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(xiu)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、管體漏磁場差(cha)異消除方(fang)法
不銹鋼(gang)(gang)管(guan)橫(heng)向缺陷漏磁(ci)(ci)檢測(ce)系(xi)統主要由(you)穿過式磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈和(he)位于(yu)(yu)線(xian)圈內部(bu)的(de)(de)探(tan)頭陣(zhen)列組成。在鋼(gang)(gang)管(guan)通過檢測(ce)系(xi)統時(shi)，探(tan)頭陣(zhen)列中(zhong)某一(yi)個傳感(gan)(gan)(gan)單元對(dui)局部(bu)缺陷的(de)(de)掃查(cha)具有(you)隨機性，因此必須保證探(tan)頭中(zhong)所有(you)傳感(gan)(gan)(gan)單元掃查(cha)同(tong)尺(chi)寸缺陷時(shi)獲得相同(tong)的(de)(de)檢測(ce)信號。當鋼(gang)(gang)管(guan)高速運(yun)行時(shi)，感(gan)(gan)(gan)生磁(ci)(ci)場會(hui)使鋼(gang)(gang)管(guan)磁(ci)(ci)化(hua)狀態(tai)呈現不均勻，離開(kai)區(qu)(qu)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應(ying)(ying)強(qiang)度(du)大于(yu)(yu)進(jin)(jin)入(ru)區(qu)(qu)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應(ying)(ying)強(qiang)度(du)。如圖5-18所示，檢測(ce)區(qu)(qu)域內依(yi)次分布四個尺(chi)寸相同(tong)的(de)(de)橫(heng)向缺陷，其中(zhong)C2和(he)C21位于(yu)(yu)進(jin)(jin)入(ru)區(qu)(qu)，和(he)位于(yu)(yu)離開(kai)區(qu)(qu)。當鋼(gang)(gang)管(guan)運(yun)行速度(du)較(jiao)低(di)時(shi)，感(gan)(gan)(gan)生磁(ci)(ci)場對(dui)鋼(gang)(gang)管(guan)磁(ci)(ci)化(hua)狀態(tai)的(de)(de)影響可以忽(hu)略。此時(shi)，磁(ci)(ci)化(hua)場關于(yu)(yu)線(xian)圈中(zhong)心(xin)對(dui)稱分布，檢測(ce)區(qu)(qu)域內鋼(gang)(gang)管(guan)磁(ci)(ci)感(gan)(gan)(gan)應(ying)(ying)強(qiang)度(du)差異(yi)較(jiao)小(xiao)，C2、C21、C22和(he)C23生的(de)(de)漏磁(ci)(ci)場強(qiang)度(du)B2、B21、B22和(he)B23基本相同(tong)。
隨著檢測(ce)速度(du)的(de)不(bu)斷提高(gao)，不(bu)銹鋼管(guan)離(li)(li)開(kai)區磁(ci)感應強度(du)逐漸大(da)于(yu)進入區，從而導(dao)致(zhi)位(wei)于(yu)離(li)(li)開(kai)區的(de)缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)強度(du)大(da)于(yu)位(wei)于(yu)進入區的(de)缺陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)場(chang)強度(du)，感(gan)(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)場造成處(chu)于不(bu)同空間位置對應傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)單元檢(jian)測(ce)到了不(bu)一(yi)致的(de)(de)缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)場信(xin)(xin)號(hao)。消(xiao)(xiao)除(chu)管體缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)場差異有兩種途徑：一(yi)方面(mian)(mian)，可以通過(guo)消(xiao)(xiao)除(chu)鋼管中的(de)(de)感(gan)(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)來消(xiao)(xiao)除(chu)磁(ci)化狀態的(de)(de)差異；另一(yi)方面(mian)(mian)，還可采取修正傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)單元的(de)(de)增(zeng)(zeng)益(yi)使(shi)檢(jian)測(ce)信(xin)(xin)號(hao)達到一(yi)致。由(you)于鋼管內產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)感(gan)(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)無法消(xiao)(xiao)除(chu)，為此(ci)，提出(chu)通過(guo)修正陣列傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)單元增(zeng)(zeng)益(yi)來消(xiao)(xiao)除(chu)同尺寸缺(que)陷產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)信(xin)(xin)號(hao)差異，如圖5-19所示。
在(zai)不銹鋼(gang)管中部刻制標定(ding)圓環作為標定(ding)信(xin)號(hao)的(de)管體漏磁場差異消除方法示意圖源，將鋼(gang)管以(yi)穩定(ding)速度(du)依次通過n個檢測(ce)傳感(gan)器(qi)單(dan)元(yuan)S1、S2、S，時，圓環產生的(de)漏磁場信(xin)號(hao)分別為設陣(zhen)列傳感(gan)器(qi)單(dan)元(yuan)增益修正(zheng)參(can)數分別為a1、a2、、a;、、an,且(qie)Vs為標定(ding)參(can)考幅0"SA值(zhi)。進一步可獲得陣(zhen)列傳感(gan)單(dan)元(yuan)增益修正(zheng)參(can)數。
在(zai)基于陣列(lie)傳(chuan)感(gan)(gan)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)增益修(xiu)正(zheng)的(de)管體漏磁(ci)(ci)(ci)場差(cha)異(yi)消除方法(fa)中(zhong)，刻制有(you)(you)標(biao)定(ding)圓(yuan)環的(de)鋼(gang)管以穩定(ding)速度(du)(du)通過檢測探頭時，標(biao)定(ding)信(xin)號源(yuan)具有(you)(you)單(dan)(dan)一性并(bing)能夠一次(ci)性遍歷(li)每個傳(chuan)感(gan)(gan)器單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)。由于感(gan)(gan)生渦流磁(ci)(ci)(ci)場的(de)作(zuo)用(yong)使得管體形成了非均(jun)勻(yun)的(de)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應強度(du)(du)，從而導(dao)致圓(yuan)環在(zai)經過不(bu)同(tong)(tong)(tong)傳(chuan)感(gan)(gan)器單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)時產生的(de)漏磁(ci)(ci)(ci)信(xin)號幅值存在(zai)差(cha)異(yi)。在(zai)對(dui)自然管進行(xing)檢測之(zhi)前，先利(li)用(yong)帶有(you)(you)標(biao)定(ding)圓(yuan)環的(de)樣管對(dui)傳(chuan)感(gan)(gan)器單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)增益進行(xing)修(xiu)正(zheng)，并(bing)且(qie)必(bi)須保證(zheng)鋼(gang)管檢測速度(du)(du)與(yu)標(biao)定(ding)速度(du)(du)相同(tong)(tong)(tong)。最終，采用(yong)標(biao)定(ding)圓(yuan)環作(zuo)為勵磁(ci)(ci)(ci)源(yuan)來修(xiu)正(zheng)傳(chuan)感(gan)(gan)器單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)的(de)增益，可有(you)(you)效消除同(tong)(tong)(tong)尺(chi)寸缺陷在(zai)管體不(bu)同(tong)(tong)(tong)位(wei)置處產生的(de)檢測信(xin)號差(cha)異(yi)。
二、管(guan)端漏(lou)磁場(chang)差異消除方法
感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)場對(dui)鋼管(guan)管(guan)端(duan)磁(ci)(ci)化(hua)狀態的(de)影響(xiang)主要(yao)(yao)來自鋼管(guan)中(zhong)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)(liu)(liu)和磁(ci)(ci)化(hua)線圈產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)(liu)，因此(ci)，消除(chu)管(guan)端(duan)缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)場差異包括兩個(ge)方面(mian)(mian)內(nei)容：一(yi)(yi)方面(mian)(mian)需要(yao)(yao)消除(chu)當鋼管(guan)端(duan)部(bu)進入和離開(kai)磁(ci)(ci)化(hua)線圈時(shi)由于磁(ci)(ci)通(tong)量劇烈變化(hua)而(er)在(zai)線圈中(zhong)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)(liu)(liu)；另一(yi)(yi)方面(mian)(mian)需要(yao)(yao)消除(chu)當鋼管(guan)端(duan)部(bu)與磁(ci)(ci)化(hua)線圈耦合時(shi)僅(jin)存(cun)在(zai)單一(yi)(yi)方向感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)流(liu)(liu)(liu)磁(ci)(ci)場的(de)影響(xiang)。
感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)會引起(qi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)磁(ci)化(hua)狀態發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)變(bian)化(hua)，進(jin)一(yi)步(bu)導致位于鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體和(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尾的(de)(de)(de)(de)具有相同尺寸的(de)(de)(de)(de)缺(que)(que)陷(xian)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)漏磁(ci)場(chang)(chang)(chang)強度(du)。如圖5-20所示(shi)，在感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)作用下，位于鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體和(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尾處(chu)的(de)(de)(de)(de)缺(que)(que)陷(xian)C1C2和(he)C3產(chan)(chan)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)漏磁(ci)場(chang)(chang)(chang)Bc1、Bc2和(he)Bc3的(de)(de)(de)(de)強度(du)依次(ci)增大，為(wei)消(xiao)除(chu)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)引起(qi)的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)漏磁(ci)場(chang)(chang)(chang)差異(yi)，將感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)由(you)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)本體轉移到(dao)延(yan)(yan)伸區內。如圖5-21所示(shi)，在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)補充鐵磁(ci)性物質，使鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)整體長度(du)向兩端(duan)延(yan)(yan)伸，從(cong)而在端(duan)部(bu)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)電磁(ci)感(gan)(gan)(gan)應(ying)現象將轉移到(dao)延(yan)(yan)伸區內。由(you)于延(yan)(yan)伸區的(de)(de)(de)(de)存在，當鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)進(jin)入(ru)(ru)和(he)離(li)開(kai)磁(ci)化(hua)線圈(quan)時，磁(ci)化(hua)線圈(quan)內部(bu)磁(ci)介質總量已基本進(jin)入(ru)(ru)穩定狀態，線圈(quan)磁(ci)通量保持恒定而不(bu)會產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)；由(you)于在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)入(ru)(ru)區和(he)離(li)開(kai)區同時產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)反向的(de)(de)(de)(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)，從(cong)而減弱了單一(yi)方向感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)劇烈影響(xiang)。將鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)進(jin)行延(yan)(yan)伸之后(hou)，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)場(chang)(chang)(chang)差異(yi)與管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體相似，僅存在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)入(ru)(ru)區和(he)離(li)開(kai)區產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)感(gan)(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)，因(yin)此可采用管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)場(chang)(chang)(chang)差異(yi)消(xiao)除(chu)方法進(jin)一(yi)步(bu)處(chu)理(li)。
圖5-22所示為(wei)含有(you)延(yan)伸導磁(ci)(ci)極靴(xue)的鋼管自動(dong)化漏(lou)磁(ci)(ci)檢(jian)測設備，主要包(bao)括雙層磁(ci)(ci)化線(xian)圈、管頭延(yan)伸極靴(xue)、管尾延(yan)伸極靴(xue)、磁(ci)(ci)化回路以及探(tan)頭陣列等。
當鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)(tou)進入檢(jian)測區(qu)域時，管(guan)(guan)(guan)頭(tou)(tou)與(yu)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)(tou)導磁(ci)(ci)(ci)延(yan)伸極靴(xue)形成對接，此(ci)時磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)內部鐵磁(ci)(ci)(ci)性物質總量變化(hua)緩慢，線(xian)(xian)(xian)圈(quan)的磁(ci)(ci)(ci)通總量基本保持不變，從而極大地削弱了磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)中產(chan)生(sheng)的感生(sheng)電流，如(ru)圖(tu)5-23所示。同樣，當不銹鋼管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)尾(wei)離(li)開檢(jian)測區(qu)域時，其與(yu)管(guan)(guan)(guan)尾(wei)導磁(ci)(ci)(ci)延(yan)伸極靴(xue)對接，此(ci)時，磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)中產(chan)生(sheng)的感生(sheng)電流也將大大削弱，如(ru)圖(tu)5-24所示。
對(dui)不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)整體同尺(chi)寸缺(que)(que)陷(xian)產生的(de)(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強度差異而言，感(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)對(dui)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)端缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)影響遠大于(yu)管(guan)(guan)(guan)體。一方(fang)面，由于(yu)管(guan)(guan)(guan)端進(jin)(jin)入(ru)和(he)離開(kai)磁(ci)(ci)化線(xian)圈時，劇烈的(de)(de)磁(ci)(ci)通量變(bian)化會在(zai)線(xian)圈中產生較大的(de)(de)感(gan)生電流(liu)；另一方(fang)面，由于(yu)僅在(zai)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)進(jin)(jin)入(ru)區(qu)或者離開(kai)區(qu)產生單(dan)一方(fang)向的(de)(de)感(gan)生渦流(liu)，相(xiang)應的(de)(de)感(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)將在(zai)管(guan)(guan)(guan)頭減(jian)弱并在(zai)管(guan)(guan)(guan)尾增強缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)。施加延伸(shen)極靴后將鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)端部(bu)的(de)(de)電磁(ci)(ci)感(gan)應作(zuo)用轉移到延伸(shen)區(qu)，從而可有效削(xue)弱感(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)對(dui)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)端部(bu)缺(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)影響。
建立EMT-P48／180 不(bu)銹鋼(gang)(gang)管高(gao)速漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測系統(tong)(tong)，如圖(tu)5-25所示(shi)。鋼(gang)(gang)管漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢(jian)測系統(tong)(tong)包括輸送(song)(song)輥道、磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)源(yuan)、磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈和探頭信號系統(tong)(tong)等。圖(tu)5-26所示(shi)為輸送(song)(song)輥道，在變(bian)壓器控制下(xia)實(shi)(shi)現變(bian)速輸出(chu)。圖(tu)5-27所示(shi)的(de)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)源(yuan)具有恒(heng)(heng)壓和恒(heng)(heng)流兩種功能模(mo)式，當采(cai)用恒(heng)(heng)壓模(mo)式時(shi)，磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈中通(tong)過的(de)電(dian)(dian)流為初始磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)流與線(xian)(xian)(xian)圈感生電(dian)(dian)流疊加之(zhi)和；如將磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)源(yuan)設置為恒(heng)(heng)流模(mo)式，電(dian)(dian)源(yuan)內(nei)部的(de)穩(wen)流模(mo)塊電(dian)(dian)路(lu)將對線(xian)(xian)(xian)圈感生電(dian)(dian)流進行補償，從(cong)而保證線(xian)(xian)(xian)圈中通(tong)過的(de)電(dian)(dian)流值始終保持不(bu)變(bian)。磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)(xian)圈的(de)內(nei)徑(jing)、外徑(jing)和厚度分(fen)別為400mm、800mm和300mm，線(xian)(xian)(xian)圈總匝數為5000匝。圖(tu)5-28所示(shi)為探頭系統(tong)(tong)，實(shi)(shi)現鋼(gang)(gang)管周向360°全覆蓋檢(jian)測。
首先，分析(xi)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)中(zhong)產生(sheng)的感生(sheng)電流(liu)(liu)(liu)與鋼(gang)管(guan)(guan)運動速(su)度(du)(du)(du)關系(xi)。將(jiang)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)電源設(she)置為(wei)恒壓模式，電壓設(she)定(ding)為(wei)20V，當(dang)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)中(zhong)沒(mei)有鋼(gang)管(guan)(guan)時，線圈(quan)內(nei)部電流(liu)(liu)(liu)為(wei)19A。管(guan)(guan)端缺陷漏磁(ci)(ci)(ci)場差(cha)異測試(shi)樣管(guan)(guan)如(ru)圖5-29所示(shi)，在樣管(guan)(guan)兩端及(ji)中(zhong)部刻(ke)制(zhi)三個尺寸(cun)相同的圓環缺陷。如(ru)圖5-26所示(shi)，利用變頻輸(shu)送輥道驅動鋼(gang)管(guan)(guan)分別(bie)以(yi)速(su)度(du)(du)(du)1.0m／s、1.3m／1.61.9m2.2m/s、2.5m／s通過(guo)(guo)漏磁(ci)(ci)(ci)檢測設(she)備。當(dang)鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)體和(he)管(guan)(guan)尾分別(bie)通過(guo)(guo)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)時，測量線圈(quan)中(zhong)通過(guo)(guo)的電流(liu)(liu)(liu)值，獲得磁(ci)(ci)(ci)化(hua)線圈(quan)內(nei)部通過(guo)(guo)電流(liu)(liu)(liu)與運行速(su)度(du)(du)(du)關系(xi)曲線，如(ru)圖5-30所示(shi)。
從圖(tu)5-30中可以(yi)看出(chu)，當(dang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)不同部(bu)位(wei)運動(dong)至磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)中時(shi)，磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)內(nei)部(bu)通(tong)過電流(liu)(liu)幅值差異較大(da)：管(guan)尾處(chu)線(xian)圈(quan)(quan)內(nei)部(bu)電流(liu)(liu)最(zui)大(da)，管(guan)體(ti)次之，管(guan)頭最(zui)弱；并且，隨著(zhu)鋼(gang)(gang)管(guan)運行(xing)速度不斷提升，管(guan)頭處(chu)線(xian)圈(quan)(quan)內(nei)部(bu)電流(liu)(liu)不斷減小，管(guan)體(ti)基(ji)本不變(bian)，管(guan)尾處(chu)電流(liu)(liu)不斷增加(jia)，試驗(yan)結果與圖(tu)5-18所示的仿真結論吻(wen)合。鋼(gang)(gang)管(guan)在(zai)進入(ru)和離開磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，線(xian)圈(quan)(quan)磁(ci)(ci)通(tong)總量發生劇烈(lie)變(bian)化(hua)而在(zai)其中產生感生電流(liu)(liu)。當(dang)管(guan)體(ti)通(tong)過磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時(shi)，由于(yu)線(xian)圈(quan)(quan)中磁(ci)(ci)通(tong)量基(ji)本不變(bian)而無感生電流(liu)(liu)產生。
進(jin)一(yi)步分析感生磁(ci)場對缺陷漏(lou)磁(ci)場的(de)(de)影響。在恒壓模式下，對處于管(guan)頭(tou)、管(guan)體和管(guan)尾(wei)的(de)(de)圓環缺陷進(jin)行檢(jian)測(ce)，當鋼管(guan)運行速度為1.0m／s時檢(jian)測(ce)信號如圖5-31所示。從(cong)圖中可(ke)以(yi)看出(chu)，不同位置處的(de)(de)圓環缺陷產生的(de)(de)信號幅(fu)值不同，其中管(guan)尾(wei)處缺陷幅(fu)值最(zui)大(da)，管(guan)體次之，管(guan)頭(tou)處缺陷信號最(zui)小(xiao)。
在(zai)(zai)恒(heng)(heng)壓(ya)模(mo)式下，同尺寸缺(que)(que)(que)陷多樣漏磁(ci)場(chang)產(chan)(chan)生(sheng)源(yuan)包括磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)中產(chan)(chan)生(sheng)的(de)感生(sheng)電(dian)流(liu)和(he)鋼管中的(de)感生(sheng)渦(wo)流(liu)。為(wei)單獨分析(xi)鋼管中感生(sheng)渦(wo)流(liu)對缺(que)(que)(que)陷漏磁(ci)場(chang)的(de)影(ying)響，可將磁(ci)化(hua)電(dian)源(yuan)設置為(wei)恒(heng)(heng)流(liu)模(mo)式以消除磁(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)感生(sheng)電(dian)流(liu)的(de)影(ying)響。分別在(zai)(zai)恒(heng)(heng)壓(ya)和(he)恒(heng)(heng)流(liu)兩(liang)種模(mo)式下對樣管缺(que)(que)(que)陷進行(xing)檢(jian)測，樣管分別以速(su)度(du)1.0m／s、1.3m／1.6m／s、1.9m／s、2.2m／s和(he)2.5m／s通過(guo)檢(jian)測設備(bei)并(bing)記錄缺(que)(que)(que)陷漏磁(ci)信號幅值(zhi)(zhi)，最終獲得不同位置圓環缺(que)(que)(que)陷檢(jian)測信號幅值(zhi)(zhi)與運行(xing)速(su)度(du)的(de)關系曲線(xian)，如圖5-32所示。
從圖5-32中(zhong)可以看出，當磁化(hua)電(dian)源(yuan)(yuan)設(she)置(zhi)為恒(heng)壓(ya)模式時，管(guan)(guan)(guan)尾缺(que)陷(xian)信號(hao)(hao)最(zui)(zui)強，管(guan)(guan)(guan)體(ti)次(ci)之，管(guan)(guan)(guan)頭缺(que)陷(xian)信號(hao)(hao)最(zui)(zui)弱；隨(sui)著(zhu)檢測速(su)(su)度的提(ti)高(gao)，管(guan)(guan)(guan)頭缺(que)陷(xian)信號(hao)(hao)幅(fu)(fu)值不斷(duan)減(jian)弱，管(guan)(guan)(guan)體(ti)基本不變，管(guan)(guan)(guan)尾逐漸增(zeng)加，三者幅(fu)(fu)值差異(yi)逐漸增(zeng)大。將(jiang)磁化(hua)電(dian)源(yuan)(yuan)設(she)置(zhi)為恒(heng)流(liu)(liu)模式消(xiao)除磁化(hua)線圈感(gan)生電(dian)流(liu)(liu)影響(xiang)之后，同(tong)樣，管(guan)(guan)(guan)尾缺(que)陷(xian)信號(hao)(hao)最(zui)(zui)強，管(guan)(guan)(guan)體(ti)其次(ci)，管(guan)(guan)(guan)頭最(zui)(zui)弱。當鋼管(guan)(guan)(guan)運行速(su)(su)度相(xiang)(xiang)同(tong)時，與恒(heng)壓(ya)模式相(xiang)(xiang)比，不同(tong)位置(zhi)缺(que)陷(xian)在恒(heng)流(liu)(liu)模式下(xia)產(chan)生的檢測信號(hao)(hao)差異(yi)更小(xiao)。
從圖(tu)5-32中還(huan)可以看(kan)出，感(gan)生(sheng)磁(ci)場(chang)在管(guan)端引(yin)起的缺陷漏磁(ci)場(chang)差異遠(yuan)大(da)于管(guan)體；線圈(quan)感(gan)生(sheng)電流磁(ci)場(chang)引(yin)起的管(guan)端缺陷漏磁(ci)場(chang)差異大(da)于鋼(gang)管(guan)感(gan)生(sheng)渦流磁(ci)場(chang)；在管(guan)體處磁(ci)化線圈(quan)中幾乎不產生(sheng)感(gan)生(sheng)電流，管(guan)體缺陷漏磁(ci)場(chang)差異源主(zhu)要(yao)來自不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)中產生(sheng)的感(gan)生(sheng)渦流。
根據圖(tu)5-22所示(shi)(shi)(shi)的設(she)備方(fang)案制作了相(xiang)應的管端(duan)延伸導(dao)磁極靴，如(ru)圖(tu)5-33所示(shi)(shi)(shi)。將延伸極靴固(gu)定在橫向磁化線(xian)圈上，在完全相(xiang)同(tong)的條件(jian)下進行測試(shi)，獲(huo)得在恒(heng)壓模(mo)式下磁化線(xian)圈內部通過電流與運行速度的關系曲(qu)線(xian)，如(ru)圖(tu)5-34所示(shi)(shi)(shi)。
從圖5-34中可以看出，磁化(hua)線(xian)圈電(dian)(dian)流(liu)幅(fu)值變(bian)化(hua)規律與(yu)未施(shi)加(jia)延伸極(ji)靴(xue)時相(xiang)同(tong)，仍然是管(guan)頭(tou)處電(dian)(dian)流(liu)幅(fu)值最小，管(guan)體基(ji)本不(bu)變(bian)，而管(guan)尾(wei)處電(dian)(dian)流(liu)幅(fu)值最大(da)(da)，并且隨著(zhu)運(yun)行速度(du)的增加(jia)，差異逐漸增大(da)(da)。但是，延伸極(ji)靴(xue)極(ji)大(da)(da)地削弱了磁化(hua)線(xian)圈中產生(sheng)的感(gan)生(sheng)電(dian)(dian)流(liu)，與(yu)未施(shi)加(jia)延伸極(ji)靴(xue)相(xiang)比，當運(yun)行速度(du)為2.5m／s時，管(guan)頭(tou)處線(xian)圈電(dian)(dian)流(liu)由(you)10.2A上(shang)升至(zhi)16.2A，管(guan)尾(wei)處線(xian)圈電(dian)(dian)流(liu)由(you)25.8A降為21.9A。
同(tong)樣(yang)，將磁化電源設(she)置為恒(heng)壓和恒(heng)流兩(liang)種模式，在施加延(yan)伸極靴(xue)的情況下，對樣(yang)管上(shang)不同(tong)位置圓環缺陷進行(xing)(xing)檢測(ce)，獲得相(xiang)應漏磁檢測(ce)信號幅值與運行(xing)(xing)速度的關系曲線，如圖5-35所示。
從圖(tu)5-35中可以(yi)看出(chu)，一方面，施(shi)加延(yan)伸極(ji)靴(xue)之后缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁信(xin)(xin)號(hao)變化規律(lv)與(yu)未施(shi)加極(ji)靴(xue)時相同。感生磁場造成管尾圓環(huan)缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁信(xin)(xin)號(hao)強(qiang)度最高，管體(ti)次(ci)之，而(er)(er)管頭缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁信(xin)(xin)號(hao)強(qiang)度最低(di)，并且磁化線圈感生電流(liu)對(dui)(dui)管端缺(que)陷(xian)(xian)檢測信(xin)(xin)號(hao)的(de)影(ying)(ying)響大于(yu)鋼管中的(de)感生渦流(liu)。另一方面，由(you)于(yu)延(yan)伸導磁極(ji)靴(xue)的(de)作用，感生磁場對(dui)(dui)端部缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁場的(de)影(ying)(ying)響由(you)鋼管本體(ti)轉(zhuan)移到延(yan)伸極(ji)靴(xue)上，從而(er)(er)有效削弱(ruo)了管端缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁信(xin)(xin)號(hao)差異。此外，由(you)于(yu)延(yan)伸極(ji)靴(xue)降(jiang)低(di)了整(zheng)個磁化回路(lu)的(de)磁阻，故從整(zheng)體(ti)上增強(qiang)了所(suo)有缺(que)陷(xian)(xian)的(de)漏(lou)磁信(xin)(xin)號(hao)幅值。
為分析比較延(yan)伸(shen)(shen)導(dao)磁(ci)(ci)(ci)(ci)極(ji)靴的(de)(de)缺(que)(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差異(yi)(yi)消(xiao)除效果，分別計算不同(tong)運行(xing)速度下鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)端(duan)圓(yuan)環缺(que)(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)檢(jian)測(ce)信號的(de)(de)幅值差異(yi)(yi)，見表5-1。從表中可(ke)(ke)以看出，延(yan)伸(shen)(shen)極(ji)靴可(ke)(ke)有(you)效消(xiao)除感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)引起的(de)(de)同(tong)尺寸缺(que)(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差異(yi)(yi)。當鋼(gang)管(guan)(guan)運行(xing)速度為2.5m／s時(shi)，磁(ci)(ci)(ci)(ci)化電(dian)源設置為恒流模式(shi)并施(shi)加延(yan)伸(shen)(shen)極(ji)靴時(shi)，感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)引起的(de)(de)不同(tong)位置同(tong)尺寸缺(que)(que)陷檢(jian)測(ce)信號差異(yi)(yi)為0.45dB，已能滿足鋼(gang)管(guan)(guan)檢(jian)測(ce)要求。因此，在不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)檢(jian)測(ce)過(guo)程中，可(ke)(ke)根據鋼(gang)管(guan)(guan)外徑制作對應(ying)尺寸的(de)(de)延(yan)伸(shen)(shen)導(dao)磁(ci)(ci)(ci)(ci)極(ji)靴，從而(er)可(ke)(ke)消(xiao)除由于感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)帶(dai)來(lai)的(de)(de)管(guan)(guan)端(duan)缺(que)(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差異(yi)(yi)。
當(dang)不銹鋼管管體通過磁化(hua)線圈時，缺(que)陷漏(lou)磁場(chang)(chang)差(cha)異主要受鋼管感生渦流磁場(chang)(chang)的影響。由于進入區感生渦流磁場(chang)(chang)與原始(shi)磁化(hua)場(chang)(chang)方向相反，而在(zai)離開(kai)區兩者(zhe)方向相同(tong)，因此感生渦流造成磁化(hua)場(chang)(chang)分布不均(jun)勻，進而引起缺(que)陷漏(lou)磁場(chang)(chang)差(cha)異。
為(wei)消(xiao)除(chu)感(gan)生磁場引起的管體(ti)同(tong)尺(chi)寸缺(que)(que)陷漏磁場差(cha)異，以圓環作為(wei)標定信號(hao)源對陣(zhen)列傳感(gan)單(dan)元(yuan)增益(yi)進行修(xiu)(xiu)正，樣管如(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-36所(suo)(suo)示。檢測信號(hao)系(xi)統共(gong)32個(ge)(ge)通(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)，初始采集(ji)時(shi)(shi)各通(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)增益(yi)統一(yi)(yi)設置為(wei)200，如(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-37所(suo)(suo)示。當樣管以速(su)度1.0m／s通(tong)(tong)(tong)過(guo)檢測探(tan)頭時(shi)(shi)，獲得(de)編(bian)號(hao)25～32八(ba)個(ge)(ge)通(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)缺(que)(que)陷漏磁信號(hao)波(bo)形，如(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-38所(suo)(suo)示，其中(zhong)每一(yi)(yi)條曲線代表一(yi)(yi)個(ge)(ge)通(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)。從圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)可(ke)以看出(chu)，標定圓環在各傳感(gan)單(dan)元(yuan)中(zhong)產生的漏磁信號(hao)幅值不同(tong)。進一(yi)(yi)步(bu)，將目標信號(hao)幅值Vs設置為(wei)90，根據式（5-12）算法獲得(de)各通(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)的修(xiu)(xiu)正參數，如(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-39所(suo)(suo)示。將標定圓環再次以相同(tong)速(su)度通(tong)(tong)(tong)過(guo)橫向檢測系(xi)統時(shi)(shi)獲得(de)如(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-40所(suo)(suo)示的檢測信號(hao)，其中(zhong)一(yi)(yi)條曲線為(wei)一(yi)(yi)個(ge)(ge)通(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)。從圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)可(ke)以看出(chu)，經過(guo)增益(yi)修(xiu)(xiu)正之(zhi)后，各通(tong)(tong)(tong)道(dao)(dao)(dao)之(zhi)間的缺(que)(que)陷信號(hao)差(cha)異基本得(de)到(dao)消(xiao)除(chu)。
當不(bu)銹鋼(gang)管通過磁(ci)化(hua)(hua)線圈時會產生(sheng)兩種電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)現象(xiang)：一方(fang)面(mian)，鋼(gang)管電(dian)介(jie)質切割(ge)磁(ci)力線而產生(sheng)感(gan)生(sheng)渦流；另一方(fang)面(mian)，磁(ci)化(hua)(hua)線圈由于內部鋼(gang)管磁(ci)介(jie)質總量發(fa)生(sheng)變化(hua)(hua)而產生(sheng)感(gan)生(sheng)電(dian)流。鋼(gang)管感(gan)生(sheng)渦流和線圈感(gan)生(sheng)電(dian)流產生(sheng)的(de)磁(ci)場(chang)會改變磁(ci)化(hua)(hua)場(chang)的(de)強(qiang)度與(yu)分布(bu)，進(jin)一步改變鋼(gang)管的(de)磁(ci)化(hua)(hua)狀(zhuang)態，最終導(dao)致不(bu)同(tong)位置的(de)同(tong)尺寸缺陷產生(sheng)不(bu)同(tong)的(de)漏(lou)磁(ci)場(chang)。可(ke)得出以下(xia)結論：
1. 不銹(xiu)鋼管電介質通過磁(ci)(ci)化線圈時，在(zai)(zai)進(jin)入區內形(xing)成與(yu)原始(shi)磁(ci)(ci)化電流方向相反的(de)感生渦流；在(zai)(zai)離開(kai)區形(xing)成與(yu)原始(shi)磁(ci)(ci)化電流方向相同的(de)感生渦流；在(zai)(zai)中間區域基(ji)本沒有感生渦流產生。
2. 當(dang)不銹鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)進(jin)入磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)時，線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)中(zhong)形成與原始磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)電流(liu)方(fang)向相反的感生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)；隨(sui)著鋼(gang)管(guan)(guan)進(jin)一步(bu)深入磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)，當(dang)管(guan)(guan)體通過磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)時，線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)中(zhong)無感生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)；當(dang)管(guan)(guan)尾(wei)離開磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)時，線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)中(zhong)無感生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)；當(dang)管(guan)(guan)尾(wei)離開磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)時，線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)中(zhong)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)與原始磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)電流(liu)方(fang)向相同(tong)的感生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)。
3. 管(guan)(guan)體同(tong)尺寸缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)差異主要(yao)來自(zi)鋼(gang)管(guan)(guan)內部的(de)感(gan)(gan)生渦流磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)影響。在進入區(qu)(qu)，感(gan)(gan)生磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)與(yu)原始磁(ci)(ci)(ci)化場(chang)(chang)(chang)(chang)方(fang)向(xiang)相反；在離(li)開區(qu)(qu)，感(gan)(gan)生磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)與(yu)原始磁(ci)(ci)(ci)化場(chang)(chang)(chang)(chang)方(fang)向(xiang)相同(tong)。從而使得(de)鋼(gang)管(guan)(guan)離(li)開區(qu)(qu)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應強度(du)高于進入區(qu)(qu)，最終導致位于離(li)開區(qu)(qu)的(de)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)強度(du)高于進入區(qu)(qu)的(de)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)強度(du)。
4. 管(guan)(guan)端同(tong)尺寸(cun)缺陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)差異同(tong)時受到鋼(gang)管(guan)(guan)內部感(gan)生渦流和磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈感(gan)生電(dian)流的(de)影響。當鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)(tou)進入磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈時，鋼(gang)管(guan)(guan)內部感(gan)生渦流和磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈感(gan)生電(dian)流產生的(de)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)均與原始磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)方向(xiang)(xiang)相反(fan)，從而降低了鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)(tou)磁(ci)(ci)感(gan)應強度(du)(du)；當管(guan)(guan)尾離開磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈時，鋼(gang)管(guan)(guan)內部感(gan)生渦流和磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈感(gan)生電(dian)流產生的(de)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)均與原始磁(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)方向(xiang)(xiang)相同(tong)，從而增強了管(guan)(guan)尾磁(ci)(ci)感(gan)應強度(du)(du)。最終，感(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)(chang)導致位(wei)于(yu)鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)(tou)、管(guan)(guan)體(ti)和管(guan)(guan)尾處的(de)同(tong)尺寸(cun)缺陷(xian)形成了依(yi)次(ci)增加(jia)的(de)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)強度(du)(du)。
5. 為實現高速運行時不銹鋼管同尺寸缺(que)陷(xian)的(de)(de)一致性檢測(ce)與評價(jia)，基于陣(zhen)列傳感單(dan)元增益修正和延伸導磁(ci)極靴的(de)(de)檢測(ce)方法可消除(chu)同尺寸缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場差異，使得同尺寸缺(que)陷(xian)在(zai)管體(ti)和管端處產生相同的(de)(de)漏磁(ci)檢測(ce)信號。
6. 此外(wai)，在(zai)研究磁(ci)化(hua)線(xian)圈內部感生(sheng)電(dian)流(liu)形成機制及(ji)變化(hua)規律的(de)基礎上，可采(cai)取在(zai)管(guan)頭(tou)處(chu)(chu)提(ti)前增加磁(ci)化(hua)電(dian)流(liu)并在(zai)管(guan)尾處(chu)(chu)提(ti)前減小磁(ci)化(hua)電(dian)流(liu)的(de)控制方式，用于(yu)抵消(xiao)線(xian)圈中的(de)感生(sheng)電(dian)流(liu)，從而(er)可有效提(ti)高磁(ci)化(hua)電(dian)流(liu)的(de)穩(wen)定性。
