不(bu)銹鋼管自動(dong)化漏磁檢測(ce)系統一般采用復合磁化方式對不銹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、缺陷走向對漏磁場分布的影響
由于軋制工(gong)藝不(bu)(bu)完(wan)善(shan)而產生的(de)鋼管自然缺(que)(que)陷(xian)一(yi)(yi)般與軸線成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)定斜角。與標(biao)準橫、縱向(xiang)缺(que)(que)陷(xian)相比，斜向(xiang)缺(que)(que)陷(xian)漏磁場強(qiang)度更低。斜向(xiang)缺(que)(que)陷(xian)是不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管生產過程(cheng)(cheng)中最為(wei)常見的(de)一(yi)(yi)種缺(que)(que)陷(xian)，但在(zai)實(shi)際(ji)檢測過程(cheng)(cheng)中往(wang)往(wang)以標(biao)準垂直缺(que)(que)陷(xian)作為(wei)評(ping)判標(biao)準，從而容易造成(cheng)(cheng)斜向(xiang)缺(que)(que)陷(xian)的(de)漏檢。為(wei)實(shi)現對具有(you)不(bu)(bu)同走向(xiang)的(de)同尺寸(cun)缺(que)(que)陷(xian)的(de)一(yi)(yi)致性檢測與評(ping)價，必(bi)須提出相應的(de)漏磁場差異消除方法。
1. 斜向缺陷的漏磁(ci)場分布特(te)性
圖4-58所(suo)示缺(que)陷(xian)分別為用于校驗設(she)備的標準人工(gong)刻槽和鋼管(guan)軋制過程中形成的自然斜向缺(que)陷(xian)。與(yu)標準刻槽相比，斜向缺(que)陷(xian)走向與(yu)磁化場之間存(cun)在一定傾斜夾角，會導致相同(tong)尺寸斜向缺(que)陷(xian)的漏磁場強度更低，從(cong)而容易形成漏檢(jian)。
建立(li)如圖4-59所(suo)示的(de)斜向缺(que)(que)陷漏(lou)磁場分析(xi)模型，缺(que)(que)陷1、缺(que)(que)陷2和(he)缺(que)(que)陷3依次與磁化場B。形(xing)成(cheng)夾角a1、α2和(he)3，深(shen)度和(he)寬度分別為d和(he)2b，并形(xing)成(cheng)漏(lou)磁場分布B2和(he)B3。
當缺陷走(zou)向(xiang)垂直于磁(ci)化(hua)場(chang)方向(xiang)時，由于在(zai)磁(ci)化(hua)方向(xiang)上(shang)缺陷左右兩側(ce)磁(ci)介(jie)質具有完全對(dui)(dui)稱(cheng)性，漏磁(ci)場(chang)可簡化(hua)為(y,z)二維(wei)模型；但如果缺陷走(zou)向(xiang)與磁(ci)化(hua)方向(xiang)不垂直，此時，缺陷左右兩側(ce)磁(ci)介(jie)質在(zai)磁(ci)化(hua)方向(xiang)上(shang)不對(dui)(dui)稱(cheng)，會對(dui)(dui)磁(ci)力線路徑(jing)造成擾動(dong)，從而形成三維(wei)空間(jian)分布的非對(dui)(dui)稱(cheng)漏磁(ci)場(chang)。
以缺陷兩側面(mian)上P1、P2和(he)(he)P3點作為研究對象，分(fen)析缺陷兩側面(mian)磁(ci)(ci)勢分(fen)布(bu)。圖(tu)4-60a所示為斜向缺陷漏磁(ci)(ci)場分(fen)析模型(xing)，根據磁(ci)(ci)路原理(li)，沿(yan)著(zhu)磁(ci)(ci)力(li)線路徑分(fen)布(bu)的P1、P2和(he)(he)P3處磁(ci)(ci)勢Uml、Um2和(he)(he)Um3滿足(zu)如下(xia)關(guan)系(xi)式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因(yin)此，磁(ci)(ci)化(hua)場磁(ci)(ci)通(tong)量達到(dao)1點時(shi)會(hui)(hui)產生分流，一部分磁(ci)(ci)通(tong)量2會(hui)(hui)沿著平行(xing)于缺陷Φ方向達到(dao)磁(ci)(ci)勢更低的P2點，而剩(sheng)余部分磁(ci)(ci)通(tong)量則經過缺陷到(dao)達P3點，從而形成漏磁(ci)(ci)場B1，根據磁(ci)路(lu)的基(ji)爾霍夫第(di)一定律(lv)，磁(ci)通量滿(man)足以下關系式(shi)：
建立如(ru)圖4-61所(suo)示(shi)的仿真模型，計(ji)算(suan)缺陷走向對漏磁(ci)場(chang)(chang)分(fen)布的影響。測(ce)試鋼(gang)板的長、寬(kuan)和(he)高分(fen)別為(wei)500mm、100mm和(he)10mm，鋼(gang)管材質為(wei)25鋼(gang)。穿過式磁(ci)化線圈(quan)內腔寬(kuan)度和(he)高度分(fen)別116mm和(he)12mm，外輪廓寬(kuan)度和(he)高度分(fen)別為(wei)216mm和(he)112mm，線圈(quan)厚度為(wei)100mm，，方向如(ru)圖所(suo)示(shi)。漏磁(ci)場(chang)(chang)提(ti)取路徑l位(wei)于鋼(gang)板上方中心位(wei)置處，提(ti)離值為(wei)1.0mm，并建立如(ru)圖所(suo)示(shi)坐標系(x,y,z)
當α=90°以及α=60°時(shi)計算缺(que)(que)陷(xian)(xian)漏磁場矢量分(fen)(fen)布，如圖4-62所示。當缺(que)(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)與磁化方向(xiang)垂直時(shi)，所有(you)磁力(li)線均垂直通過(guo)缺(que)(que)陷(xian)(xian)，如圖4-62a所示；當缺(que)(que)陷(xian)(xian)走向(xiang)與磁化方向(xiang)存(cun)在一定夾角時(shi)，一部分(fen)(fen)磁力(li)線沿著(zhu)平行于缺(que)(que)陷(xian)(xian)方向(xiang)分(fen)(fen)布，其余部分(fen)(fen)磁力(li)線則沿著(zhu)近似垂直于缺(que)(que)陷(xian)(xian)方向(xiang)通過(guo)，如圖4-62b所示。
采用圖(tu)4-61所示的模(mo)型，夾(jia)角α分別(bie)取(qu)0°、15°、30°、45°、60°和75°，沿(yan)路(lu)徑l提(ti)取(qu)磁場分量(liang)Bx、By、、B2以(yi)及磁通量(liang)密度(du)B，并繪(hui)制成如圖(tu)4-63～圖(tu)4-66所示的關系(xi)曲線。
從(cong)圖4-63中可以看出(chu)，隨著夾(jia)角(jiao)α的增大，漏磁(ci)(ci)場(chang)分量(liang)B2幅(fu)值(zhi)呈現(xian)先增大后(hou)減小的規律(lv)。從(cong)圖4-64～圖4-66中可以看出(chu)，隨著夾(jia)角(jiao)α的不斷增大，By、和磁(ci)(ci)通量(liang)密度B幅(fu)值(zhi)均呈不斷上升趨勢，當(dang)缺陷走向與磁(ci)(ci)化場(chang)方向垂直時，幅(fu)值(zhi)達到最(zui)大值(zhi)。
從(cong)圖(tu)(tu)中還可(ke)以(yi)看出，隨著夾(jia)角(jiao)α的不(bu)斷增(zeng)大，BxB、B2和B分布(bu)寬度均在(zai)不(bu)斷減(jian)小。進(jin)一步提(ti)取漏(lou)磁場分量B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點(dian)寬度，繪制(zhi)其(qi)與(yu)夾(jia)角(jiao)α的關(guan)系曲線，如圖(tu)(tu)4-67所(suo)示(shi)。從(cong)圖(tu)(tu)中可(ke)以(yi)看出，隨著夾(jia)角(jiao)α的增(zeng)大，漏(lou)磁場分量B，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點(dian)寬度不(bu)斷變小；當夾(jia)角(jiao)α較小時，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點(dian)寬度下(xia)降較快；當夾(jia)角(jiao)α較大時，峰(feng)(feng)(feng)-峰(feng)(feng)(feng)值點(dian)寬度下(xia)降緩慢。
由于(yu)磁(ci)力線經過(guo)斜(xie)向缺(que)陷時基(ji)本沿著垂直(zhi)于(yu)缺(que)陷方向通過(guo)，因此，提取(qu)(qu)路(lu)(lu)徑l與(yu)漏(lou)(lou)磁(ci)場分布方向會存(cun)在(zai)夾角，為此，將漏(lou)(lou)磁(ci)場變換(huan)到提取(qu)(qu)路(lu)(lu)徑l方向上，即
z≈z'/sino (4-31) 式中，z＇為垂直于缺陷方(fang)向的(de)坐標(biao)軸(zhou)。
繪制漏(lou)磁場分量B，峰(feng)-峰(feng)值點寬度(du)與1／sina之間(jian)的關系(xi)曲線，如(ru)圖4-68所(suo)示。從圖中(zhong)可(ke)以(yi)看出，峰(feng)-峰(feng)值點寬度(du)與1／sina之間(jian)成近似正(zheng)比關系(xi)，與式（4-31）所(suo)示的變換關系(xi)相符(fu)。
2. 缺陷走向對漏磁場(chang)分(fen)布的影響
在鋼板上刻制(zhi)不同走(zou)(zou)向(xiang)的缺(que)陷(xian)，并進行(xing)漏磁(ci)檢測試驗。鋼板的長(chang)度(du)(du)、寬(kuan)度(du)(du)和(he)厚度(du)(du)分別(bie)為(wei)750mm、100mm和(he)10mm，并在其表面加工4個走(zou)(zou)向(xiang)不同的缺(que)陷(xian)，深度(du)(du)和(he)寬(kuan)度(du)(du)分別(bie)為(wei)2mm和(he)1.5mm，夾角α分別(bie)為(wei)20°、45°、70°和(he)90°，如圖4-69所示。
磁化電流設(she)置為(wei)5A且傳感(gan)器(qi)提離值(zhi)為(wei)1.0mm。將(jiang)鋼板以(yi)恒定速度(du)0.5m／s通過檢(jian)測系統(tong)，使傳感(gan)器(qi)依次掃查缺陷Crk1、Ck2、Ck3和Crk4，并分(fen)別記(ji)錄漏(lou)磁場x、y、z軸分(fen)量(liang)檢(jian)測信號，如圖 4-70~圖 4-72所(suo)示(shi)。
從試驗結果(guo)可以看出，隨著夾角α的不斷(duan)增(zeng)(zeng)大，漏(lou)磁場分(fen)量B，幅值呈(cheng)現先增(zeng)(zeng)大后減小的趨勢(shi)，而漏(lou)磁場分(fen)量B，和B，則不斷(duan)增(zeng)(zeng)強，試驗結果(guo)與理論分(fen)析吻合(he)。
從圖(tu)(tu)中還可以(yi)看出，隨(sui)著(zhu)夾角(jiao)α的不(bu)斷增大，檢測信號(hao)寬(kuan)度不(bu)斷減(jian)小(xiao)。進一步提取(qu)缺陷(xian)Ck1、Ck2、Ck3和Crk4漏磁場分(fen)量(liang)B，的信號(hao)峰-峰值點(dian)(dian)寬(kuan)度，并(bing)繪(hui)制其與夾角(jiao)α和1／sina的關(guan)系曲線，如(ru)圖(tu)(tu)4-73和圖(tu)(tu)4-74所示。從圖(tu)(tu)中可以(yi)看出，隨(sui)著(zhu)夾角(jiao)α的不(bu)斷增大，B，信號(hao)峰-峰值點(dian)(dian)寬(kuan)度不(bu)斷減(jian)小(xiao)，并(bing)與1／sina成(cheng)近似正比(bi)關(guan)系，與仿(fang)真及理論分(fen)析結論相同。
二、消除(chu)缺陷走向影響的(de)方法
不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. 感應線圈與裂紋(wen)夾角(jiao)對(dui)檢(jian)測信號的影響(xiang)
分析(xi)感(gan)(gan)應(ying)線圈(quan)敏(min)感(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)與(yu)缺陷(xian)走向(xiang)(xiang)夾角(jiao)對漏磁檢(jian)測信(xin)(xin)號的(de)影(ying)響。感(gan)(gan)應(ying)線圈(quan)敏(min)感(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)也即(ji)感(gan)(gan)應(ying)線圈(quan)長軸(zhou)方向(xiang)(xiang)，如(ru)圖4-75所示，感(gan)(gan)應(ying)線圈(quan)敏(min)感(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)與(yu)試件軸(zhou)向(xiang)(xiang)垂(chui)直，當(dang)試件上存在(zai)不(bu)同走向(xiang)(xiang)缺陷(xian)時，感(gan)(gan)應(ying)線圈(quan)將與(yu)其形成不(bu)同的(de)夾角(jiao)，從而(er)引起(qi)檢(jian)測信(xin)(xin)號幅值差異。
圖(tu)4-76所示為水平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)與(yu)(yu)缺陷(xian)走向(xiang)存在一定(ding)夾角時的漏磁場檢(jian)測(ce)原理。線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)長度為l，寬度為2w，提(ti)離(li)值為h，水平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感方(fang)向(xiang)與(yu)(yu)缺陷(xian)走向(xiang)之間的夾角為β。建立如圖(tu)所示坐標(biao)系（x，，缺x,y)陷(xian)走向(xiang)平(ping)行于y軸，缺陷(xian)漏磁場分(fen)布滿足磁偶極子模型，水平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)運動(dong)方(fang)向(xiang)與(yu)(yu)x軸平(ping)行。從圖(tu)中(zhong)可以看(kan)出(chu)，當(dang)水平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感方(fang)向(xiang)與(yu)(yu)缺陷(xian)走向(xiang)形成一定(ding)夾角時，組成水平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)的四(si)段(duan)導線(xian)(xian)(xian)均(jun)會產生(sheng)感應(ying)電動(dong)勢，因(yin)此水平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)整(zheng)體輸(shu)出(chu)為四(si)段(duan)導線(xian)(xian)(xian)感應(ying)電動(dong)勢之差。設四(si)段(duan)導線(xian)(xian)(xian)L1、和L4產生(sheng)的感應(ying)電動(dong)勢輸(shu)出(chu)分(fen)別為e1e2和，則可獲得水平(ping)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)感應(ying)電動(dong)勢輸(shu)出(chu)Δehorizontal為：
如圖(tu)4-77所(suo)示，進一步(bu)將(jiang)四(si)段(duan)導(dao)線(xian)交界(jie)點(dian)沿(yan)x軸(zhou)投影，將(jiang)水(shui)平線(xian)圈分(fen)解為(wei)和(he)L6六段(duan)導(dao)線(xian)，其(qi)交界(jie)點(dian)x軸(zhou)坐標(biao)分(fen)別為(wei)x1、x2、x3、x4、x5和(he)此時，水(shui)平線(xian)圈09x感應(ying)電動勢為(wei)處(chu)于(yu)前端三(san)段(duan)導(dao)線(xian)和(he)尾部三(san)段(duan)導(dao)線(xian)感應(ying)電動勢之差
進一步設(she)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)寬(kuan)度(du)參數w=0.3253mm，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)長度(du)mm，水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)運行速度(du)為1m／s，根據(ju)式（4-37），繪制水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感應電(dian)動(dong)勢(shi)與夾角β的(de)關系曲線(xian)(xian)，如圖(tu)4-79所示。從(cong)圖(tu)中可以看出，隨(sui)著夾角β不斷(duan)增大，水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感應電(dian)動(dong)勢(shi)不斷(duan)減小；當(dang)水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)與缺(que)陷走向(xiang)平(ping)(ping)(ping)行時感應電(dian)動(dong)勢(shi)幅值最大，當(dang)兩(liang)者垂直時幾乎沒有(you)感應電(dian)動(dong)勢(shi)輸出。
利用鋼(gang)板(ban)漏(lou)磁檢(jian)(jian)測(ce)試驗(yan)(yan)研究水平線(xian)圈(quan)(quan)敏感方向與(yu)(yu)缺(que)(que)陷走向夾(jia)角對檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)幅值(zhi)的影響，感應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)的長度、寬度和(he)高度分別為(wei)11mm、2mm和(he)2mm，線(xian)徑為(wei)0.13mm，共(gong)(gong)30匝(za)，水平線(xian)圈(quan)(quan)中心提離值(zhi)h為(wei)1.5mm。一共(gong)(gong)進(jin)行(xing)四組試驗(yan)(yan)，使水平線(xian)圈(quan)(quan)與(yu)(yu)不同(tong)走向缺(que)(que)陷平行(xing)放置進(jin)行(xing)檢(jian)(jian)測(ce)，如圖(tu)4-80所(suo)示。水平線(xian)圈(quan)(quan)以恒定速(su)度0.5m／s依次通過缺(que)(que)陷Crk1、Ck2、Ck3和(he)Cyk4獲得(de)如圖(tu)4-81所(suo)示的檢(jian)(jian)測(ce)信號(hao)。
從圖4-81中可以(yi)看出(chu)，按不(bu)同方(fang)(fang)(fang)向布(bu)置的(de)水平(ping)線圈(quan)(quan)產生了(le)不(bu)同的(de)漏磁信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)輸(shu)出(chu)：當水平(ping)線圈(quan)(quan)以(yi)90°方(fang)(fang)(fang)向依次(ci)掃過四(si)個缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，檢測信(xin)(xin)號(hao)依次(ci)減(jian)小，其(qi)中Ckt缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)最(zui)大，4缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)最(zui)小；當水平(ping)線圈(quan)(quan)以(yi)70°方(fang)(fang)(fang)向依次(ci)掃過四(si)個缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，Ck2缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)最(zui)大，信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)次(ci)之，然后(hou)依次(ci)為Crk3和C,k4當水平(ping)線圈(quan)(quan)以(yi)45°方(fang)(fang)(fang)向依次(ci)掃過四(si)個缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，Ck3缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)明(ming)顯增(zeng)加，C,k4信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)有(you)所(suo)增(zeng)加，而Cukl和Ck2信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)均降(jiang)低；當水平(ping)線圈(quan)(quan)以(yi)20°方(fang)(fang)(fang)向依次(ci)掃過四(si)個缺(que)(que)陷(xian)時(shi)，Ck4缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)增(zeng)加，其(qi)余三個缺(que)(que)陷(xian)信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)都降(jiang)低，而且C,k1Crk2和C,k3信(xin)(xin)號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)依次(ci)由小到大排列。
繪制不(bu)同(tong)走(zou)向(xiang)缺陷(xian)檢測信(xin)號(hao)峰(feng)值與水平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)布置(zhi)方(fang)向(xiang)的關系曲線(xian)(xian)，如圖4-82所示(shi)。從(cong)圖中(zhong)可以看出(chu)，當(dang)(dang)水平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)以不(bu)同(tong)方(fang)向(xiang)掃(sao)查同(tong)一缺陷(xian)時將(jiang)產(chan)生(sheng)不(bu)同(tong)的檢測信(xin)號(hao)幅(fu)值。當(dang)(dang)水平(ping)線(xian)(xian)圈(quan)敏感方(fang)向(xiang)與缺陷(xian)走(zou)向(xiang)平(ping)行時，信(xin)號(hao)幅(fu)值最(zui)大；隨著兩者方(fang)向(xiang)夾角的增大，信(xin)號(hao)幅(fu)值逐漸降低。
圖(tu)4-83所示為(wei)(wei)垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感方向(xiang)(xiang)(xiang)與缺(que)(que)陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)存在一定夾角(jiao)時的(de)漏磁場(chang)掃查原理圖(tu)，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)長度為(wei)(wei)l，寬(kuan)度為(wei)(wei)2w，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中心提離值為(wei)(wei)H，垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感方向(xiang)(xiang)(xiang)與缺(que)(que)陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)之間的(de)夾角(jiao)為(wei)(wei)β。建立如圖(tu)所示坐(zuo)標系（x,y)），缺(que)(que)陷(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)平行(xing)于y軸(zhou)，垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)運動方向(xiang)(xiang)(xiang)與x軸(zhou)平行(xing)。
垂直線圈由四(si)段導線L1、L2、L3和(he)L組成，其感應(ying)電動勢(shi)輸出分(fen)別為(wei)e1e2、e3和(he)e4，
設線(xian)(xian)圈(quan)(quan)寬度(du)參數w＝0.15mm，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)長(chang)度(du)l＝12.5mm，垂直線(xian)(xian)圈(quan)(quan)運l=12.行速度(du)為1.0m／s，根(gen)據式(shi)（4-42）繪(hui)制垂直線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感(gan)(gan)應(ying)電動勢與夾角β的關系曲線(xian)(xian)，如(ru)圖4-85所(suo)示。從圖中可(ke)以(yi)看(kan)出，隨著(zhu)夾角β的不斷增(zeng)大(da)(da)，垂直線(xian)(xian)圈(quan)(quan)感(gan)(gan)應(ying)電動勢不斷減小。當(dang)(dang)垂直線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感(gan)(gan)方向(xiang)(xiang)與缺(que)陷走向(xiang)(xiang)平行時，感(gan)(gan)應(ying)電動勢輸出最大(da)(da)；當(dang)(dang)兩(liang)者(zhe)垂直時，幾乎(hu)沒(mei)有(you)感(gan)(gan)應(ying)電動勢輸出。
采用(yong)與水平線(xian)圈(quan)(quan)(quan)相同(tong)的(de)(de)試(shi)驗方法(fa)，研究(jiu)垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)敏感(gan)方向(xiang)(xiang)與缺(que)(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)夾角對(dui)漏磁(ci)檢測信號(hao)的(de)(de)影響。將感(gan)應線(xian)圈(quan)(quan)(quan)垂(chui)(chui)直(zhi)擺(bai)放，垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)中(zhong)心提離(li)值(zhi)H為2mm。同(tong)樣本試(shi)驗分為四(si)組，分別使垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)以不同(tong)的(de)(de)布置方向(xiang)(xiang)依次掃(sao)查四(si)個缺(que)(que)陷(xian)Ck1、Ck2、Ck3和Crk4，速度為0.5ms，如圖4-86所示，并獲得不同(tong)走(zou)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)陷(xian)的(de)(de)信號(hao)幅值(zhi)與垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)布置方向(xiang)(xiang)的(de)(de)關系(xi)曲線(xian)，如圖4-87所示。
從圖4-87中(zhong)可以(yi)看出，當垂直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)以(yi)不(bu)同布置方向(xiang)掃(sao)查四(si)(si)個(ge)(ge)(ge)缺(que)陷(xian)時(shi)(shi)，檢測(ce)(ce)信號(hao)(hao)(hao)變化(hua)規律與水(shui)平(ping)線(xian)圈(quan)(quan)相同：當垂直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)以(yi)90°方向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四(si)(si)個(ge)(ge)(ge)缺(que)陷(xian)時(shi)(shi)，檢測(ce)(ce)信號(hao)(hao)(hao)依(yi)(yi)次(ci)(ci)減小，其(qi)中(zhong)C，k1缺(que)陷(xian)信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)最大，C4缺(que)陷(xian)信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)最小；當垂直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)以(yi)70°方向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四(si)(si)個(ge)(ge)(ge)缺(que)陷(xian)時(shi)(shi)，缺(que)陷(xian)信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)最大，C信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)次(ci)(ci)之(zhi)，然后依(yi)(yi)次(ci)(ci)為Ck3和(he)C4k4；當垂直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)以(yi)45°方向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四(si)(si)個(ge)(ge)(ge)缺(que)陷(xian)時(shi)(shi)，C,k3缺(que)陷(xian)信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)明(ming)顯增加(jia)，C,k4信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)有所(suo)增加(jia)，而(er)Ck1和(he)Ck2信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)均降低(di)；當垂直(zhi)(zhi)線(xian)圈(quan)(quan)以(yi)20°方向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)掃(sao)過(guo)四(si)(si)個(ge)(ge)(ge)缺(que)陷(xian)時(shi)(shi)，Crk4缺(que)陷(xian)信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)增加(jia)，其(qi)余三個(ge)(ge)(ge)缺(que)陷(xian)信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)都降低(di)，而(er)且Ck1、Crk2和(he)Crk3信號(hao)(hao)(hao)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值(zhi)依(yi)(yi)次(ci)(ci)由小到大排列。
繪制不同(tong)走(zou)向缺陷(xian)檢(jian)測信號(hao)峰值與(yu)垂直線(xian)(xian)圈(quan)布(bu)置(zhi)方向的(de)(de)關系曲線(xian)(xian)，如圖4-88所示(shi)。從圖中可以看出，當(dang)垂直線(xian)(xian)圈(quan)以不同(tong)布(bu)置(zhi)方向掃查同(tong)一(yi)缺陷(xian)時將產生(sheng)不同(tong)的(de)(de)檢(jian)測信號(hao)幅(fu)值。當(dang)垂直線(xian)(xian)圈(quan)敏感方向與(yu)缺陷(xian)走(zou)向平行時，信號(hao)幅(fu)值最大，隨(sui)著兩者方向夾角的(de)(de)增大，信號(hao)幅(fu)值逐漸降(jiang)低。
2. 多向(xiang)性陣列(lie)感應線圈消除方法
與標(biao)準缺(que)陷(xian)相比，斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)號幅值(zhi)更(geng)低(di)的原因有(you)：一方(fang)(fang)面(mian)(mian)，不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管漏(lou)磁(ci)檢(jian)(jian)測(ce)采用軸向(xiang)(xiang)(xiang)和周(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)復合磁(ci)化方(fang)(fang)式對不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管進行(xing)局部磁(ci)化，從(cong)而導致與磁(ci)化方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)形成(cheng)夾(jia)角的斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場強度更(geng)低(di)；另一方(fang)(fang)面(mian)(mian)，在缺(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)場拾(shi)取過程中(zhong)，檢(jian)(jian)測(ce)線圈敏(min)感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)會(hui)形成(cheng)一定夾(jia)角，從(cong)而降(jiang)低(di)缺(que)陷(xian)檢(jian)(jian)測(ce)信(xin)號的幅值(zhi)。為實現(xian)具有(you)不(bu)同走向(xiang)(xiang)(xiang)的同尺(chi)寸(cun)缺(que)陷(xian)的一致性(xing)檢(jian)(jian)測(ce)與評價，提出基于多向(xiang)(xiang)(xiang)性(xing)陣列感(gan)應線圈的布置方(fang)(fang)法。水平線圈與垂直(zhi)線圈布置方(fang)(fang)法相同，以水平線圈作為消除方(fang)(fang)法的闡述(shu)對象。
在實際生產過(guo)(guo)程(cheng)中，當(dang)生產工藝參數(shu)確定(ding)后，同批鋼(gang)(gang)管中自然(ran)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)往往大致(zhi)相同。如圖4-89所示，設鋼(gang)(gang)管中存在斜(xie)(xie)(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)1，并與(yu)磁化場(chang)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)形成夾(jia)(jia)角ao，由于在物料運輸過(guo)(guo)程(cheng)中可(ke)能出現鋼(gang)(gang)管方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)倒置(zhi)，因此，斜(xie)(xie)(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)也(ye)可(ke)能會與(yu)磁化場(chang)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)形成夾(jia)(jia)角ππ-α0，如斜(xie)(xie)(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)3。對此，在探頭(tou)內部(bu)布置(zhi)多向(xiang)(xiang)(xiang)性(xing)陣(zhen)列感應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)S1、S2和S3，分別與(yu)磁化場(chang)形成夾(jia)(jia)角a1、α2和α3其中，第一(yi)排陣(zhen)列感應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)S，對斜(xie)(xie)(xie)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)1進行(xing)掃查，根據(ju)水平線(xian)(xian)圈(quan)敏感方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)夾(jia)(jia)角對檢測信號(hao)幅(fu)值(zhi)的影響規律，線(xian)(xian)圈(quan)敏感方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)該(gai)與(yu)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)1走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)平行(xing)，即α1=α0；第二排陣(zhen)列感應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)S2用于檢測標準垂(chui)直(zhi)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)2和校驗設備狀態，因此線(xian)(xian)圈(quan)敏感方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)磁化方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)垂(chui)直(zhi)，即a2=90°第三(san)排陣(zhen)列感應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈(quan)S3方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)缺(que)(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)(xian)3走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)平行(xing)，即α3=π-α0。
從而，通過多向(xiang)(xiang)性(xing)(xing)陣(zhen)列(lie)感(gan)應線圈布置方式可以最(zui)大限度地(di)提高(gao)斜(xie)向(xiang)(xiang)缺陷的(de)檢測信號(hao)幅值，并(bing)消除線圈敏感(gan)方向(xiang)(xiang)與缺陷走向(xiang)(xiang)夾角引起的(de)檢測信號(hao)幅值差異。圖4-90所示為針對鋼(gang)管(guan)上有30°斜(xie)向(xiang)(xiang)自然缺陷而制作的(de)多向(xiang)(xiang)性(xing)(xing)陣(zhen)列(lie)感(gan)應線圈探頭芯。
在消(xiao)除了(le)水平線(xian)圈敏感(gan)方向(xiang)與缺(que)(que)(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)夾(jia)角引起的檢(jian)測信(xin)號(hao)差異之(zhi)(zhi)后，需要進一(yi)步消(xiao)除由于缺(que)(que)(que)陷(xian)走(zou)向(xiang)帶來的漏磁場(chang)強度差異，為(wei)此對斜(xie)(xie)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)檢(jian)測通(tong)道進行增(zeng)益(yi)補(bu)償(chang)。陣(zhen)列感(gan)應線(xian)圈S1、S2和(he)S3分別(bie)通(tong)過斜(xie)(xie)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)1、標(biao)準缺(que)(que)(que)陷(xian)2和(he)斜(xie)(xie)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)3之(zhi)(zhi)后輸出(chu)信(xin)號(hao)峰值分別(bie)為(wei)e1、2和(he)e3，設(she)陣(zhen)列感(gan)應線(xian)圈S1和(he)S3增(zeng)益(yi)補(bu)償(chang)參數分別(bie)為(wei)和(he)a3，經補(bu)償(chang)后使得不同走(zou)向(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)10具(ju)有相同的信(xin)號(hao)幅值。
