與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不銹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)無損檢測(ce)的原(yuan)理源于磁(ci)粉檢測(ce)，當用一(yi)(yi)個或多個磁(ci)化器將鋼(gang)管的某一(yi)(yi)部位(wei)磁(ci)化到(dao)飽和狀態時(shi)，鋼(gang)管中(zhong)任何形(xing)(xing)式的材質(zhi)不連續都(dou)會在其所在位(wei)置(zhi)(zhi)引(yin)發磁(ci)場畸變，由此產生(sheng)泄漏于材質(zhi)之外的磁(ci)力(li)線(xian)或磁(ci)通。這(zhe)些泄漏磁(ci)場量的空間分布(bu)具(ju)有微小、非線(xian)性(xing)等特點。磁(ci)敏感元件(jian)以電信號的形(xing)(xing)式描(miao)述(shu)這(zhe)些磁(ci)場量信號時(shi)，會失去漏磁(ci)場的矢(shi)量特性(xing)，從(cong)而難以準確獲得材質(zhi)中(zhong)的缺陷形(xing)(xing)態特征，如(ru)缺陷的位(wei)置(zhi)(zhi)、形(xing)(xing)狀和走向(xiang)等。
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(jian)測信號特征(zheng)
漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場是(shi)一種非線性的(de)空間三維(wei)場，是(shi)由(you)磁(ci)飽和狀態下鐵磁(ci)性鋼管中(zhong)(zhong)的(de)磁(ci)導(dao)率不一致引起(qi)的(de)。為(wei)了盡可能詳(xiang)細地了解漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場在(zai)各個(ge)方向(xiang)(xiang)(xiang)上的(de)分(fen)(fen)布情況，通(tong)常(chang)將(jiang)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場分(fen)(fen)解為(wei)兩(liang)個(ge)分(fen)(fen)量(liang)(liang)，即一個(ge)切向(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)(fen)量(liang)(liang)B1和一個(ge)法(fa)向(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)(fen)量(liang)(liang)Bn,如圖(tu)4-1所示(shi)。在(zai)檢測(ce)過程中(zhong)(zhong)，當傳(chuan)感器與缺(que)陷(xian)同側(ce)(ce)時(shi)，則(ze)可視(shi)為(wei)外部缺(que)陷(xian)，此時(shi)測(ce)量(liang)(liang)的(de)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場切向(xiang)(xiang)(xiang)與法(fa)向(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)(fen)量(liang)(liang)分(fen)(fen)別記為(wei)Bex和B當0傳(chuan)感器與缺(que)陷(xian)異(yi)側(ce)(ce)時(shi)，則(ze)可視(shi)為(wei)內部缺(que)陷(xian)，漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場切向(xiang)(xiang)(xiang)與法(fa)向(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)(fen)量(liang)(liang)分(fen)(fen)別記為(wei)B和從圖(tu)4-1中(zhong)(zhong)可以看出，內、外部缺(que)陷(xian)在(zai)傳(chuan)感器處產生的(de)漏(lou)(lou)(lou)磁(ci)場存在(zai)較大差異(yi)。
法向(xiang)分量是(shi)指漏(lou)磁場在(zai)不銹鋼管表(biao)面(mian)法線方向(xiang)上(shang)(shang)的(de)(de)分量，檢(jian)測信(xin)號在(zai)裂紋中心的(de)(de)正上(shang)(shang)方幅(fu)值(zhi)為零，而(er)在(zai)裂紋的(de)(de)兩個(ge)斷面(mian)附近分別(bie)達(da)到(dao)正、負極大值(zhi)，相鄰(lin)極值(zhi)之間的(de)(de)距離(li)(li)(li)取決于裂紋的(de)(de)寬度、缺(que)(que)陷的(de)(de)形狀(zhuang)、提離(li)(li)(li)距離(li)(li)(li)以(yi)及缺(que)(que)陷所在(zai)位置等因素。
下(xia)面以漏磁場法向分量進(jin)行(xing)討(tao)論。
內、外(wai)(wai)部(bu)缺(que)陷的(de)漏磁(ci)(ci)場形成機理略有不(bu)同：當缺(que)陷處于被測(ce)鋼管(guan)外(wai)(wai)表面時(shi)，其溢出磁(ci)(ci)場可(ke)以視(shi)為磁(ci)(ci)力(li)線遇到(dao)磁(ci)(ci)導率變化時(shi)外(wai)(wai)逸的(de)部(bu)分；而不(bu)銹鋼管(guan)的(de)內部(bu)缺(que)陷在鋼管(guan)外(wai)(wai)部(bu)產生(sheng)(sheng)的(de)漏磁(ci)(ci)場，實質(zhi)是由(you)于材(cai)質(zhi)不(bu)連續(xu)產生(sheng)(sheng)的(de)畸變擾動磁(ci)(ci)場，將磁(ci)(ci)力(li)線從原本分布均勻的(de)鐵磁(ci)(ci)性構件(jian)內“擠壓”出材(cai)質(zhi)表面，形成可(ke)檢測(ce)量(liang)。
從圖4-1中(zhong)可以看出，外部(bu)(bu)缺陷檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)(xin)號(hao)的(de)峰(feng)-峰(feng)值較大，且具有(you)陡(dou)峭的(de)畸變特征；內部(bu)(bu)缺陷檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)(xin)號(hao)的(de)強度及畸變特征都與前(qian)者不同。當用霍爾元(yuan)件檢(jian)測(ce)(ce)漏磁場的(de)法(fa)向分量(liang)時，會獲得含過零點(dian)的(de)正、負(fu)波峰(feng)特征的(de)缺陷信(xin)(xin)號(hao)。為(wei)了方(fang)便標(biao)記缺陷產生的(de)漏磁場檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)(xin)號(hao)，將外部(bu)(bu)缺陷檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)(xin)號(hao)記為(wei)Vex(h)，內部(bu)(bu)缺陷檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)(xin)號(hao)記為(wei)Vin(h)，h為(wei)磁敏感元(yuan)件與被檢(jian)測(ce)(ce)構件表面的(de)提離距離。
以二維(wei)軸(zhou)對稱模型為(wei)例(li)，仿(fang)真計算(suan)鋼(gang)管軸(zhou)向磁化時(shi)(shi)內、外部(bu)缺陷的檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)號特性。鋼(gang)管厚(hou)度(du)為(wei)10.0mm，內、外部(bu)裂(lie)(lie)紋(wen)尺寸相同：深度(du)為(wei)2.5mm，寬度(du)為(wei)0.5mm。如圖4-2所示，磁敏(min)感元(yuan)件(jian)沿著提離值．0mm的路徑掃過外部(bu)裂(lie)(lie)紋(wen)時(shi)(shi)，得到(dao)相應檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)號的峰(feng)-峰(feng)值，記為(wei)Vexpp(1.0)；掃過內部(bu)裂(lie)(lie)紋(wen)時(shi)(shi)，得到(dao)相應檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)號的峰(feng)-峰(feng)值。
在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)自動化漏磁檢(jian)(jian)測過程中(zhong)，一(yi)般將檢(jian)(jian)測探頭布(bu)置(zhi)在鋼(gang)(gang)管(guan)外表(biao)面來實(shi)現不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)(de)(de)(de)全(quan)覆蓋檢(jian)(jian)測。從(cong)圖4-2中(zhong)可以看出，相同尺(chi)寸的(de)(de)(de)(de)裂(lie)紋分(fen)別位于鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)(de)(de)(de)內、外表(biao)面時，產(chan)生的(de)(de)(de)(de)檢(jian)(jian)測信號差異(yi)很(hen)大，包括幅值和寬度(du)。然而(er)，在常(chang)規漏磁檢(jian)(jian)測中(zhong)，一(yi)般將檢(jian)(jian)測信號幅值作(zuo)為裂(lie)紋深度(du)的(de)(de)(de)(de)評判(pan)依據。因(yin)此(ci)，如果不(bu)對裂(lie)紋位置(zhi)進行(xing)區分(fen)，而(er)直接使(shi)用相同的(de)(de)(de)(de)報(bao)警門限進行(xing)評判(pan)，則(ze)會造成外部(bu)裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)誤判(pan)或(huo)內部(bu)裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)漏判(pan)，使(shi)相同尺(chi)寸的(de)(de)(de)(de)缺陷(xian)產(chan)生不(bu)一(yi)致(zhi)的(de)(de)(de)(de)評價(jia)結果。
圖4-3給出了(le)不銹鋼管(guan)(guan)內壁上的(de)裂紋（內部(bu)缺陷）漏磁場法向分量檢(jian)(jian)測信(xin)號(hao)波(bo)形，同(tong)時(shi)給出了(le)檢(jian)(jian)測信(xin)號(hao)極(ji)值間(jian)隔寬度W與(yu)管(guan)(guan)壁厚度的(de)關系曲線。從圖中可以看出，當(dang)檢(jian)(jian)測探頭與(yu)鋼管(guan)(guan)表面(mian)的(de)提離(li)距離(li)h增大(da)，或者壁厚增大(da)時(shi)，檢(jian)(jian)測信(xin)號(hao)的(de)極(ji)值間(jian)隔寬度W均(jun)會增大(da)。因此，當(dang)借助(zhu)于(yu)檢(jian)(jian)測信(xin)號(hao)的(de)波(bo)形特征構建評判指(zhi)標時(shi)，應注意這一(yi)點。
2. 鋼板(ban)正、反面缺陷(xian)檢測信號(hao)對比
下面(mian)通過在(zai)鋼(gang)板(ban)上刻(ke)制各類(lei)人工(gong)缺陷(xian)模擬鋼(gang)管(guan)漏磁檢測中內、外部缺陷(xian)。采(cai)用機加工(gong)和電火(huo)花(hua)加工(gong)的方法，在(zai)鋼(gang)板(ban)表面(mian)相隔一定距離(li)加工(gong)橫向刻(ke)槽、斜向刻(ke)槽以及(ji)不通孔等人工(gong)缺陷(xian)，人工(gong)缺陷(xian)尺寸(cun)見表4-1。
磁敏感元件選(xuan)用集(ji)成霍爾(er)元件UGN-3503，將其封裝(zhuang)于檢測探頭中，傳感器的提離距離為0.5mm。采(cai)用直流磁化(hua)線圈對(dui)鋼(gang)板進(jin)行軸(zhou)向磁化(hua)，通(tong)過調(diao)節磁化(hua)電流幅值，確保試(shi)件始終處于磁飽和狀態(tai)。分別(bie)在人(ren)工缺陷所在鋼(gang)板正(zheng)(zheng)面(mian)(mian)以及(ji)反(fan)面(mian)(mian)進(jin)行檢測，隨(sui)機(ji)抽取一組正(zheng)(zheng)面(mian)(mian)檢測與反(fan)面(mian)(mian)檢測信號，如圖4-4和圖4-5所示(shi)。
通過對(dui)相同(tong)深(shen)度（0.9mm）的(de)不通孔、45°斜向(xiang)(xiang)刻(ke)槽以及橫向(xiang)(xiang)刻(ke)槽等各種人工缺陷進(jin)行(xing)漏磁檢測試驗可以發(fa)現，缺陷的(de)形(xing)(xing)狀、位置和走向(xiang)(xiang)等形(xing)(xing)位特(te)征均對(dui)缺陷檢測信(xin)號產生了較大的(de)影響，具體體現在信(xin)號幅值(zhi)以及極值(zhi)間隔寬度上。
3. 鋼管漏磁(ci)檢測內(nei)、外部缺(que)陷區分的(de)必要性(xing)
由于(yu)不銹(xiu)鋼管的特殊幾何結構，不銹(xiu)鋼管漏(lou)磁自動(dong)化(hua)檢(jian)(jian)測(ce)一(yi)般將(jiang)探頭布(bu)置在不銹(xiu)鋼管外壁，來完成(cheng)對鋼管的全(quan)覆蓋檢(jian)(jian)測(ce)。由于(yu)漏(lou)磁檢(jian)(jian)測(ce)采用直流磁化(hua)方(fang)法，磁化(hua)場具有很強(qiang)的穿透力，內部缺陷同(tong)樣可以獲得(de)較好的(de)(de)信噪比。但是(shi)，檢(jian)(jian)測探頭(tou)布置(zhi)在鋼(gang)(gang)管(guan)外(wai)壁(bi)，鋼(gang)(gang)管(guan)內、外(wai)部缺(que)陷(xian)的(de)(de)靈敏度(du)卻有不同(tong)，具(ju)體表現為內、外(wai)部缺(que)陷(xian)檢(jian)(jian)測信號(hao)的(de)(de)峰(feng)-峰(feng)值和(he)極值間隔寬度(du)存在明顯(xian)區(qu)別(bie)，而且管(guan)壁(bi)越厚，差別(bie)越大。當采用(yong)常規漏磁(ci)檢(jian)(jian)測評判(pan)指標（信號(hao)峰(feng)-峰(feng)值）對(dui)缺(que)陷(xian)進行評判(pan)時(shi)，無論是(shi)切(qie)向分量還是(shi)法(fa)(fa)向分量，都無法(fa)(fa)形成一(yi)一(yi)對(dui)應的(de)(de)關系，容易受到非同(tong)類形態特征的(de)(de)干擾，造成缺(que)陷(xian)的(de)(de)非一(yi)致性評判(pan)，最終影響鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)(de)檢(jian)(jian)測精(jing)度(du)。
漏(lou)(lou)磁(ci)檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)既然受(shou)到多種因(yin)素的(de)影響，而常規(gui)漏(lou)(lou)磁(ci)檢測(ce)評判(pan)指(zhi)標(biao)卻(que)又未能(neng)提供(gong)完備(bei)描述(shu)矢量漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)的(de)信(xin)(xin)息(xi)。因(yin)此，需要提取或構(gou)造新的(de)評判(pan)指(zhi)標(biao)來準確評估缺陷形態特征。漏(lou)(lou)磁(ci)檢測(ce)探(tan)頭中的(de)磁(ci)敏感元件是(shi)以電信(xin)(xin)號(hao)的(de)形式將漏(lou)(lou)磁(ci)場(chang)的(de)磁(ci)信(xin)(xin)號(hao)在(zai)輸出設備(bei)中顯示(shi)出來的(de)。由于電信(xin)(xin)號(hao)標(biao)量在(zai)描述(shu)磁(ci)場(chang)矢量時具有(you)不完備(bei)性(xing)，因(yin)此，需要將這些標(biao)量信(xin)(xin)息(xi)進行重新整(zheng)合(he)，而不是(shi)僅僅依靠(kao)檢測(ce)信(xin)(xin)號(hao)的(de)波形幅(fu)值來進行評判(pan)。
直(zhi)流漏磁檢(jian)測的優勢在于(yu)對(dui)(dui)鐵磁性(xing)構件的深度磁化，使得(de)檢(jian)測功能(neng)較其(qi)他(ta)電磁檢(jian)測方法要(yao)強大得(de)多。其(qi)中，準(zhun)確評估(gu)不銹鋼管使用性(xing)能(neng)的基礎是對(dui)(dui)缺(que)陷位置特征的準(zhun)確識別。通過上(shang)述對(dui)(dui)鋼管內、外部缺(que)陷檢(jian)測的討(tao)論(lun)，可以認識到以下兩點(dian)：
1）漏磁檢(jian)測方法可用(yong)于(yu)鋼(gang)管(guan)的(de)內、外部缺(que)陷(xian)檢(jian)測，但是(shi)缺(que)陷(xian)的(de)位置(zhi)特(te)征(zheng)會造成檢(jian)測信號(hao)的(de)差異(yi)，包括檢(jian)測信號(hao)的(de)峰(feng)-峰(feng)值和極(ji)值間(jian)隔寬度(du)。
2）缺陷的形狀、走向、深(shen)度等形態特征也會引起檢(jian)測信號的波形變化。
因此，對于位置特(te)(te)征和形態特(te)(te)征均無法(fa)事先確定的缺(que)陷(xian)，僅將檢(jian)(jian)(jian)測(ce)信號峰-峰值作為(wei)評(ping)(ping)價依據(ju)，勢必會(hui)造成缺(que)陷(xian)的非一(yi)致性檢(jian)(jian)(jian)測(ce)與(yu)評(ping)(ping)判(pan)，也即，分別(bie)處于鋼管內、外表面的相(xiang)同(tong)尺(chi)寸的缺(que)陷(xian)經漏(lou)磁檢(jian)(jian)(jian)測(ce)與(yu)評(ping)(ping)判(pan)后(hou)得到了不同(tong)的損傷量(liang)(liang)級。從客觀上講，這種誤差必然存在，但是(shi)可(ke)以設法(fa)盡量(liang)(liang)避(bi)免，這也是(shi)定量(liang)(liang)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)首(shou)先需要解決的問題。
