與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不銹(xiu)鋼(gang)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。
漏磁(ci)(ci)無損檢(jian)測的(de)(de)(de)原理源于(yu)(yu)磁(ci)(ci)粉檢(jian)測，當用一個或多個磁(ci)(ci)化器將鋼(gang)管的(de)(de)(de)某一部位磁(ci)(ci)化到飽(bao)和(he)狀態時，鋼(gang)管中任(ren)何形式的(de)(de)(de)材質不連(lian)續都會在其(qi)所在位置(zhi)引發磁(ci)(ci)場(chang)畸變(bian)，由(you)此產生泄(xie)(xie)漏于(yu)(yu)材質之外的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)力線或磁(ci)(ci)通。這(zhe)些泄(xie)(xie)漏磁(ci)(ci)場(chang)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)空間分(fen)布具有微小、非線性等(deng)特點。磁(ci)(ci)敏感元(yuan)件以(yi)電信號的(de)(de)(de)形式描(miao)述這(zhe)些磁(ci)(ci)場(chang)量(liang)(liang)(liang)信號時，會失去漏磁(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)(de)矢量(liang)(liang)(liang)特性，從而難以(yi)準確(que)獲得(de)材質中的(de)(de)(de)缺(que)陷形態特征，如缺(que)陷的(de)(de)(de)位置(zhi)、形狀和(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、外部缺陷檢測(ce)信號特征
漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)是(shi)一種(zhong)非線(xian)性(xing)的(de)空間三維場(chang)(chang)(chang)，是(shi)由(you)磁(ci)(ci)飽和(he)狀態下鐵磁(ci)(ci)性(xing)鋼管中的(de)磁(ci)(ci)導(dao)率(lv)不一致引起的(de)。為(wei)了盡可能詳細地了解漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)在(zai)(zai)各個方向(xiang)上(shang)的(de)分(fen)布情(qing)況，通常(chang)將漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)分(fen)解為(wei)兩(liang)個分(fen)量(liang)，即(ji)一個切(qie)向(xiang)分(fen)量(liang)B1和(he)一個法向(xiang)分(fen)量(liang)Bn,如圖4-1所示。在(zai)(zai)檢測(ce)過(guo)程中，當傳(chuan)感(gan)(gan)器與(yu)(yu)缺陷(xian)(xian)同側(ce)時(shi)，則可視(shi)為(wei)外部缺陷(xian)(xian)，此(ci)時(shi)測(ce)量(liang)的(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)切(qie)向(xiang)與(yu)(yu)法向(xiang)分(fen)量(liang)分(fen)別記(ji)(ji)為(wei)Bex和(he)B當0傳(chuan)感(gan)(gan)器與(yu)(yu)缺陷(xian)(xian)異側(ce)時(shi)，則可視(shi)為(wei)內(nei)部缺陷(xian)(xian)，漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)切(qie)向(xiang)與(yu)(yu)法向(xiang)分(fen)量(liang)分(fen)別記(ji)(ji)為(wei)B和(he)從圖4-1中可以看出，內(nei)、外部缺陷(xian)(xian)在(zai)(zai)傳(chuan)感(gan)(gan)器處產生的(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)存在(zai)(zai)較大差異。
法(fa)向(xiang)分(fen)量(liang)是(shi)指漏磁(ci)場在(zai)(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管表(biao)面法(fa)線方向(xiang)上的分(fen)量(liang)，檢測信號在(zai)(zai)裂紋中心(xin)的正(zheng)上方幅值(zhi)(zhi)為(wei)零，而在(zai)(zai)裂紋的兩個斷面附近分(fen)別達(da)到正(zheng)、負(fu)極大值(zhi)(zhi)，相鄰極值(zhi)(zhi)之間的距(ju)離(li)取決于裂紋的寬(kuan)度、缺陷(xian)的形狀、提離(li)距(ju)離(li)以(yi)及缺陷(xian)所在(zai)(zai)位置等(deng)因素(su)。
下面以漏(lou)磁場法向分量進(jin)行(xing)討論。
內(nei)、外(wai)部缺陷(xian)的(de)(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)形成機理略有不(bu)同：當缺陷(xian)處于被測鋼(gang)管(guan)(guan)外(wai)表(biao)面時，其溢(yi)出磁(ci)(ci)場(chang)可以視為磁(ci)(ci)力線(xian)遇到磁(ci)(ci)導率變化(hua)時外(wai)逸的(de)(de)(de)部分(fen)；而不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)內(nei)部缺陷(xian)在(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)外(wai)部產生(sheng)的(de)(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)場(chang)，實質是由于材(cai)質不(bu)連續產生(sheng)的(de)(de)(de)畸變擾動磁(ci)(ci)場(chang)，將磁(ci)(ci)力線(xian)從原本分(fen)布均勻(yun)的(de)(de)(de)鐵(tie)磁(ci)(ci)性構件內(nei)“擠壓”出材(cai)質表(biao)面，形成可檢測量。
從圖4-1中可以看出，外部缺(que)(que)(que)陷(xian)檢測(ce)(ce)(ce)信(xin)號(hao)的(de)(de)峰-峰值較大，且具有(you)陡峭(qiao)的(de)(de)畸變特征；內部缺(que)(que)(que)陷(xian)檢測(ce)(ce)(ce)信(xin)號(hao)的(de)(de)強度及畸變特征都與(yu)前者不(bu)同(tong)。當用霍爾元件(jian)檢測(ce)(ce)(ce)漏磁場(chang)的(de)(de)法向(xiang)分(fen)量(liang)時，會(hui)獲得含過零點的(de)(de)正、負波峰特征的(de)(de)缺(que)(que)(que)陷(xian)信(xin)號(hao)。為(wei)了方便標記缺(que)(que)(que)陷(xian)產生的(de)(de)漏磁場(chang)檢測(ce)(ce)(ce)信(xin)號(hao)，將外部缺(que)(que)(que)陷(xian)檢測(ce)(ce)(ce)信(xin)號(hao)記為(wei)Vex(h)，內部缺(que)(que)(que)陷(xian)檢測(ce)(ce)(ce)信(xin)號(hao)記為(wei)Vin(h)，h為(wei)磁敏感元件(jian)與(yu)被檢測(ce)(ce)(ce)構件(jian)表面的(de)(de)提離距離。
以(yi)二維軸(zhou)對稱(cheng)模型(xing)為例，仿真計算(suan)鋼(gang)管軸(zhou)向(xiang)磁化時內(nei)、外部(bu)(bu)缺陷的檢(jian)測信號(hao)(hao)特性。鋼(gang)管厚(hou)度為10.0mm，內(nei)、外部(bu)(bu)裂紋尺(chi)寸相同：深度為2.5mm，寬度為0.5mm。如(ru)圖4-2所示，磁敏(min)感(gan)元件沿著提離值．0mm的路(lu)徑(jing)掃過外部(bu)(bu)裂紋時，得到(dao)(dao)相應檢(jian)測信號(hao)(hao)的峰(feng)-峰(feng)值，記為Vexpp(1.0)；掃過內(nei)部(bu)(bu)裂紋時，得到(dao)(dao)相應檢(jian)測信號(hao)(hao)的峰(feng)-峰(feng)值。
在不銹(xiu)鋼管(guan)自動(dong)化(hua)漏磁(ci)(ci)檢測(ce)(ce)(ce)過(guo)程中(zhong)，一(yi)般將檢測(ce)(ce)(ce)探頭布置(zhi)在鋼管(guan)外(wai)(wai)表面(mian)(mian)來實現不銹(xiu)鋼管(guan)的全覆蓋檢測(ce)(ce)(ce)。從圖(tu)4-2中(zhong)可以看出(chu)，相(xiang)同(tong)尺(chi)寸的裂(lie)紋(wen)分別位于鋼管(guan)的內、外(wai)(wai)表面(mian)(mian)時(shi)，產(chan)(chan)生的檢測(ce)(ce)(ce)信號(hao)(hao)差(cha)異很(hen)大(da)，包括幅值和寬度。然而，在常規漏磁(ci)(ci)檢測(ce)(ce)(ce)中(zhong)，一(yi)般將檢測(ce)(ce)(ce)信號(hao)(hao)幅值作為裂(lie)紋(wen)深度的評判依據(ju)。因此，如果(guo)(guo)不對裂(lie)紋(wen)位置(zhi)進行區分，而直接使(shi)用(yong)相(xiang)同(tong)的報警門限進行評判，則會造成外(wai)(wai)部裂(lie)紋(wen)的誤判或內部裂(lie)紋(wen)的漏判，使(shi)相(xiang)同(tong)尺(chi)寸的缺陷產(chan)(chan)生不一(yi)致的評價結果(guo)(guo)。
圖(tu)4-3給(gei)出了(le)不銹鋼(gang)(gang)管內壁上的裂(lie)紋（內部(bu)缺陷(xian)）漏磁場法向分量檢測信號(hao)波形，同(tong)時給(gei)出了(le)檢測信號(hao)極值(zhi)(zhi)間隔寬(kuan)度W與管壁厚度的關(guan)系曲線。從(cong)圖(tu)中可以看出，當檢測探頭與鋼(gang)(gang)管表面的提(ti)離距(ju)離h增大，或者壁厚增大時，檢測信號(hao)的極值(zhi)(zhi)間隔寬(kuan)度W均(jun)會增大。因此，當借助于(yu)檢測信號(hao)的波形特征構建評判指(zhi)標(biao)時，應(ying)注(zhu)意這一(yi)點。
2. 鋼(gang)板正、反(fan)面缺(que)陷(xian)檢測信(xin)號對比
下面通過在鋼板(ban)上刻(ke)制(zhi)各類人工(gong)缺陷模擬鋼管(guan)漏磁檢(jian)測中內、外部缺陷。采用機加(jia)工(gong)和電火(huo)花加(jia)工(gong)的(de)方法，在鋼板(ban)表面相隔一定距離加(jia)工(gong)橫向(xiang)(xiang)刻(ke)槽、斜向(xiang)(xiang)刻(ke)槽以及不通孔(kong)等(deng)人工(gong)缺陷，人工(gong)缺陷尺寸見(jian)表4-1。
磁(ci)(ci)敏感(gan)元件(jian)選用(yong)集成(cheng)霍(huo)爾(er)元件(jian)UGN-3503，將其封(feng)裝于(yu)檢測(ce)(ce)探(tan)頭中(zhong)，傳(chuan)感(gan)器的提離距(ju)離為0.5mm。采用(yong)直流磁(ci)(ci)化線圈對鋼板(ban)進行軸向磁(ci)(ci)化，通過調節磁(ci)(ci)化電(dian)流幅值(zhi)，確保(bao)試件(jian)始(shi)終處于(yu)磁(ci)(ci)飽和(he)狀態。分(fen)別(bie)在人工缺陷所(suo)在鋼板(ban)正面以及反面進行檢測(ce)(ce)，隨機抽(chou)取一(yi)組(zu)正面檢測(ce)(ce)與反面檢測(ce)(ce)信號，如圖(tu)4-4和(he)圖(tu)4-5所(suo)示。
通(tong)過對相同深(shen)度（0.9mm）的不通(tong)孔(kong)、45°斜向刻槽以及橫向刻槽等各種人(ren)工缺(que)陷(xian)進行漏磁檢(jian)測(ce)(ce)試驗可以發現(xian)，缺(que)陷(xian)的形(xing)狀、位置和走向等形(xing)位特征均對缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)信號(hao)產生了較大的影響，具體體現(xian)在信號(hao)幅值(zhi)以及極值(zhi)間隔寬度上。
3. 鋼管漏磁(ci)檢測(ce)內、外部缺(que)陷區分的必要性
由于不銹鋼管的特殊幾何結構(gou)，不銹鋼管漏(lou)(lou)磁(ci)自動化檢(jian)(jian)測(ce)一(yi)般將(jiang)探頭布置在(zai)不銹鋼管外(wai)壁，來完成(cheng)對鋼管的全覆蓋檢(jian)(jian)測(ce)。由于漏(lou)(lou)磁(ci)檢(jian)(jian)測(ce)采用直流磁(ci)化方法，磁(ci)化場具(ju)有很強的穿透力，內(nei)部缺陷同(tong)樣(yang)可以獲得較(jiao)好的(de)(de)(de)信(xin)噪比。但是，檢(jian)測探頭(tou)布置在鋼管(guan)(guan)外壁(bi)，鋼管(guan)(guan)內、外部缺(que)陷的(de)(de)(de)靈(ling)敏度卻有不同(tong)，具體表(biao)現為內、外部缺(que)陷檢(jian)測信(xin)號的(de)(de)(de)峰(feng)-峰(feng)值和極(ji)值間隔寬(kuan)度存在明顯區別，而且(qie)管(guan)(guan)壁(bi)越(yue)厚，差別越(yue)大。當采用常規(gui)漏磁檢(jian)測評(ping)判指標（信(xin)號峰(feng)-峰(feng)值）對缺(que)陷進行評(ping)判時，無論是切向(xiang)分(fen)量(liang)還(huan)是法向(xiang)分(fen)量(liang)，都無法形(xing)成(cheng)一一對應的(de)(de)(de)關系，容(rong)易受到非同(tong)類形(xing)態特征的(de)(de)(de)干(gan)擾(rao)，造成(cheng)缺(que)陷的(de)(de)(de)非一致性評(ping)判，最終影響(xiang)鋼管(guan)(guan)的(de)(de)(de)檢(jian)測精度。
漏磁(ci)檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)既然受到多種因(yin)素(su)的(de)(de)影(ying)響，而常規漏磁(ci)檢測評(ping)(ping)判(pan)(pan)指(zhi)標(biao)卻又未能提(ti)供完備描述矢(shi)(shi)量(liang)漏磁(ci)場的(de)(de)信(xin)(xin)(xin)息(xi)。因(yin)此，需要(yao)提(ti)取或(huo)構造新的(de)(de)評(ping)(ping)判(pan)(pan)指(zhi)標(biao)來準確評(ping)(ping)估缺陷(xian)形態特征。漏磁(ci)檢測探(tan)頭(tou)中的(de)(de)磁(ci)敏感(gan)元件是以電(dian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)形式(shi)將(jiang)漏磁(ci)場的(de)(de)磁(ci)信(xin)(xin)(xin)號(hao)在(zai)輸(shu)出設備中顯示出來的(de)(de)。由(you)于電(dian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)標(biao)量(liang)在(zai)描述磁(ci)場矢(shi)(shi)量(liang)時具有不(bu)完備性，因(yin)此，需要(yao)將(jiang)這些標(biao)量(liang)信(xin)(xin)(xin)息(xi)進行(xing)重新整(zheng)合(he)，而不(bu)是僅僅依靠檢測信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)波形幅值來進行(xing)評(ping)(ping)判(pan)(pan)。
直流漏磁(ci)檢(jian)(jian)測(ce)的(de)優勢在于(yu)對鐵磁(ci)性構件的(de)深度磁(ci)化(hua)，使得檢(jian)(jian)測(ce)功能較其他電磁(ci)檢(jian)(jian)測(ce)方法要(yao)強(qiang)大得多(duo)。其中，準確(que)評(ping)估不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)使用性能的(de)基(ji)礎是對缺陷位(wei)置特征的(de)準確(que)識別。通過上(shang)述對鋼(gang)管(guan)內、外(wai)部缺陷檢(jian)(jian)測(ce)的(de)討論，可(ke)以(yi)認識到以(yi)下兩點：
1）漏磁(ci)檢測方法可用于鋼管的內(nei)、外部(bu)缺陷檢測，但(dan)是(shi)缺陷的位置特征(zheng)會造(zao)成檢測信號(hao)(hao)的差異(yi)，包括檢測信號(hao)(hao)的峰(feng)-峰(feng)值(zhi)和極值(zhi)間隔寬度。
2）缺陷的形(xing)狀、走向(xiang)、深度等形(xing)態特征(zheng)也(ye)會引起(qi)檢(jian)測信號的波(bo)形(xing)變化。
因此，對于(yu)位置特征和形態特征均無法事(shi)先(xian)確定的(de)(de)(de)缺陷，僅將檢(jian)測信號峰(feng)-峰(feng)值作為(wei)評(ping)價(jia)依據，勢必會造(zao)成缺陷的(de)(de)(de)非(fei)一致(zhi)性檢(jian)測與(yu)評(ping)判，也即(ji)，分(fen)別處于(yu)鋼(gang)管內、外表面的(de)(de)(de)相同(tong)尺寸的(de)(de)(de)缺陷經漏磁(ci)檢(jian)測與(yu)評(ping)判后得到了不同(tong)的(de)(de)(de)損傷量(liang)(liang)級。從(cong)客觀上講，這(zhe)種誤差必然存(cun)在，但是(shi)可以設法盡量(liang)(liang)避免，這(zhe)也是(shi)定量(liang)(liang)檢(jian)測首先(xian)需要解決的(de)(de)(de)問題。
