不銹鋼管經磁化后,在缺陷附近產生漏磁場。與管道內檢測不同,不銹鋼管(guan)自動化漏磁檢測是在管外布置傳感器來拾取漏磁信號,并將磁場信號轉換為電信號,經濾波放大后進入采集卡轉換為數字信號,最終由計算機進行后處理與評價。在缺陷漏磁場的自動化拾取過程中,合理的傳感單元、有效的探頭陣列結構、符合實際工況的探頭部件是不銹鋼管漏磁檢測的基礎。
不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)缺陷產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)拾取原理如(ru)圖3-1所示。當(dang)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)處于傳(chuan)導(dao)電(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)外磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)中(zhong)時,不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)對外顯示一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)性,同時,鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)上(shang)出現宏觀的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)電(dian)流(liu)。磁(ci)(ci)(ci)化(hua)電(dian)流(liu)與(yu)(yu)傳(chuan)導(dao)電(dian)流(liu)一(yi)樣,也會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(磁(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)(ying)(ying)強(qiang)(qiang)度(du)(du)記(ji)為Bu),這個磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)與(yu)(yu)傳(chuan)導(dao)電(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)(磁(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)(ying)(ying)強(qiang)(qiang)度(du)(du)記(ji)為B)疊加之后(hou)構(gou)成空(kong)間磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(磁(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)(ying)(ying)強(qiang)(qiang)度(du)(du)記(ji)為B)。當(dang)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)中(zhong)存在缺陷時,不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)表(biao)面會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)泄漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)Bma,Bmn與(yu)(yu)傳(chuan)導(dao)電(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)Bo方(fang)向相(xiang)同。根據法拉第電(dian)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)(ying)(ying)定(ding)律,高速運動鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)通過磁(ci)(ci)(ci)化(hua)場(chang)(chang)時,其(qi)內部(bu)會(hui)感(gan)(gan)應(ying)(ying)(ying)出渦流(liu),并進(jin)一(yi)步(bu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)(gan)應(ying)(ying)(ying)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(磁(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)(ying)(ying)強(qiang)(qiang)度(du)(du)記(ji)為Beddy),感(gan)(gan)應(ying)(ying)(ying)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)在不(bu)同位置(zhi)的(de)(de)(de)(de)方(fang)向和強(qiang)(qiang)度(du)(du)不(bu)同,因此感(gan)(gan)應(ying)(ying)(ying)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)對漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)檢(jian)測的(de)(de)(de)(de)影響與(yu)(yu)缺陷位置(zhi)有(you)關。此外,鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)幾何形(xing)狀不(bu)規(gui)則也會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)背景磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(磁(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)(ying)(ying)強(qiang)(qiang)度(du)(du)記(ji)為Bwall),如(ru)鉆桿(gan)過渡帶、壁厚不(bu)均等,其(qi)方(fang)向與(yu)(yu)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)幾何特性有(you)關。
漏磁檢測時(shi),磁敏傳感器測量鋼管表面的磁場(chang)分(fen)布,并將(jiang)磁場(chang)量依次轉換(huan)為模擬信號(hao)和數字信號(hao),之(zhi)后進(jin)入計算機進(jin)行數字化處理。
從本(ben)質上講,磁敏傳感(gan)器拾取的磁場由多個磁場疊(die)加(jia)而成(cheng),測量磁感(gan)應(ying)強度Bms為
Bms=Bo+Bmn+Bwall+Bu+Beddy(3-1)
式(shi)中,Bo為(wei)(wei)傳導電流磁(ci)場(chang)的(de)磁(ci)感應(ying)強(qiang)(qiang)度;Bmfl為(wei)(wei)缺(que)陷漏磁(ci)場(chang)的(de)磁(ci)感應(ying)強(qiang)(qiang)度;Bwall為(wei)(wei)鋼管幾何尺寸不規則產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)背(bei)景磁(ci)場(chang)的(de)磁(ci)感應(ying)強(qiang)(qiang)度;B1為(wei)(wei)被(bei)磁(ci)化(hua)物體內磁(ci)化(hua)電流產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)反向磁(ci)場(chang)的(de)磁(ci)感應(ying)強(qiang)(qiang)度;Beddy為(wei)(wei)運動鋼管內感應(ying)渦流產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)感應(ying)磁(ci)場(chang)的(de)磁(ci)感應(ying)強(qiang)(qiang)度。
由此可見,漏磁(ci)(ci)檢測(ce)(ce)過程中,傳感(gan)器拾取(qu)的磁(ci)(ci)場(chang)信號還包(bao)含了除缺陷產(chan)生的漏磁(ci)(ci)場(chang)之(zhi)外(wai)的各種背景磁(ci)(ci)場(chang)信號。因此,在(zai)探(tan)究缺陷尺寸與檢測(ce)(ce)信號特征(zheng)關系時(shi),必(bi)須考慮各種背景磁(ci)(ci)場(chang)對(dui)(dui)反演計算帶來的影響。特別地,在(zai)不(bu)銹鋼管(guan)高(gao)速運行時(shi)其內部產(chan)生的感(gan)生渦(wo)流磁(ci)(ci)場(chang)以(yi)及壁厚不(bu)均時(shi)產(chan)生的背景磁(ci)(ci)場(chang),對(dui)(dui)漏磁(ci)(ci)信號的影響較大,在(zai)開(kai)展(zhan)高(gao)速、高(gao)精度漏磁(ci)(ci)檢測(ce)(ce)時(shi)必(bi)須采取(qu)相應的消(xiao)除措施。