(xiang)與x軸(zhou)平行。從圖(tu)中可以看(kan)出，當水(shui)(shui)平線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)方向(xiang)(xiang)與缺陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)形成一(yi)定夾角時，組成水(shui)(shui)平線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)的四(si)(si)段導線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)均會產生感(gan)應(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)動(dong)勢(shi)，因此水(shui)(shui)平線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)整體輸(shu)出為(wei)四(si)(si)段導線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)感(gan)應(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)動(dong)勢(shi)之差。設四(si)(si)段導線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)L1、和L4產生的感(gan)應(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)動(dong)勢(shi)輸(shu)出分別(bie)為(wei)e1e2和，則可獲得(de)水(shui)(shui)平線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)感(gan)應(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)動(dong)勢(shi)輸(shu)出Δehorizontal為(wei)：
如圖4-77所示，進一(yi)步將四段(duan)(duan)導(dao)(dao)線(xian)交(jiao)界點沿x軸(zhou)投影，將水平線(xian)圈(quan)分解為和L6六段(duan)(duan)導(dao)(dao)線(xian)，其交(jiao)界點x軸(zhou)坐標分別為x1、x2、x3、x4、x5和此時，水平線(xian)圈(quan)09x感(gan)應(ying)電動勢(shi)為處(chu)于前端三段(duan)(duan)導(dao)(dao)線(xian)和尾部三段(duan)(duan)導(dao)(dao)線(xian)感(gan)應(ying)電動勢(shi)之差
進一步設線(xian)圈(quan)(quan)寬度(du)(du)參(can)數w=0.3253mm，線(xian)圈(quan)(quan)長度(du)(du)mm，水(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)運行速度(du)(du)為1m／s，根據式（4-37），繪(hui)制水(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)感(gan)應(ying)電動勢(shi)(shi)與夾(jia)角β的關系(xi)曲線(xian)，如圖4-79所示。從圖中可以看出，隨著夾(jia)角β不(bu)斷(duan)(duan)增大，水(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)感(gan)應(ying)電動勢(shi)(shi)不(bu)斷(duan)(duan)減小(xiao)；當水(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)與缺(que)陷走向(xiang)平(ping)行時感(gan)應(ying)電動勢(shi)(shi)幅值最(zui)大，當兩者垂直(zhi)時幾乎沒有感(gan)應(ying)電動勢(shi)(shi)輸出。
利用(yong)鋼板漏(lou)磁檢(jian)(jian)測試(shi)驗研究水(shui)平線圈(quan)(quan)敏感方向(xiang)與(yu)缺陷走向(xiang)夾角對(dui)檢(jian)(jian)測信號幅(fu)值(zhi)的影響，感應線圈(quan)(quan)的長度(du)(du)、寬度(du)(du)和(he)高度(du)(du)分別為11mm、2mm和(he)2mm，線徑為0.13mm，共(gong)30匝，水(shui)平線圈(quan)(quan)中心提(ti)離值(zhi)h為1.5mm。一共(gong)進(jin)行四組試(shi)驗，使水(shui)平線圈(quan)(quan)與(yu)不(bu)同走向(xiang)缺陷平行放置進(jin)行檢(jian)(jian)測，如圖4-80所(suo)示。水(shui)平線圈(quan)(quan)以(yi)恒定速度(du)(du)0.5m／s依次通過(guo)缺陷Crk1、Ck2、Ck3和(he)Cyk4獲得如圖4-81所(suo)示的檢(jian)(jian)測信號。
從(cong)圖4-81中可以(yi)(yi)看(kan)出，按(an)不(bu)同方(fang)向(xiang)布置的水(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)產生了不(bu)同的漏(lou)磁信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值輸出：當(dang)水(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)以(yi)(yi)90°方(fang)向(xiang)依(yi)(yi)(yi)(yi)次(ci)(ci)掃過(guo)四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)時，檢測信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)依(yi)(yi)(yi)(yi)次(ci)(ci)減小(xiao)，其中Ckt缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值最大，4缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值最小(xiao)；當(dang)水(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)以(yi)(yi)70°方(fang)向(xiang)依(yi)(yi)(yi)(yi)次(ci)(ci)掃過(guo)四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)時，Ck2缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值最大，信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值次(ci)(ci)之，然后依(yi)(yi)(yi)(yi)次(ci)(ci)為Crk3和C,k4當(dang)水(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)以(yi)(yi)45°方(fang)向(xiang)依(yi)(yi)(yi)(yi)次(ci)(ci)掃過(guo)四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)時，Ck3缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值明(ming)顯增加，C,k4信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值有所增加，而(er)Cukl和Ck2信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值均降(jiang)低；當(dang)水(shui)(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)以(yi)(yi)20°方(fang)向(xiang)依(yi)(yi)(yi)(yi)次(ci)(ci)掃過(guo)四(si)(si)個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)時，Ck4缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值增加，其余三個(ge)缺(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值都降(jiang)低，而(er)且C,k1Crk2和C,k3信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值依(yi)(yi)(yi)(yi)次(ci)(ci)由小(xiao)到大排列。
繪制不同走向(xiang)(xiang)缺陷檢(jian)測信號峰值(zhi)與水平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈布置(zhi)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)的關系曲線(xian)(xian)(xian)，如圖4-82所示。從圖中可以看出，當水平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈以不同方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)掃查同一缺陷時將產生不同的檢(jian)測信號幅值(zhi)。當水平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)圈敏感方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與缺陷走向(xiang)(xiang)平(ping)(ping)行時，信號幅值(zhi)最大；隨著(zhu)兩者方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)夾角的增大，信號幅值(zhi)逐漸降(jiang)低。
圖4-83所示(shi)為垂(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)敏感方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與缺陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)存在(zai)一定(ding)夾角(jiao)時的漏磁(ci)場掃查原理圖，線(xian)圈(quan)(quan)長度為l，寬度為2w，線(xian)圈(quan)(quan)中心提離(li)值為H，垂(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)敏感方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與缺陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)之間的夾角(jiao)為β。建立(li)如圖所示(shi)坐(zuo)標系（x,y)），缺陷(xian)(xian)走向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)行于y軸，垂(chui)直線(xian)圈(quan)(quan)運(yun)動方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與x軸平(ping)行。
垂直線(xian)圈由四段導(dao)線(xian)L1、L2、L3和L組成，其感應電動勢輸出分別為e1e2、e3和e4，
設線(xian)圈(quan)(quan)寬度(du)參數w＝0.15mm，線(xian)圈(quan)(quan)長度(du)l＝12.5mm，垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)運l=12.行(xing)(xing)速度(du)為1.0m／s，根據(ju)式（4-42）繪(hui)制垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)感(gan)應(ying)電動勢(shi)與夾(jia)角β的關系曲線(xian)，如圖4-85所示。從圖中可(ke)以(yi)看出(chu)，隨著夾(jia)角β的不斷增大，垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)感(gan)應(ying)電動勢(shi)不斷減小。當垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)方向與缺陷(xian)走(zou)向平行(xing)(xing)時(shi)，感(gan)應(ying)電動勢(shi)輸出(chu)最大；當兩(liang)者垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)時(shi)，幾乎(hu)沒有感(gan)應(ying)電動勢(shi)輸出(chu)。
采用與(yu)水平線(xian)圈(quan)(quan)相同(tong)的試(shi)驗方法，研究垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)敏感方向(xiang)與(yu)缺(que)陷走向(xiang)夾角對漏(lou)磁檢測信號(hao)的影響。將感應線(xian)圈(quan)(quan)垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)擺放，垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)心提離值H為(wei)2mm。同(tong)樣(yang)本試(shi)驗分為(wei)四(si)組，分別使垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)以(yi)不同(tong)的布置(zhi)方向(xiang)依次掃查四(si)個缺(que)陷Ck1、Ck2、Ck3和Crk4，速(su)度為(wei)0.5ms，如圖(tu)(tu)4-86所(suo)示，并獲得不同(tong)走向(xiang)缺(que)陷的信號(hao)幅值與(yu)垂(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)布置(zhi)方向(xiang)的關系曲線(xian)，如圖(tu)(tu)4-87所(suo)示。
從(cong)圖4-87中可以(yi)(yi)(yi)看出，當(dang)(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)以(yi)(yi)(yi)不同布置方(fang)(fang)向掃(sao)查四個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)時，檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)變化規律(lv)與水平線(xian)圈(quan)相同：當(dang)(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)以(yi)(yi)(yi)90°方(fang)(fang)向依(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過四個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)時，檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)依(yi)次(ci)(ci)減小，其(qi)中C，k1缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)最大，C4缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)最小；當(dang)(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)以(yi)(yi)(yi)70°方(fang)(fang)向依(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過四個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)時，缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)最大，C信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)次(ci)(ci)之，然后依(yi)次(ci)(ci)為Ck3和(he)C4k4；當(dang)(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)以(yi)(yi)(yi)45°方(fang)(fang)向依(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過四個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)時，C,k3缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)明顯增加，C,k4信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)有所(suo)增加，而Ck1和(he)Ck2信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)均降低(di)；當(dang)(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)以(yi)(yi)(yi)20°方(fang)(fang)向依(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過四個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)時，Crk4缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)增加，其(qi)余三個(ge)(ge)缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)都(dou)降低(di)，而且(qie)Ck1、Crk2和(he)Crk3信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)值(zhi)依(yi)次(ci)(ci)由小到大排列。
繪制不同(tong)走向(xiang)缺陷(xian)(xian)檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)峰值(zhi)與垂(chui)(chui)(chui)直線圈布置方(fang)(fang)向(xiang)的關系(xi)曲線，如圖(tu)4-88所示。從圖(tu)中可以看(kan)出，當垂(chui)(chui)(chui)直線圈以不同(tong)布置方(fang)(fang)向(xiang)掃查同(tong)一(yi)缺陷(xian)(xian)時將產生不同(tong)的檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)。當垂(chui)(chui)(chui)直線圈敏感方(fang)(fang)向(xiang)與缺陷(xian)(xian)走向(xiang)平行時，信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)最大(da)，隨著兩者方(fang)(fang)向(xiang)夾角的增大(da)，信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值(zhi)逐(zhu)漸降(jiang)低。
2. 多(duo)向(xiang)性陣列(lie)感應線(xian)圈消除方法
與(yu)(yu)標(biao)準(zhun)缺(que)陷(xian)(xian)相比，斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)檢(jian)測(ce)信(xin)號幅(fu)(fu)值更低(di)的(de)(de)(de)原因(yin)有：一(yi)方(fang)(fang)面(mian)(mian)，不(bu)銹(xiu)鋼管漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測(ce)采(cai)用(yong)軸向(xiang)(xiang)和周向(xiang)(xiang)復合磁(ci)(ci)(ci)化方(fang)(fang)式對不(bu)銹(xiu)鋼管進行局(ju)部磁(ci)(ci)(ci)化，從(cong)而導致與(yu)(yu)磁(ci)(ci)(ci)化方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)形成(cheng)夾(jia)角的(de)(de)(de)斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)強(qiang)度更低(di)；另一(yi)方(fang)(fang)面(mian)(mian)，在缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)拾取過程中，檢(jian)測(ce)線圈(quan)敏(min)感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)斜(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)會形成(cheng)一(yi)定夾(jia)角，從(cong)而降低(di)缺(que)陷(xian)(xian)檢(jian)測(ce)信(xin)號的(de)(de)(de)幅(fu)(fu)值。為實現具有不(bu)同(tong)走向(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)同(tong)尺寸缺(que)陷(xian)(xian)的(de)(de)(de)一(yi)致性檢(jian)測(ce)與(yu)(yu)評(ping)價，提出基于(yu)多向(xiang)(xiang)性陣列感(gan)應(ying)線圈(quan)的(de)(de)(de)布置方(fang)(fang)法(fa)(fa)。水(shui)平(ping)線圈(quan)與(yu)(yu)垂直線圈(quan)布置方(fang)(fang)法(fa)(fa)相同(tong)，以水(shui)平(ping)線圈(quan)作(zuo)為消(xiao)除方(fang)(fang)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)闡(chan)述對象(xiang)。
在實際生產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)，當(dang)生產(chan)工藝參數確定后，同批鋼管中(zhong)自然缺陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)往(wang)往(wang)大致相同。如(ru)圖(tu)4-89所示，設(she)鋼管中(zhong)存在斜(xie)(xie)向(xiang)缺陷(xian)(xian)1，并與(yu)磁化(hua)(hua)場(chang)方(fang)(fang)向(xiang)形成(cheng)夾角(jiao)(jiao)ao，由于在物料運輸過(guo)程(cheng)中(zhong)可(ke)能(neng)出(chu)現鋼管方(fang)(fang)向(xiang)倒置，因此(ci)，斜(xie)(xie)向(xiang)缺陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)也可(ke)能(neng)會(hui)與(yu)磁化(hua)(hua)場(chang)方(fang)(fang)向(xiang)形成(cheng)夾角(jiao)(jiao)ππ-α0，如(ru)斜(xie)(xie)向(xiang)缺陷(xian)(xian)3。對此(ci)，在探(tan)頭內部布置多向(xiang)性陣(zhen)(zhen)列感(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)S1、S2和S3，分(fen)別與(yu)磁化(hua)(hua)場(chang)形成(cheng)夾角(jiao)(jiao)a1、α2和α3其中(zhong)，第(di)一(yi)排陣(zhen)(zhen)列感(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)S，對斜(xie)(xie)向(xiang)缺陷(xian)(xian)1進行(xing)掃查，根據水平線(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)與(yu)缺陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)夾角(jiao)(jiao)對檢(jian)測(ce)信號幅值的影(ying)響規律，線(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)應(ying)(ying)(ying)該與(yu)缺陷(xian)(xian)1走(zou)向(xiang)平行(xing)，即(ji)α1=α0；第(di)二排陣(zhen)(zhen)列感(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)S2用于檢(jian)測(ce)標準垂直(zhi)(zhi)缺陷(xian)(xian)2和校(xiao)驗設(she)備狀態，因此(ci)線(xian)(xian)圈(quan)敏感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)與(yu)磁化(hua)(hua)方(fang)(fang)向(xiang)垂直(zhi)(zhi)，即(ji)a2=90°第(di)三(san)排陣(zhen)(zhen)列感(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)S3方(fang)(fang)向(xiang)與(yu)缺陷(xian)(xian)3走(zou)向(xiang)平行(xing)，即(ji)α3=π-α0。
從而(er)，通過(guo)多向(xiang)性(xing)(xing)陣列感應線(xian)圈布置方式可以最大限度地提高斜(xie)向(xiang)缺陷的檢(jian)測信號幅值(zhi)，并(bing)消除線(xian)圈敏感方向(xiang)與缺陷走向(xiang)夾角(jiao)引起的檢(jian)測信號幅值(zhi)差異。圖4-90所示為針對鋼管上(shang)有(you)30°斜(xie)向(xiang)自然(ran)缺陷而(er)制(zhi)作的多向(xiang)性(xing)(xing)陣列感應線(xian)圈探頭芯。
在消除了水平線圈敏感方向(xiang)與缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)夾(jia)角引起的(de)(de)檢測信號(hao)差(cha)異(yi)之(zhi)后，需要進一步消除由于缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)帶來的(de)(de)漏磁場(chang)強(qiang)度差(cha)異(yi)，為此對斜向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)檢測通(tong)道進行增益(yi)補償。陣列(lie)感應線圈S1、S2和(he)(he)S3分別(bie)通(tong)過斜向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)1、標準缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)2和(he)(he)斜向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)3之(zhi)后輸出信號(hao)峰值分別(bie)為e1、2和(he)(he)e3，設陣列(lie)感應線圈S1和(he)(he)S3增益(yi)補償參數分別(bie)為和(he)(he)a3，經補償后使得不同(tong)走(zou)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)10具有相同(tong)的(de)(de)信號(hao)幅(fu)值。
