在不銹鋼管高速漏磁檢測實施過程中，感生磁場引起了不銹鋼管(guan)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、管體漏(lou)磁場差異消除方法
不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)橫(heng)向缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)檢(jian)測(ce)系統(tong)主要(yao)由穿(chuan)過式(shi)磁(ci)化(hua)線圈和位于(yu)線圈內(nei)(nei)部(bu)(bu)的(de)探頭(tou)陣列組成(cheng)。在鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)通過檢(jian)測(ce)系統(tong)時，探頭(tou)陣列中某一個傳感(gan)單(dan)元(yuan)對局部(bu)(bu)缺陷(xian)(xian)的(de)掃查(cha)具有隨機性，因此必須保證探頭(tou)中所(suo)有傳感(gan)單(dan)元(yuan)掃查(cha)同(tong)尺寸(cun)缺陷(xian)(xian)時獲得相(xiang)同(tong)的(de)檢(jian)測(ce)信號(hao)。當(dang)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)高速(su)運行(xing)時，感(gan)生(sheng)磁(ci)場會使鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)磁(ci)化(hua)狀(zhuang)(zhuang)態呈現不均勻，離開(kai)區(qu)磁(ci)感(gan)應(ying)強度大于(yu)進(jin)入(ru)區(qu)磁(ci)感(gan)應(ying)強度。如圖5-18所(suo)示，檢(jian)測(ce)區(qu)域內(nei)(nei)依次分(fen)(fen)布(bu)四個尺寸(cun)相(xiang)同(tong)的(de)橫(heng)向缺陷(xian)(xian)，其中C2和C21位于(yu)進(jin)入(ru)區(qu)，和位于(yu)離開(kai)區(qu)。當(dang)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)運行(xing)速(su)度較低(di)時，感(gan)生(sheng)磁(ci)場對鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)磁(ci)化(hua)狀(zhuang)(zhuang)態的(de)影響可以忽略。此時，磁(ci)化(hua)場關(guan)于(yu)線圈中心對稱分(fen)(fen)布(bu)，檢(jian)測(ce)區(qu)域內(nei)(nei)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)磁(ci)感(gan)應(ying)強度差異較小，C2、C21、C22和C23生(sheng)的(de)漏(lou)磁(ci)場強度B2、B21、B22和B23基本相(xiang)同(tong)。
隨著檢測速度(du)的不斷提高(gao)，不銹鋼管(guan)離開(kai)區磁感應(ying)強度(du)逐(zhu)漸大于(yu)(yu)進入區，從(cong)而導致位于(yu)(yu)離開(kai)區的缺陷漏磁場強度(du)大于(yu)(yu)位于(yu)(yu)進入區的缺陷漏磁場強度(du)，感(gan)生(sheng)磁場造成處于不同空間位置對應傳(chuan)感(gan)器(qi)單元(yuan)檢測到了不一致(zhi)的(de)缺(que)陷漏(lou)磁場信號。消除(chu)(chu)(chu)管(guan)(guan)體缺(que)陷漏(lou)磁場差異(yi)有(you)兩種(zhong)途徑：一方面，可以通過消除(chu)(chu)(chu)鋼管(guan)(guan)中的(de)感(gan)生(sheng)渦(wo)流來(lai)消除(chu)(chu)(chu)磁化狀態的(de)差異(yi)；另一方面，還(huan)可采取修(xiu)正傳(chuan)感(gan)單元(yuan)的(de)增益使檢測信號達(da)到一致(zhi)。由于鋼管(guan)(guan)內產生(sheng)的(de)感(gan)生(sheng)渦(wo)流無(wu)法消除(chu)(chu)(chu)，為此，提出通過修(xiu)正陣(zhen)列傳(chuan)感(gan)單元(yuan)增益來(lai)消除(chu)(chu)(chu)同尺(chi)寸缺(que)陷產生(sheng)的(de)漏(lou)磁信號差異(yi)，如圖(tu)5-19所示(shi)。
在不銹鋼(gang)管(guan)中部刻制標(biao)定圓環作為(wei)標(biao)定信號的管(guan)體漏(lou)磁(ci)場差異消除方法(fa)示(shi)意圖源，將鋼(gang)管(guan)以穩(wen)定速度依次通過n個檢測傳(chuan)(chuan)感器單元S1、S2、S，時(shi)，圓環產生(sheng)的漏(lou)磁(ci)場信號分別為(wei)設陣列(lie)傳(chuan)(chuan)感器單元增益修正參(can)數分別為(wei)a1、a2、、a;、、an,且Vs為(wei)標(biao)定參(can)考幅0"SA值。進一步可(ke)獲得陣列(lie)傳(chuan)(chuan)感單元增益修正參(can)數。
在基于(yu)陣列傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)單(dan)(dan)元增益(yi)修(xiu)正的(de)(de)(de)管體漏磁(ci)(ci)場差(cha)異(yi)(yi)消(xiao)除方法中，刻制有(you)(you)標定(ding)(ding)(ding)圓環(huan)的(de)(de)(de)鋼(gang)管以穩定(ding)(ding)(ding)速度通過檢測(ce)探(tan)頭時，標定(ding)(ding)(ding)信號源具有(you)(you)單(dan)(dan)一性(xing)(xing)并(bing)能夠一次性(xing)(xing)遍(bian)歷(li)每個傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)單(dan)(dan)元。由于(yu)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)磁(ci)(ci)場的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)使得管體形成(cheng)了非均勻的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應強度，從而導致圓環(huan)在經過不(bu)同傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)單(dan)(dan)元時產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)漏磁(ci)(ci)信號幅(fu)值存(cun)在差(cha)異(yi)(yi)。在對自(zi)然管進行檢測(ce)之前，先利用(yong)帶(dai)有(you)(you)標定(ding)(ding)(ding)圓環(huan)的(de)(de)(de)樣(yang)管對傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)單(dan)(dan)元增益(yi)進行修(xiu)正，并(bing)且必須保證鋼(gang)管檢測(ce)速度與(yu)標定(ding)(ding)(ding)速度相同。最終(zhong)，采用(yong)標定(ding)(ding)(ding)圓環(huan)作(zuo)為勵磁(ci)(ci)源來(lai)修(xiu)正傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)單(dan)(dan)元的(de)(de)(de)增益(yi)，可有(you)(you)效消(xiao)除同尺(chi)寸缺陷(xian)在管體不(bu)同位(wei)置(zhi)處(chu)產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)檢測(ce)信號差(cha)異(yi)(yi)。
二(er)、管端漏磁場差異消除方法
感生(sheng)磁場(chang)對鋼管(guan)管(guan)端(duan)磁化(hua)(hua)(hua)狀態的(de)(de)(de)影響主要(yao)來自(zi)鋼管(guan)中(zhong)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)感生(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)和磁化(hua)(hua)(hua)線(xian)圈產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)感生(sheng)電流(liu)(liu)，因此，消除管(guan)端(duan)缺陷漏磁場(chang)差異(yi)包括(kuo)兩(liang)個方(fang)(fang)面(mian)內容：一(yi)方(fang)(fang)面(mian)需(xu)要(yao)消除當鋼管(guan)端(duan)部(bu)進(jin)入和離開(kai)磁化(hua)(hua)(hua)線(xian)圈時由(you)于磁通(tong)量劇(ju)烈變化(hua)(hua)(hua)而在(zai)線(xian)圈中(zhong)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)感生(sheng)電流(liu)(liu)；另(ling)一(yi)方(fang)(fang)面(mian)需(xu)要(yao)消除當鋼管(guan)端(duan)部(bu)與磁化(hua)(hua)(hua)線(xian)圈耦合時僅存在(zai)單一(yi)方(fang)(fang)向感生(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)磁場(chang)的(de)(de)(de)影響。
感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)會引起鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)端磁(ci)(ci)化狀態發生(sheng)(sheng)變化，進(jin)(jin)一(yi)步導致位于(yu)(yu)鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)體(ti)(ti)和(he)管(guan)(guan)尾的(de)(de)具(ju)有(you)相(xiang)(xiang)同(tong)尺寸(cun)的(de)(de)缺陷產生(sheng)(sheng)不(bu)同(tong)的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強度。如圖5-20所(suo)示(shi)，在(zai)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)作用(yong)下(xia)，位于(yu)(yu)鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)體(ti)(ti)和(he)管(guan)(guan)尾處(chu)的(de)(de)缺陷C1C2和(he)C3產產生(sheng)(sheng)的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)Bc1、Bc2和(he)Bc3的(de)(de)強度依次增大，為(wei)消(xiao)(xiao)除感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)引起的(de)(de)管(guan)(guan)端漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異，將(jiang)(jiang)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)影響由(you)鋼(gang)管(guan)(guan)本體(ti)(ti)轉(zhuan)移(yi)(yi)到延伸(shen)區(qu)內。如圖5-21所(suo)示(shi)，在(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)端部(bu)補(bu)充鐵磁(ci)(ci)性物(wu)質(zhi)(zhi)，使鋼(gang)管(guan)(guan)整體(ti)(ti)長度向(xiang)兩端延伸(shen)，從(cong)而(er)在(zai)端部(bu)發生(sheng)(sheng)的(de)(de)電磁(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應現象將(jiang)(jiang)轉(zhuan)移(yi)(yi)到延伸(shen)區(qu)內。由(you)于(yu)(yu)延伸(shen)區(qu)的(de)(de)存(cun)在(zai)，當鋼(gang)管(guan)(guan)端部(bu)進(jin)(jin)入和(he)離開(kai)磁(ci)(ci)化線(xian)(xian)圈(quan)時，磁(ci)(ci)化線(xian)(xian)圈(quan)內部(bu)磁(ci)(ci)介質(zhi)(zhi)總量(liang)已基(ji)本進(jin)(jin)入穩(wen)定狀態，線(xian)(xian)圈(quan)磁(ci)(ci)通量(liang)保(bao)持恒定而(er)不(bu)會產生(sheng)(sheng)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電流；由(you)于(yu)(yu)在(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)進(jin)(jin)入區(qu)和(he)離開(kai)區(qu)同(tong)時產生(sheng)(sheng)反向(xiang)的(de)(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)流磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)，從(cong)而(er)減弱(ruo)了單一(yi)方(fang)(fang)向(xiang)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)流磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)劇(ju)烈影響。將(jiang)(jiang)鋼(gang)管(guan)(guan)端部(bu)進(jin)(jin)行延伸(shen)之后，管(guan)(guan)端缺陷漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異與管(guan)(guan)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)似(si)，僅存(cun)在(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)進(jin)(jin)入區(qu)和(he)離開(kai)區(qu)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦(wo)流磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)，因此可采(cai)用(yong)管(guan)(guan)體(ti)(ti)缺陷漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異消(xiao)(xiao)除方(fang)(fang)法進(jin)(jin)一(yi)步處(chu)理。
圖5-22所(suo)示(shi)為含有延(yan)(yan)伸導磁極(ji)(ji)靴的鋼管(guan)自(zi)動化漏磁檢測設備，主(zhu)要包括雙層(ceng)磁化線圈、管(guan)頭延(yan)(yan)伸極(ji)(ji)靴、管(guan)尾(wei)延(yan)(yan)伸極(ji)(ji)靴、磁化回路以及探頭陣列等。
當鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭進入檢測(ce)區(qu)域時，管(guan)(guan)(guan)頭與(yu)管(guan)(guan)(guan)頭導磁延伸(shen)極(ji)靴(xue)形成(cheng)對(dui)接，此時磁化(hua)線(xian)(xian)圈內部鐵磁性物質總量變(bian)(bian)化(hua)緩(huan)慢(man)，線(xian)(xian)圈的(de)磁通總量基(ji)本保(bao)持不變(bian)(bian)，從而極(ji)大(da)地削(xue)(xue)弱了(le)磁化(hua)線(xian)(xian)圈中(zhong)產生(sheng)的(de)感生(sheng)電流，如(ru)圖5-23所(suo)示。同樣，當不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)尾離開檢測(ce)區(qu)域時，其與(yu)管(guan)(guan)(guan)尾導磁延伸(shen)極(ji)靴(xue)對(dui)接，此時，磁化(hua)線(xian)(xian)圈中(zhong)產生(sheng)的(de)感生(sheng)電流也將大(da)大(da)削(xue)(xue)弱，如(ru)圖5-24所(suo)示。
對(dui)(dui)不銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)整(zheng)體同尺寸缺(que)陷(xian)產生(sheng)(sheng)的(de)漏磁(ci)場強(qiang)度差(cha)異(yi)而(er)言，感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)場對(dui)(dui)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場的(de)影響(xiang)遠(yuan)大于管(guan)(guan)(guan)(guan)體。一(yi)方面，由于管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)進入(ru)和離開(kai)(kai)磁(ci)化線(xian)(xian)圈時，劇烈的(de)磁(ci)通量變化會在(zai)(zai)線(xian)(xian)圈中(zhong)產生(sheng)(sheng)較大的(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)；另一(yi)方面，由于僅在(zai)(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)進入(ru)區(qu)或(huo)者離開(kai)(kai)區(qu)產生(sheng)(sheng)單一(yi)方向的(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流(liu)，相應的(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)場將(jiang)在(zai)(zai)管(guan)(guan)(guan)(guan)頭減弱并在(zai)(zai)管(guan)(guan)(guan)(guan)尾增(zeng)強(qiang)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場。施加延伸極靴后將(jiang)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部的(de)電(dian)磁(ci)感(gan)(gan)應作用(yong)轉(zhuan)移到(dao)延伸區(qu)，從而(er)可有效削弱感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)場對(dui)(dui)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場的(de)影響(xiang)。
建立EMT-P48／180 不銹鋼管高速漏磁檢(jian)(jian)測(ce)系統，如圖5-25所(suo)示。鋼管漏磁檢(jian)(jian)測(ce)系統包括輸送輥(gun)道、磁化(hua)電源(yuan)(yuan)、磁化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)和探頭信(xin)號系統等。圖5-26所(suo)示為(wei)輸送輥(gun)道，在變(bian)(bian)壓器(qi)控制下實現(xian)變(bian)(bian)速輸出(chu)。圖5-27所(suo)示的(de)磁化(hua)電源(yuan)(yuan)具有恒壓和恒流(liu)兩(liang)種功能模(mo)(mo)式(shi)(shi)(shi)，當(dang)采用恒壓模(mo)(mo)式(shi)(shi)(shi)時，磁化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)中通過的(de)電流(liu)為(wei)初始磁化(hua)電流(liu)與線(xian)圈(quan)(quan)感生(sheng)電流(liu)疊加(jia)之(zhi)和；如將磁化(hua)電源(yuan)(yuan)設置(zhi)為(wei)恒流(liu)模(mo)(mo)式(shi)(shi)(shi)，電源(yuan)(yuan)內部的(de)穩流(liu)模(mo)(mo)塊電路將對線(xian)圈(quan)(quan)感生(sheng)電流(liu)進(jin)行補償，從而保(bao)證線(xian)圈(quan)(quan)中通過的(de)電流(liu)值始終保(bao)持不變(bian)(bian)。磁化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)的(de)內徑、外徑和厚度分別為(wei)400mm、800mm和300mm，線(xian)圈(quan)(quan)總(zong)匝數為(wei)5000匝。圖5-28所(suo)示為(wei)探頭系統，實現(xian)鋼管周向360°全覆蓋檢(jian)(jian)測(ce)。
首先，分析磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)產生的(de)感生電(dian)流與(yu)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)運動(dong)速(su)度(du)關系。將(jiang)磁(ci)(ci)化(hua)電(dian)源設(she)置為(wei)恒壓模式，電(dian)壓設(she)定為(wei)20V，當(dang)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)沒有(you)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)時，線(xian)圈(quan)(quan)內(nei)部電(dian)流為(wei)19A。管(guan)(guan)(guan)端缺陷漏磁(ci)(ci)場差異測試(shi)樣(yang)管(guan)(guan)(guan)如圖5-29所示，在樣(yang)管(guan)(guan)(guan)兩(liang)端及中(zhong)部刻制(zhi)三(san)個(ge)尺寸相同的(de)圓環缺陷。如圖5-26所示，利用變頻輸送(song)輥道驅動(dong)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)分別(bie)以速(su)度(du)1.0m／s、1.3m／1.61.9m2.2m/s、2.5m／s通過(guo)(guo)漏磁(ci)(ci)檢測設(she)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(wei)分別(bie)通過(guo)(guo)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時，測量線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)通過(guo)(guo)的(de)電(dian)流值，獲得磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)內(nei)部通過(guo)(guo)電(dian)流與(yu)運行速(su)度(du)關系曲線(xian)，如圖5-30所示。
從圖5-30中(zhong)(zhong)可以看出，當(dang)不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)不同部位運動至磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)(zhong)時(shi)(shi)，磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)內部通(tong)過電流幅值差異較大(da)：管(guan)(guan)尾(wei)處線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)內部電流最大(da)，管(guan)(guan)體次之，管(guan)(guan)頭(tou)(tou)最弱；并且，隨著鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)運行(xing)速度不斷(duan)(duan)提(ti)升(sheng)，管(guan)(guan)頭(tou)(tou)處線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)內部電流不斷(duan)(duan)減小，管(guan)(guan)體基(ji)本不變(bian)(bian)，管(guan)(guan)尾(wei)處電流不斷(duan)(duan)增加，試驗結(jie)果與圖5-18所(suo)示的仿真結(jie)論吻合。鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)在進入(ru)和(he)離開磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)時(shi)(shi)，線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)磁(ci)通(tong)總量(liang)發生劇烈變(bian)(bian)化(hua)(hua)而在其中(zhong)(zhong)產生感生電流。當(dang)管(guan)(guan)體通(tong)過磁(ci)化(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)時(shi)(shi)，由于線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)(zhong)磁(ci)通(tong)量(liang)基(ji)本不變(bian)(bian)而無(wu)感生電流產生。
進一步分析感生磁(ci)場對(dui)缺(que)陷漏磁(ci)場的影(ying)響。在恒(heng)壓模(mo)式(shi)下，對(dui)處(chu)于管頭(tou)、管體(ti)和管尾(wei)的圓(yuan)環(huan)缺(que)陷進行(xing)檢(jian)測，當(dang)鋼(gang)管運行(xing)速度為1.0m／s時(shi)檢(jian)測信號如圖5-31所(suo)示(shi)。從圖中可以(yi)看出，不(bu)同(tong)位置處(chu)的圓(yuan)環(huan)缺(que)陷產(chan)生的信號幅(fu)值(zhi)不(bu)同(tong)，其中管尾(wei)處(chu)缺(que)陷幅(fu)值(zhi)最大，管體(ti)次之，管頭(tou)處(chu)缺(que)陷信號最小。
在恒壓(ya)(ya)模式下，同(tong)尺寸(cun)缺(que)陷(xian)多樣漏磁(ci)(ci)場(chang)產生(sheng)(sheng)(sheng)源包括磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈中(zhong)(zhong)產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)感生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流和(he)鋼(gang)管(guan)中(zhong)(zhong)的(de)感生(sheng)(sheng)(sheng)渦流。為單(dan)獨分析鋼(gang)管(guan)中(zhong)(zhong)感生(sheng)(sheng)(sheng)渦流對(dui)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)的(de)影響，可將(jiang)磁(ci)(ci)化(hua)電(dian)源設置為恒流模式以(yi)消(xiao)除磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)圈感生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流的(de)影響。分別(bie)在恒壓(ya)(ya)和(he)恒流兩(liang)種模式下對(dui)樣管(guan)缺(que)陷(xian)進(jin)行檢(jian)測(ce)，樣管(guan)分別(bie)以(yi)速(su)(su)度1.0m／s、1.3m／1.6m／s、1.9m／s、2.2m／s和(he)2.5m／s通過檢(jian)測(ce)設備并記(ji)錄缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)信號幅值，最終獲(huo)得不(bu)同(tong)位置圓環缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)信號幅值與(yu)運行速(su)(su)度的(de)關系(xi)曲(qu)線(xian)(xian)，如(ru)圖(tu)5-32所示。
從(cong)圖5-32中可以看出，當磁(ci)化電源(yuan)設置(zhi)為(wei)恒壓模式(shi)(shi)時，管(guan)(guan)(guan)尾缺陷信(xin)號最強，管(guan)(guan)(guan)體(ti)次之(zhi)，管(guan)(guan)(guan)頭缺陷信(xin)號最弱；隨著檢(jian)測速度的提高，管(guan)(guan)(guan)頭缺陷信(xin)號幅值(zhi)不(bu)斷減弱，管(guan)(guan)(guan)體(ti)基本不(bu)變，管(guan)(guan)(guan)尾逐漸(jian)增加，三者幅值(zhi)差(cha)異逐漸(jian)增大。將磁(ci)化電源(yuan)設置(zhi)為(wei)恒流(liu)模式(shi)(shi)消除磁(ci)化線圈(quan)感生(sheng)電流(liu)影響(xiang)之(zhi)后，同樣，管(guan)(guan)(guan)尾缺陷信(xin)號最強，管(guan)(guan)(guan)體(ti)其次，管(guan)(guan)(guan)頭最弱。當鋼管(guan)(guan)(guan)運(yun)行速度相同時，與(yu)恒壓模式(shi)(shi)相比，不(bu)同位置(zhi)缺陷在恒流(liu)模式(shi)(shi)下產生(sheng)的檢(jian)測信(xin)號差(cha)異更小。
從圖5-32中(zhong)還可以看出(chu)，感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)在管(guan)(guan)(guan)端(duan)引起的(de)缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差(cha)異遠大于管(guan)(guan)(guan)體；線圈(quan)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)流磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)引起的(de)管(guan)(guan)(guan)端(duan)缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差(cha)異大于鋼管(guan)(guan)(guan)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)；在管(guan)(guan)(guan)體處磁(ci)(ci)化線圈(quan)中(zhong)幾乎不產生(sheng)(sheng)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)電(dian)流，管(guan)(guan)(guan)體缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差(cha)異源主要(yao)來自不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)(guan)中(zhong)產生(sheng)(sheng)的(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)渦流。
根據圖(tu)5-22所示的設備方案制作了(le)相(xiang)應的管端延伸(shen)導磁極靴，如圖(tu)5-33所示。將延伸(shen)極靴固(gu)定在橫(heng)向磁化(hua)線(xian)圈上，在完全相(xiang)同的條件下(xia)進行(xing)測試，獲(huo)得在恒壓模式下(xia)磁化(hua)線(xian)圈內部通過電流與運行(xing)速度的關(guan)系曲(qu)線(xian)，如圖(tu)5-34所示。
從圖5-34中(zhong)可以看出，磁(ci)化線圈電(dian)(dian)流(liu)幅(fu)值(zhi)變化規律與未施加延伸(shen)極靴時相同(tong)，仍然(ran)是管(guan)(guan)頭處(chu)電(dian)(dian)流(liu)幅(fu)值(zhi)最小，管(guan)(guan)體基本不變，而管(guan)(guan)尾處(chu)電(dian)(dian)流(liu)幅(fu)值(zhi)最大(da)，并且隨著運行速度的(de)增加，差異逐漸增大(da)。但(dan)是，延伸(shen)極靴極大(da)地(di)削弱了磁(ci)化線圈中(zhong)產生的(de)感生電(dian)(dian)流(liu)，與未施加延伸(shen)極靴相比，當運行速度為(wei)2.5m／s時，管(guan)(guan)頭處(chu)線圈電(dian)(dian)流(liu)由10.2A上(shang)升至16.2A，管(guan)(guan)尾處(chu)線圈電(dian)(dian)流(liu)由25.8A降為(wei)21.9A。
同(tong)樣(yang)，將磁化電源設置(zhi)為恒(heng)壓(ya)和恒(heng)流(liu)兩種(zhong)模式，在施加延(yan)伸極(ji)靴(xue)的情況下，對樣(yang)管上不(bu)同(tong)位置(zhi)圓環缺(que)陷進(jin)行檢(jian)測(ce)，獲得(de)相(xiang)應(ying)漏磁檢(jian)測(ce)信號幅值與運行速度的關系(xi)曲(qu)線，如圖(tu)5-35所示。
從(cong)圖5-35中(zhong)可以看出，一方(fang)面(mian)，施加(jia)延(yan)伸(shen)極(ji)靴(xue)之后缺陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)(hao)變(bian)化規律(lv)與未施加(jia)極(ji)靴(xue)時相(xiang)同(tong)。感(gan)(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)造成管(guan)(guan)(guan)尾圓環缺陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)(hao)強度(du)最高，管(guan)(guan)(guan)體(ti)次之，而管(guan)(guan)(guan)頭(tou)缺陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)(hao)強度(du)最低，并且磁(ci)(ci)化線圈感(gan)(gan)生電(dian)流(liu)對管(guan)(guan)(guan)端缺陷(xian)檢測信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)影響大于(yu)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)中(zhong)的(de)感(gan)(gan)生渦流(liu)。另一方(fang)面(mian)，由(you)于(yu)延(yan)伸(shen)導磁(ci)(ci)極(ji)靴(xue)的(de)作用，感(gan)(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)對端部缺陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場(chang)的(de)影響由(you)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)本體(ti)轉移到(dao)延(yan)伸(shen)極(ji)靴(xue)上(shang)，從(cong)而有效削弱(ruo)了(le)管(guan)(guan)(guan)端缺陷(xian)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)(hao)差(cha)異(yi)。此外，由(you)于(yu)延(yan)伸(shen)極(ji)靴(xue)降低了(le)整個磁(ci)(ci)化回(hui)路的(de)磁(ci)(ci)阻(zu)，故從(cong)整體(ti)上(shang)增(zeng)強了(le)所有缺陷(xian)的(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信(xin)(xin)號(hao)(hao)幅值(zhi)。
為分析比較延伸(shen)導磁(ci)極靴(xue)的(de)缺(que)(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)差(cha)(cha)異(yi)消除效(xiao)果，分別(bie)計(ji)算(suan)不同(tong)運(yun)行速(su)度下鋼管管端圓環缺(que)(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)檢(jian)測信號(hao)的(de)幅值差(cha)(cha)異(yi)，見表5-1。從(cong)表中可以看出，延伸(shen)極靴(xue)可有(you)效(xiao)消除感(gan)生(sheng)磁(ci)場(chang)引(yin)起(qi)的(de)同(tong)尺寸缺(que)(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)差(cha)(cha)異(yi)。當鋼管運(yun)行速(su)度為2.5m／s時，磁(ci)化電(dian)源設(she)置為恒流模式并施加延伸(shen)極靴(xue)時，感(gan)生(sheng)磁(ci)場(chang)引(yin)起(qi)的(de)不同(tong)位(wei)置同(tong)尺寸缺(que)(que)(que)陷(xian)檢(jian)測信號(hao)差(cha)(cha)異(yi)為0.45dB，已能滿足鋼管檢(jian)測要求。因此，在不銹(xiu)鋼管漏(lou)磁(ci)檢(jian)測過(guo)程中，可根據(ju)鋼管外(wai)徑制作對應尺寸的(de)延伸(shen)導磁(ci)極靴(xue)，從(cong)而(er)可消除由于感(gan)生(sheng)磁(ci)場(chang)帶來的(de)管端缺(que)(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)差(cha)(cha)異(yi)。
當(dang)不銹鋼管(guan)管(guan)體通過磁化線圈時，缺陷漏磁場(chang)差異(yi)主要受(shou)鋼管(guan)感(gan)生渦(wo)(wo)流(liu)(liu)磁場(chang)的影(ying)響(xiang)。由于進入區(qu)感(gan)生渦(wo)(wo)流(liu)(liu)磁場(chang)與原始磁化場(chang)方(fang)向相(xiang)反，而在離開區(qu)兩(liang)者方(fang)向相(xiang)同，因此(ci)感(gan)生渦(wo)(wo)流(liu)(liu)造成磁化場(chang)分(fen)布不均勻，進而引起(qi)缺陷漏磁場(chang)差異(yi)。
為(wei)消除感(gan)生磁場引起的管(guan)體同(tong)尺寸(cun)缺(que)陷漏磁場差異，以(yi)(yi)圓環(huan)作為(wei)標(biao)(biao)定(ding)(ding)信(xin)(xin)號(hao)源對陣列(lie)傳感(gan)單元增益進(jin)行修(xiu)正(zheng)，樣管(guan)如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)5-36所(suo)(suo)(suo)示(shi)(shi)(shi)。檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)系(xi)統(tong)共32個通道(dao)，初始采(cai)集(ji)時各通道(dao)增益統(tong)一(yi)設(she)置為(wei)200，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)5-37所(suo)(suo)(suo)示(shi)(shi)(shi)。當樣管(guan)以(yi)(yi)速度1.0m／s通過(guo)檢(jian)測(ce)探頭時，獲(huo)(huo)得(de)編號(hao)25～32八個通道(dao)缺(que)陷漏磁信(xin)(xin)號(hao)波(bo)形(xing)，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)5-38所(suo)(suo)(suo)示(shi)(shi)(shi)，其中每一(yi)條曲線代(dai)表一(yi)個通道(dao)。從圖(tu)(tu)(tu)(tu)中可以(yi)(yi)看出(chu)，標(biao)(biao)定(ding)(ding)圓環(huan)在各傳感(gan)單元中產生的漏磁信(xin)(xin)號(hao)幅值不同(tong)。進(jin)一(yi)步，將(jiang)(jiang)目標(biao)(biao)信(xin)(xin)號(hao)幅值Vs設(she)置為(wei)90，根據式（5-12）算法獲(huo)(huo)得(de)各通道(dao)的修(xiu)正(zheng)參(can)數，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)5-39所(suo)(suo)(suo)示(shi)(shi)(shi)。將(jiang)(jiang)標(biao)(biao)定(ding)(ding)圓環(huan)再次以(yi)(yi)相(xiang)同(tong)速度通過(guo)橫向檢(jian)測(ce)系(xi)統(tong)時獲(huo)(huo)得(de)如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)5-40所(suo)(suo)(suo)示(shi)(shi)(shi)的檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)，其中一(yi)條曲線為(wei)一(yi)個通道(dao)。從圖(tu)(tu)(tu)(tu)中可以(yi)(yi)看出(chu)，經過(guo)增益修(xiu)正(zheng)之后(hou)，各通道(dao)之間的缺(que)陷信(xin)(xin)號(hao)差異基本得(de)到消除。
當(dang)不(bu)銹鋼(gang)管通過磁(ci)化線(xian)圈(quan)(quan)時會產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)兩種電磁(ci)感應現象：一方(fang)面(mian)，鋼(gang)管電介質切(qie)割磁(ci)力線(xian)而(er)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)感生(sheng)(sheng)渦流；另一方(fang)面(mian)，磁(ci)化線(xian)圈(quan)(quan)由(you)于內部鋼(gang)管磁(ci)介質總量發生(sheng)(sheng)變化而(er)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)感生(sheng)(sheng)電流。鋼(gang)管感生(sheng)(sheng)渦流和(he)線(xian)圈(quan)(quan)感生(sheng)(sheng)電流產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)磁(ci)場(chang)(chang)會改變磁(ci)化場(chang)(chang)的(de)(de)強(qiang)度與分布，進(jin)一步改變鋼(gang)管的(de)(de)磁(ci)化狀(zhuang)態，最終導致不(bu)同位(wei)置的(de)(de)同尺寸缺陷產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)不(bu)同的(de)(de)漏磁(ci)場(chang)(chang)。可得出以下結(jie)論：
1. 不銹(xiu)鋼管電(dian)介質通過磁(ci)化(hua)(hua)線圈時(shi)，在(zai)進入區內形成與(yu)原(yuan)始磁(ci)化(hua)(hua)電(dian)流(liu)方(fang)向相反的(de)感生(sheng)渦(wo)流(liu)；在(zai)離(li)開區形成與(yu)原(yuan)始磁(ci)化(hua)(hua)電(dian)流(liu)方(fang)向相同的(de)感生(sheng)渦(wo)流(liu)；在(zai)中間區域基本沒有感生(sheng)渦(wo)流(liu)產生(sheng)。
2. 當(dang)不(bu)銹鋼(gang)管管頭進入(ru)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)中形成與(yu)原始(shi)磁(ci)(ci)化(hua)電(dian)(dian)流(liu)方向相(xiang)反的(de)(de)感生(sheng)電(dian)(dian)流(liu)；隨著鋼(gang)管進一步深入(ru)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)，當(dang)管體通(tong)過(guo)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)中無感生(sheng)電(dian)(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)；當(dang)管尾(wei)離開(kai)(kai)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)中無感生(sheng)電(dian)(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)；當(dang)管尾(wei)離開(kai)(kai)磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)中產(chan)生(sheng)與(yu)原始(shi)磁(ci)(ci)化(hua)電(dian)(dian)流(liu)方向相(xiang)同的(de)(de)感生(sheng)電(dian)(dian)流(liu)。
3. 管體同(tong)尺(chi)寸缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異主要來自鋼管內部的感生渦流磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的影響(xiang)。在(zai)進入區(qu)(qu)(qu)，感生磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)與原(yuan)始磁(ci)(ci)化場(chang)(chang)(chang)方向相(xiang)反；在(zai)離(li)開(kai)區(qu)(qu)(qu)，感生磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)與原(yuan)始磁(ci)(ci)化場(chang)(chang)(chang)方向相(xiang)同(tong)。從(cong)而(er)使得(de)鋼管離(li)開(kai)區(qu)(qu)(qu)磁(ci)(ci)感應強(qiang)度高于進入區(qu)(qu)(qu)，最終導致位于離(li)開(kai)區(qu)(qu)(qu)的缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強(qiang)度高于進入區(qu)(qu)(qu)的缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強(qiang)度。
4. 管(guan)(guan)(guan)端同尺寸(cun)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差異同時(shi)受到(dao)鋼管(guan)(guan)(guan)內部(bu)(bu)感生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)(liu)(liu)和磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)感生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)(liu)的(de)影(ying)響。當(dang)鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)進入磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)時(shi)，鋼管(guan)(guan)(guan)內部(bu)(bu)感生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)(liu)(liu)和磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)感生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)(liu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)均與(yu)原(yuan)始磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)方(fang)向相反(fan)，從(cong)(cong)而降低了(le)鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)感應(ying)強(qiang)度(du)；當(dang)管(guan)(guan)(guan)尾(wei)(wei)離開磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)時(shi)，鋼管(guan)(guan)(guan)內部(bu)(bu)感生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)(liu)(liu)和磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)感生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)(liu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)均與(yu)原(yuan)始磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)方(fang)向相同，從(cong)(cong)而增強(qiang)了(le)管(guan)(guan)(guan)尾(wei)(wei)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)感應(ying)強(qiang)度(du)。最終，感生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)導致位于鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)(guan)體(ti)和管(guan)(guan)(guan)尾(wei)(wei)處(chu)的(de)同尺寸(cun)缺陷(xian)形成了(le)依(yi)次增加的(de)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)強(qiang)度(du)。
5. 為(wei)實現高速運(yun)行時不銹鋼管(guan)(guan)同尺(chi)寸(cun)缺陷的(de)一(yi)致(zhi)性檢(jian)(jian)測(ce)與評價，基于陣列(lie)傳(chuan)感單(dan)元增益修(xiu)正和(he)延伸導(dao)磁極靴的(de)檢(jian)(jian)測(ce)方(fang)法可消除(chu)同尺(chi)寸(cun)缺陷漏磁場差異，使得(de)同尺(chi)寸(cun)缺陷在(zai)管(guan)(guan)體和(he)管(guan)(guan)端處產生(sheng)相同的(de)漏磁檢(jian)(jian)測(ce)信號。
6. 此外，在(zai)研究磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線圈(quan)內部感(gan)生電流(liu)形成機制(zhi)(zhi)及變(bian)化(hua)(hua)(hua)規律的(de)(de)基礎上，可采(cai)取在(zai)管頭處(chu)提前增加(jia)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)電流(liu)并在(zai)管尾處(chu)提前減小磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)電流(liu)的(de)(de)控制(zhi)(zhi)方式，用于抵消(xiao)線圈(quan)中的(de)(de)感(gan)生電流(liu)，從而可有效提高磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)電流(liu)的(de)(de)穩定性(xing)。
