不銹鋼管自動化漏(lou)磁檢測系統一般采用復合磁化方式對不銹鋼管(guan)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(lou)磁場分布的(de)影響
由于軋制(zhi)工藝不(bu)完善而(er)產生(sheng)的(de)鋼管自然缺(que)(que)(que)陷一般與(yu)軸(zhou)線(xian)成一定斜角。與(yu)標(biao)準橫、縱(zong)向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷相(xiang)(xiang)比，斜向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷漏(lou)磁場(chang)強度更(geng)低(di)。斜向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷是不(bu)銹鋼管生(sheng)產過(guo)程中最為(wei)常見的(de)一種缺(que)(que)(que)陷，但在實際檢(jian)測過(guo)程中往往以標(biao)準垂直缺(que)(que)(que)陷作為(wei)評判標(biao)準，從而(er)容易造成斜向(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷的(de)漏(lou)檢(jian)。為(wei)實現對具有(you)不(bu)同(tong)走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)同(tong)尺寸缺(que)(que)(que)陷的(de)一致性檢(jian)測與(yu)評價，必(bi)須(xu)提(ti)出相(xiang)(xiang)應的(de)漏(lou)磁場(chang)差(cha)異消(xiao)除方法。
1. 斜向缺陷的漏磁(ci)場分(fen)布特性
圖4-58所(suo)示缺陷(xian)分別為用于(yu)校驗(yan)設(she)備(bei)的標準人工刻(ke)槽和鋼管軋制(zhi)過程中(zhong)形(xing)成的自然斜(xie)向缺陷(xian)。與標準刻(ke)槽相(xiang)比，斜(xie)向缺陷(xian)走向與磁化場(chang)之(zhi)間存(cun)在(zai)一定傾(qing)斜(xie)夾(jia)角，會導致相(xiang)同尺(chi)寸斜(xie)向缺陷(xian)的漏磁場(chang)強度更低，從而容易形(xing)成漏檢。
建立如圖(tu)4-59所(suo)示的斜向缺陷(xian)漏(lou)磁場分析模型，缺陷(xian)1、缺陷(xian)2和(he)缺陷(xian)3依次與磁化場B。形(xing)成夾角(jiao)a1、α2和(he)3，深度(du)和(he)寬(kuan)度(du)分別為d和(he)2b，并形(xing)成漏(lou)磁場分布(bu)B2和(he)B3。
當缺陷走向(xiang)(xiang)(xiang)垂直(zhi)于(yu)磁(ci)化(hua)場方向(xiang)(xiang)(xiang)時，由于(yu)在磁(ci)化(hua)方向(xiang)(xiang)(xiang)上缺陷左右(you)兩側磁(ci)介質具(ju)有(you)完全對(dui)(dui)稱(cheng)性(xing)，漏磁(ci)場可簡化(hua)為(y,z)二維(wei)模型(xing)；但如果缺陷走向(xiang)(xiang)(xiang)與磁(ci)化(hua)方向(xiang)(xiang)(xiang)不垂直(zhi)，此時，缺陷左右(you)兩側磁(ci)介質在磁(ci)化(hua)方向(xiang)(xiang)(xiang)上不對(dui)(dui)稱(cheng)，會對(dui)(dui)磁(ci)力線路徑造(zao)成(cheng)擾動，從而(er)形成(cheng)三維(wei)空間分布的非對(dui)(dui)稱(cheng)漏磁(ci)場。
以缺陷(xian)(xian)兩側面上P1、P2和(he)(he)P3點作為(wei)研究對象，分析(xi)(xi)缺陷(xian)(xian)兩側面磁勢分布。圖4-60a所示為(wei)斜向缺陷(xian)(xian)漏磁場分析(xi)(xi)模(mo)型，根據磁路原(yuan)理，沿著磁力線路徑(jing)分布的P1、P2和(he)(he)P3處磁勢Uml、Um2和(he)(he)Um3滿足(zu)如下關系式：
Um1>Um2,Uml>Um3 (4-27)
因此，磁(ci)化場磁(ci)通量(liang)達(da)到1點時會產生分流，一部(bu)(bu)分磁(ci)通量(liang)2會沿著平行(xing)于缺陷Φ方(fang)向達(da)到磁(ci)勢(shi)更低的P2點，而剩余部(bu)(bu)分磁(ci)通量(liang)則經過缺陷到達(da)P3點，從(cong)而形成漏磁(ci)場B1，根據磁路的基爾霍夫第一定律，磁通量(liang)滿足以(yi)下關(guan)系式(shi)：
建立如(ru)圖4-61所(suo)示(shi)的仿真模型，計(ji)算(suan)缺(que)陷走向(xiang)對漏(lou)磁(ci)場分(fen)(fen)布的影響。測試(shi)鋼板的長、寬和高分(fen)(fen)別為(wei)(wei)(wei)500mm、100mm和10mm，鋼管材質(zhi)為(wei)(wei)(wei)25鋼。穿過式磁(ci)化線圈內腔(qiang)寬度(du)(du)(du)和高度(du)(du)(du)分(fen)(fen)別116mm和12mm，外(wai)輪廓寬度(du)(du)(du)和高度(du)(du)(du)分(fen)(fen)別為(wei)(wei)(wei)216mm和112mm，線圈厚度(du)(du)(du)為(wei)(wei)(wei)100mm，，方向(xiang)如(ru)圖所(suo)示(shi)。漏(lou)磁(ci)場提取路徑l位于鋼板上方中心(xin)位置處，提離值(zhi)為(wei)(wei)(wei)1.0mm，并建立如(ru)圖所(suo)示(shi)坐標(biao)系(x,y,z)
當α=90°以及(ji)α=60°時計算缺(que)陷(xian)(xian)漏磁場矢量分布，如圖(tu)4-62所(suo)示(shi)。當缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)向與磁化方(fang)向垂(chui)直時，所(suo)有磁力線均垂(chui)直通過缺(que)陷(xian)(xian)，如圖(tu)4-62a所(suo)示(shi)；當缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)向與磁化方(fang)向存在一定夾角時，一部分磁力線沿(yan)著平行(xing)于缺(que)陷(xian)(xian)方(fang)向分布，其余部分磁力線則(ze)沿(yan)著近似(si)垂(chui)直于缺(que)陷(xian)(xian)方(fang)向通過，如圖(tu)4-62b所(suo)示(shi)。
采用圖4-61所示(shi)的模型，夾角α分別取0°、15°、30°、45°、60°和(he)75°，沿路(lu)徑(jing)l提取磁場分量Bx、By、、B2以及磁通量密(mi)度B，并繪制成(cheng)如圖4-63～圖4-66所示(shi)的關系曲線。
從(cong)圖(tu)4-63中(zhong)(zhong)可以(yi)看出，隨(sui)著(zhu)夾(jia)(jia)角α的增(zeng)大(da)，漏(lou)磁場分量B2幅(fu)值(zhi)呈現先增(zeng)大(da)后減小的規(gui)律。從(cong)圖(tu)4-64～圖(tu)4-66中(zhong)(zhong)可以(yi)看出，隨(sui)著(zhu)夾(jia)(jia)角α的不斷(duan)增(zeng)大(da)，By、和磁通量密(mi)度B幅(fu)值(zhi)均呈不斷(duan)上升趨(qu)勢，當缺陷走向(xiang)(xiang)與磁化場方向(xiang)(xiang)垂直時(shi)，幅(fu)值(zhi)達(da)到最大(da)值(zhi)。
從(cong)圖中還可以看出，隨(sui)著(zhu)夾角α的(de)不(bu)(bu)斷增(zeng)大(da)，BxB、B2和(he)B分布寬度(du)(du)均(jun)在不(bu)(bu)斷減小(xiao)。進一步(bu)提取漏(lou)磁(ci)場分量B，峰-峰值(zhi)點(dian)(dian)寬度(du)(du)，繪制其與(yu)夾角α的(de)關系(xi)曲(qu)線，如(ru)圖4-67所示。從(cong)圖中可以看出，隨(sui)著(zhu)夾角α的(de)增(zeng)大(da)，漏(lou)磁(ci)場分量B，峰-峰值(zhi)點(dian)(dian)寬度(du)(du)不(bu)(bu)斷變小(xiao)；當夾角α較小(xiao)時，峰-峰值(zhi)點(dian)(dian)寬度(du)(du)下降(jiang)較快；當夾角α較大(da)時，峰-峰值(zhi)點(dian)(dian)寬度(du)(du)下降(jiang)緩慢。
由于磁(ci)力線經過(guo)(guo)斜向(xiang)缺陷時基(ji)本沿著(zhu)垂直于缺陷方(fang)向(xiang)通(tong)過(guo)(guo)，因此，提(ti)取路(lu)徑l與漏磁(ci)場(chang)分(fen)布方(fang)向(xiang)會(hui)存在(zai)夾角，為此，將漏磁(ci)場(chang)變(bian)換到提(ti)取路(lu)徑l方(fang)向(xiang)上(shang)，即(ji)
z≈z'/sino (4-31) 式中，z＇為(wei)垂直于(yu)缺陷方向的坐(zuo)標軸。
繪制漏磁場(chang)分(fen)量B，峰(feng)-峰(feng)值點寬(kuan)度(du)(du)與1／sina之(zhi)(zhi)間(jian)的關系曲(qu)線，如(ru)圖(tu)4-68所示。從圖(tu)中可以看出，峰(feng)-峰(feng)值點寬(kuan)度(du)(du)與1／sina之(zhi)(zhi)間(jian)成近似正比關系，與式(shi)（4-31）所示的變換關系相(xiang)符。
2. 缺陷(xian)走向對漏磁(ci)場分布的影響
在(zai)鋼(gang)板上刻制不(bu)同(tong)走向(xiang)的缺陷，并進行漏磁檢(jian)測試驗(yan)。鋼(gang)板的長度(du)、寬度(du)和厚度(du)分(fen)別為750mm、100mm和10mm，并在(zai)其表面加(jia)工4個走向(xiang)不(bu)同(tong)的缺陷，深度(du)和寬度(du)分(fen)別為2mm和1.5mm，夾(jia)角α分(fen)別為20°、45°、70°和90°，如圖4-69所示。
磁(ci)化電流設置(zhi)為5A且(qie)傳感器提離值為1.0mm。將鋼板(ban)以恒(heng)定速(su)度0.5m／s通過檢(jian)測(ce)系統，使(shi)傳感器依次掃查缺陷Crk1、Ck2、Ck3和Crk4，并分(fen)(fen)別記錄漏磁(ci)場x、y、z軸分(fen)(fen)量檢(jian)測(ce)信號，如圖(tu) 4-70~圖(tu) 4-72所(suo)示。
從試驗結(jie)果(guo)可以看出，隨著夾角α的不斷增大(da)，漏磁場(chang)分量(liang)(liang)B，幅值呈現先增大(da)后減小的趨勢(shi)，而漏磁場(chang)分量(liang)(liang)B，和B，則(ze)不斷增強，試驗結(jie)果(guo)與理(li)論(lun)分析吻合。
從圖中(zhong)還可以看出(chu)，隨著(zhu)夾角(jiao)α的不(bu)斷增大(da)，檢測信號寬(kuan)度不(bu)斷減小。進一步提(ti)取缺陷(xian)Ck1、Ck2、Ck3和Crk4漏磁場分量B，的信號峰-峰值點(dian)(dian)寬(kuan)度，并繪(hui)制其與(yu)夾角(jiao)α和1／sina的關(guan)系(xi)曲線，如圖4-73和圖4-74所示。從圖中(zhong)可以看出(chu)，隨著(zhu)夾角(jiao)α的不(bu)斷增大(da)，B，信號峰-峰值點(dian)(dian)寬(kuan)度不(bu)斷減小，并與(yu)1／sina成近似正比關(guan)系(xi)，與(yu)仿真及(ji)理論分析(xi)結論相(xiang)同。
二、消除缺陷走向影響的(de)方(fang)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(gan)應線圈與裂紋夾角對檢(jian)測信(xin)號的影響
分(fen)析感(gan)應線圈敏(min)感(gan)方(fang)(fang)向與(yu)缺(que)陷走向夾角(jiao)對漏磁檢(jian)測信(xin)號(hao)的(de)影響。感(gan)應線圈敏(min)感(gan)方(fang)(fang)向也即感(gan)應線圈長軸方(fang)(fang)向，如圖4-75所(suo)示，感(gan)應線圈敏(min)感(gan)方(fang)(fang)向與(yu)試件(jian)軸向垂直，當試件(jian)上存在不同走向缺(que)陷時，感(gan)應線圈將與(yu)其(qi)形成不同的(de)夾角(jiao)，從(cong)而(er)引起檢(jian)測信(xin)號(hao)幅值(zhi)差(cha)異。
圖4-76所示為(wei)水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)與(yu)缺(que)陷(xian)走向(xiang)存(cun)在(zai)一(yi)定夾角(jiao)時的(de)漏磁(ci)場檢(jian)測(ce)原理(li)。線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)長度為(wei)l，寬度為(wei)2w，提(ti)離值為(wei)h，水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)走向(xiang)之(zhi)間的(de)夾角(jiao)為(wei)β。建立如(ru)圖所示坐標系（x，，缺(que)x,y)陷(xian)走向(xiang)平(ping)(ping)行于y軸，缺(que)陷(xian)漏磁(ci)場分布滿足磁(ci)偶極子(zi)模型，水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)運動方(fang)向(xiang)與(yu)x軸平(ping)(ping)行。從圖中可以看出(chu)，當(dang)水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)走向(xiang)形成一(yi)定夾角(jiao)時，組成水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)的(de)四段導線(xian)(xian)(xian)(xian)均會產(chan)生感(gan)(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)(shi)，因(yin)此水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)整體(ti)輸出(chu)為(wei)四段導線(xian)(xian)(xian)(xian)感(gan)(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)(shi)之(zhi)差。設四段導線(xian)(xian)(xian)(xian)L1、和(he)L4產(chan)生的(de)感(gan)(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)(shi)輸出(chu)分別(bie)為(wei)e1e2和(he)，則(ze)可獲(huo)得水(shui)平(ping)(ping)線(xian)(xian)(xian)(xian)圈(quan)(quan)感(gan)(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)(shi)輸出(chu)Δehorizontal為(wei)：
如(ru)圖(tu)4-77所示(shi)，進一步(bu)將四段(duan)導(dao)(dao)線(xian)交界(jie)點(dian)沿x軸投(tou)影，將水平線(xian)圈(quan)分解為和(he)L6六段(duan)導(dao)(dao)線(xian)，其(qi)交界(jie)點(dian)x軸坐(zuo)標分別為x1、x2、x3、x4、x5和(he)此時，水平線(xian)圈(quan)09x感(gan)應電動勢(shi)為處于前(qian)端三(san)段(duan)導(dao)(dao)線(xian)和(he)尾部三(san)段(duan)導(dao)(dao)線(xian)感(gan)應電動勢(shi)之差
進一步設線(xian)圈(quan)寬(kuan)度參數w=0.3253mm，線(xian)圈(quan)長度mm，水(shui)平線(xian)圈(quan)運行速度為1m／s，根(gen)據式（4-37），繪制水(shui)平線(xian)圈(quan)感(gan)應(ying)電(dian)動勢與夾角(jiao)β的關系(xi)曲線(xian)，如(ru)圖(tu)4-79所示(shi)。從圖(tu)中可以看(kan)出，隨著夾角(jiao)β不斷增大，水(shui)平線(xian)圈(quan)感(gan)應(ying)電(dian)動勢不斷減小；當水(shui)平線(xian)圈(quan)與缺陷走(zou)向平行時感(gan)應(ying)電(dian)動勢幅值最大，當兩者垂直時幾乎(hu)沒有感(gan)應(ying)電(dian)動勢輸出。
利(li)用鋼板漏磁檢(jian)(jian)測試(shi)驗(yan)研究水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感方向與(yu)缺(que)陷走(zou)向夾角對檢(jian)(jian)測信號幅值的影(ying)響，感應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)的長度(du)、寬(kuan)度(du)和高度(du)分別為(wei)11mm、2mm和2mm，線(xian)(xian)徑為(wei)0.13mm，共(gong)30匝，水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中心提離值h為(wei)1.5mm。一共(gong)進(jin)行四組試(shi)驗(yan)，使水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)與(yu)不同走(zou)向缺(que)陷平(ping)(ping)(ping)行放置進(jin)行檢(jian)(jian)測，如(ru)圖(tu)(tu)4-80所示(shi)。水(shui)平(ping)(ping)(ping)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)以恒定(ding)速度(du)0.5m／s依次通(tong)過缺(que)陷Crk1、Ck2、Ck3和Cyk4獲(huo)得如(ru)圖(tu)(tu)4-81所示(shi)的檢(jian)(jian)測信號。
從圖4-81中可(ke)以看出，按不(bu)同(tong)(tong)方向(xiang)布置的(de)水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)產生(sheng)了不(bu)同(tong)(tong)的(de)漏磁(ci)信號(hao)幅值(zhi)(zhi)輸出：當水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)以90°方向(xiang)依(yi)次(ci)掃(sao)過四(si)(si)個缺(que)陷(xian)(xian)(xian)時，檢測信號(hao)依(yi)次(ci)減小，其中Ckt缺(que)陷(xian)(xian)(xian)信號(hao)幅值(zhi)(zhi)最大，4缺(que)陷(xian)(xian)(xian)信號(hao)幅值(zhi)(zhi)最小；當水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)以70°方向(xiang)依(yi)次(ci)掃(sao)過四(si)(si)個缺(que)陷(xian)(xian)(xian)時，Ck2缺(que)陷(xian)(xian)(xian)信號(hao)幅值(zhi)(zhi)最大，信號(hao)幅值(zhi)(zhi)次(ci)之，然(ran)后依(yi)次(ci)為(wei)Crk3和C,k4當水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)以45°方向(xiang)依(yi)次(ci)掃(sao)過四(si)(si)個缺(que)陷(xian)(xian)(xian)時，Ck3缺(que)陷(xian)(xian)(xian)信號(hao)幅值(zhi)(zhi)明顯增(zeng)加，C,k4信號(hao)幅值(zhi)(zhi)有(you)所增(zeng)加，而Cukl和Ck2信號(hao)幅值(zhi)(zhi)均降低；當水(shui)平線(xian)(xian)圈(quan)以20°方向(xiang)依(yi)次(ci)掃(sao)過四(si)(si)個缺(que)陷(xian)(xian)(xian)時，Ck4缺(que)陷(xian)(xian)(xian)信號(hao)幅值(zhi)(zhi)增(zeng)加，其余三個缺(que)陷(xian)(xian)(xian)信號(hao)幅值(zhi)(zhi)都降低，而且C,k1Crk2和C,k3信號(hao)幅值(zhi)(zhi)依(yi)次(ci)由小到大排列。
繪制不同(tong)走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)缺(que)陷檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)(hao)(hao)峰值(zhi)(zhi)與水(shui)(shui)平線(xian)圈布置(zhi)方向(xiang)(xiang)的關系曲線(xian)，如(ru)圖(tu)4-82所示。從圖(tu)中可以看出，當(dang)水(shui)(shui)平線(xian)圈以不同(tong)方向(xiang)(xiang)掃(sao)查同(tong)一缺(que)陷時(shi)(shi)將(jiang)產生不同(tong)的檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)。當(dang)水(shui)(shui)平線(xian)圈敏(min)感方向(xiang)(xiang)與缺(que)陷走(zou)(zou)向(xiang)(xiang)平行時(shi)(shi)，信(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)最大(da)；隨(sui)著兩者(zhe)方向(xiang)(xiang)夾角的增大(da)，信(xin)號(hao)(hao)(hao)幅(fu)值(zhi)(zhi)逐漸降低。
圖4-83所(suo)(suo)示(shi)(shi)為垂(chui)直線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感方(fang)向與(yu)缺陷走(zou)向存(cun)在一定夾(jia)角(jiao)時(shi)的漏(lou)磁場掃(sao)查(cha)原(yuan)理(li)圖，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)長度為l，寬(kuan)度為2w，線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中心提離值為H，垂(chui)直線(xian)(xian)圈(quan)(quan)敏感方(fang)向與(yu)缺陷走(zou)向之間的夾(jia)角(jiao)為β。建立如圖所(suo)(suo)示(shi)(shi)坐(zuo)標(biao)系(xi)（x,y)），缺陷走(zou)向平行于y軸，垂(chui)直線(xian)(xian)圈(quan)(quan)運(yun)動方(fang)向與(yu)x軸平行。
垂(chui)直線(xian)圈由四段(duan)導線(xian)L1、L2、L3和(he)(he)L組(zu)成，其感應電動勢輸出分別為e1e2、e3和(he)(he)e4，
設線圈(quan)(quan)寬度(du)參數w＝0.15mm，線圈(quan)(quan)長(chang)度(du)l＝12.5mm，垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線圈(quan)(quan)運l=12.行速(su)度(du)為1.0m／s，根據式（4-42）繪(hui)制(zhi)垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線圈(quan)(quan)感應(ying)(ying)電(dian)動(dong)(dong)勢(shi)與夾角β的關(guan)系(xi)曲線，如(ru)圖4-85所示。從圖中可以(yi)看出，隨著夾角β的不斷(duan)增大，垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線圈(quan)(quan)感應(ying)(ying)電(dian)動(dong)(dong)勢(shi)不斷(duan)減小(xiao)。當垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)線圈(quan)(quan)敏感方向與缺陷走向平行時(shi)，感應(ying)(ying)電(dian)動(dong)(dong)勢(shi)輸(shu)出最大；當兩者垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)(zhi)時(shi)，幾乎沒(mei)有感應(ying)(ying)電(dian)動(dong)(dong)勢(shi)輸(shu)出。
采用與(yu)水平線圈(quan)(quan)相同(tong)的(de)(de)試(shi)驗(yan)方(fang)法，研究垂(chui)(chui)直線圈(quan)(quan)敏(min)感(gan)方(fang)向與(yu)缺陷走向夾角對漏(lou)磁檢測信號的(de)(de)影響。將感(gan)應線圈(quan)(quan)垂(chui)(chui)直擺放，垂(chui)(chui)直線圈(quan)(quan)中心提離值(zhi)H為(wei)2mm。同(tong)樣(yang)本試(shi)驗(yan)分(fen)為(wei)四組(zu)，分(fen)別使垂(chui)(chui)直線圈(quan)(quan)以(yi)不同(tong)的(de)(de)布(bu)置方(fang)向依次掃查(cha)四個缺陷Ck1、Ck2、Ck3和Crk4，速(su)度為(wei)0.5ms，如圖4-86所示，并(bing)獲得(de)不同(tong)走向缺陷的(de)(de)信號幅(fu)值(zhi)與(yu)垂(chui)(chui)直線圈(quan)(quan)布(bu)置方(fang)向的(de)(de)關系曲線，如圖4-87所示。
從圖4-87中可以(yi)看(kan)出，當(dang)(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈以(yi)不(bu)同布置方向(xiang)掃查四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時，檢測信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)變化規律(lv)與水平線(xian)(xian)(xian)圈相同：當(dang)(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈以(yi)90°方向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)掃過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時，檢測信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)減小(xiao)，其(qi)(qi)中C，k1缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值最大(da)，C4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值最小(xiao)；當(dang)(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈以(yi)70°方向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)掃過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時，缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值最大(da)，C信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值次(ci)(ci)(ci)之，然后(hou)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)為Ck3和(he)C4k4；當(dang)(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈以(yi)45°方向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)掃過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時，C,k3缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值明顯增(zeng)加(jia)，C,k4信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值有所增(zeng)加(jia)，而Ck1和(he)Ck2信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值均降低；當(dang)(dang)垂(chui)(chui)直(zhi)線(xian)(xian)(xian)圈以(yi)20°方向(xiang)依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)掃過(guo)四個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)時，Crk4缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值增(zeng)加(jia)，其(qi)(qi)余三個(ge)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值都降低，而且(qie)Ck1、Crk2和(he)Crk3信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)幅(fu)值依(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)由小(xiao)到大(da)排列。
繪制不同(tong)走向(xiang)缺(que)陷檢(jian)測信(xin)(xin)號峰值(zhi)與(yu)垂直線(xian)圈(quan)布(bu)置方(fang)向(xiang)的(de)關系曲線(xian)，如圖4-88所示。從圖中可以看出，當(dang)垂直線(xian)圈(quan)以不同(tong)布(bu)置方(fang)向(xiang)掃查同(tong)一缺(que)陷時將產生不同(tong)的(de)檢(jian)測信(xin)(xin)號幅值(zhi)。當(dang)垂直線(xian)圈(quan)敏感(gan)方(fang)向(xiang)與(yu)缺(que)陷走向(xiang)平行時，信(xin)(xin)號幅值(zhi)最大(da)，隨(sui)著兩者方(fang)向(xiang)夾角的(de)增大(da)，信(xin)(xin)號幅值(zhi)逐漸降低。
2. 多(duo)向性陣列感應(ying)線圈消除方法
與標準缺(que)陷(xian)(xian)(xian)相(xiang)比，斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)信號幅(fu)值(zhi)更低(di)的(de)(de)(de)原(yuan)因有：一(yi)方面(mian)(mian)，不(bu)(bu)銹鋼管漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)采用軸向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和周向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)復合(he)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)方式對不(bu)(bu)銹鋼管進(jin)行局部磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)，從而(er)導致(zhi)與磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形成夾角的(de)(de)(de)斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場強度更低(di)；另(ling)一(yi)方面(mian)(mian)，在缺(que)陷(xian)(xian)(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場拾取過程中，檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)線(xian)圈敏感方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與斜向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)會(hui)形成一(yi)定夾角，從而(er)降(jiang)低(di)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)信號的(de)(de)(de)幅(fu)值(zhi)。為實(shi)現具(ju)有不(bu)(bu)同(tong)走(zou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)同(tong)尺寸缺(que)陷(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)一(yi)致(zhi)性檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)與評價，提(ti)出基于(yu)多向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)性陣列感應線(xian)圈的(de)(de)(de)布置方法(fa)(fa)。水平線(xian)圈與垂直線(xian)圈布置方法(fa)(fa)相(xiang)同(tong)，以水平線(xian)圈作為消除(chu)方法(fa)(fa)的(de)(de)(de)闡述對象。
在(zai)(zai)實際生產過程中，當(dang)生產工藝參數(shu)確定(ding)后(hou)，同批鋼管中自然缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)往往大致相(xiang)同。如(ru)圖4-89所示(shi)，設(she)鋼管中存在(zai)(zai)斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)1，并與(yu)(yu)(yu)磁化(hua)場方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)形成夾角(jiao)(jiao)(jiao)ao，由于在(zai)(zai)物料運(yun)輸過程中可(ke)能出現鋼管方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)倒置，因(yin)此，斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)也可(ke)能會與(yu)(yu)(yu)磁化(hua)場方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)形成夾角(jiao)(jiao)(jiao)ππ-α0，如(ru)斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)3。對此，在(zai)(zai)探頭內部布置多向(xiang)(xiang)性(xing)陣列感(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)圈(quan)S1、S2和(he)S3，分別與(yu)(yu)(yu)磁化(hua)場形成夾角(jiao)(jiao)(jiao)a1、α2和(he)α3其中，第(di)一排陣列感(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)圈(quan)S，對斜(xie)(xie)向(xiang)(xiang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)1進行掃(sao)查(cha)，根據水平線(xian)圈(quan)敏感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)(xiang)夾角(jiao)(jiao)(jiao)對檢測(ce)信號幅值的影響規律，線(xian)圈(quan)敏感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)應(ying)(ying)(ying)該與(yu)(yu)(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)1走(zou)向(xiang)(xiang)平行，即(ji)α1=α0；第(di)二排陣列感(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)圈(quan)S2用于檢測(ce)標準垂直缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)2和(he)校驗設(she)備狀(zhuang)態，因(yin)此線(xian)圈(quan)敏感(gan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)磁化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)垂直，即(ji)a2=90°第(di)三排陣列感(gan)應(ying)(ying)(ying)線(xian)圈(quan)S3方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)3走(zou)向(xiang)(xiang)平行，即(ji)α3=π-α0。
從而(er)，通過(guo)多(duo)向(xiang)性陣列感(gan)(gan)應(ying)(ying)線(xian)圈布置方(fang)式可以最大(da)限度地提高斜向(xiang)缺(que)陷(xian)的(de)檢(jian)測信號(hao)(hao)幅值，并消除線(xian)圈敏感(gan)(gan)方(fang)向(xiang)與(yu)缺(que)陷(xian)走向(xiang)夾角引(yin)起(qi)的(de)檢(jian)測信號(hao)(hao)幅值差異。圖4-90所示為針對鋼管上(shang)有30°斜向(xiang)自然缺(que)陷(xian)而(er)制作的(de)多(duo)向(xiang)性陣列感(gan)(gan)應(ying)(ying)線(xian)圈探頭芯。
在消除(chu)了水平線(xian)圈(quan)敏(min)感(gan)方向(xiang)與缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)夾角引(yin)起(qi)的檢測信號差異之(zhi)后，需要進(jin)一步消除(chu)由于缺(que)陷(xian)(xian)走(zou)向(xiang)帶來的漏磁場強(qiang)度差異，為此對斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)檢測通(tong)道進(jin)行(xing)增益補償(chang)。陣(zhen)列(lie)(lie)感(gan)應線(xian)圈(quan)S1、S2和(he)S3分別通(tong)過斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)1、標準缺(que)陷(xian)(xian)2和(he)斜(xie)向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)3之(zhi)后輸出信號峰值(zhi)(zhi)分別為e1、2和(he)e3，設陣(zhen)列(lie)(lie)感(gan)應線(xian)圈(quan)S1和(he)S3增益補償(chang)參數分別為和(he)a3，經補償(chang)后使得(de)不同(tong)走(zou)向(xiang)缺(que)陷(xian)(xian)10具(ju)有相同(tong)的信號幅值(zhi)(zhi)。
