由于制造工具缺陷、溫度控制不均和原料屬性差異等因素的影響，造成鋼管在穿孔、頂管和張減等成形工藝中產(chǎn)生壁厚不均，如圖4-33a所示。另外，不銹鋼管在使用過(guò)程中，由于受到腐蝕介質(zhì)和交變應(yīng)力作用，同樣會(huì)形成如圖4-33b所示的腐蝕、偏磨等局部壁厚變化。壁厚不均對(duì)不銹鋼管性能的影響與缺陷有所不同，壁厚不均一般為大面積材料的緩慢損失或增加，一定范圍內(nèi)的壁厚變化對(duì)不銹鋼管力學(xué)特性和使用性能的影響較小；缺陷為突變的局部材料損失，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，并會(huì)往深度方向加速擴(kuò)展，進(jìn)而造成鋼管使用性能失效。根據(jù)美國(guó)石油協(xié)會(huì)API標(biāo)準(zhǔn)要求，鋼管壁厚偏差允許范圍為≤±12.5％，缺陷深度要求范圍為≤5％。
根據(jù)磁力線傳遞機(jī)制，壁厚不均會(huì)形成擾動(dòng)背景磁場(chǎng)，疊加于原缺陷漏磁場(chǎng)上會(huì)改變漏磁場(chǎng)特征；另一方面，壁厚不均會(huì)改變磁化場(chǎng)磁通路徑，引起不銹鋼管磁化狀態(tài)發(fā)生變化，進(jìn)一步影響缺陷漏磁場(chǎng)強(qiáng)度。從而，相同尺寸的缺陷在壁厚減薄和增大處會(huì)產(chǎn)生不同于壁厚均勻處的漏磁場(chǎng)。
一、壁厚不均的磁場(chǎng)分布
不銹鋼管壁厚不均主要包括橫向壁厚不均和縱向壁厚不均，如圖4-34所示。橫向壁厚不均主要指鋼管橫截面上形成的局部壁厚增大和減薄，如青線；縱向壁厚不均是指鋼管在長(zhǎng)度方向上形成的局部壁厚增大和減薄，如腐蝕坑。不銹鋼管漏磁檢測(cè)一般采用復(fù)合磁化方法對(duì)缺陷進(jìn)行全面檢測(cè)，即軸向磁化檢測(cè)橫向缺陷和周向磁化檢測(cè)縱向缺陷。
不銹鋼管漏磁檢測(cè)的本質(zhì)為磁場(chǎng)、空氣介質(zhì)與鋼介質(zhì)之間的電磁耦合作用，主要體現(xiàn)為磁力線在空氣介質(zhì)、磁介質(zhì)及其分界面上的傳遞過(guò)程。不銹鋼管壁厚減薄和增大時(shí)，在磁介質(zhì)與空氣介質(zhì)之間會(huì)形成具有一定角度的作用界面。壁厚減薄磁力線傳遞過(guò)程為：①. 磁力線在鋼／空氣分界面處發(fā)生折射；②. 磁力線在空氣／鋼分界面處發(fā)生折射。壁厚增大磁力線傳遞過(guò)程為：①. 磁力線在空氣／鋼分界面處發(fā)生折射；②. 磁力線在鋼／空氣分界面處發(fā)生折射，如圖4-35所示。
對(duì)分界面上磁力線作用過(guò)程進(jìn)行梳理，主要?dú)w納為磁力線在鋼／空氣、空氣／鋼界面上的折射作用。由麥克斯韋方程組和電磁場(chǎng)邊值條件可獲得磁力線在兩介質(zhì)分界面上的磁折射作用方程：
式中為垂直于分界面的單位矢量；B1(H1)和B2(H2)分別為介質(zhì)1和介質(zhì)2內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁場(chǎng)強(qiáng)度）；為分界面上的電流線密度。
設(shè)鋼介質(zhì)磁導(dǎo)率為μ1，空氣介質(zhì)磁導(dǎo)率為H2，由于不銹鋼管表面不存在電流分布，因而，從而可獲得鋼介質(zhì)內(nèi)、外磁場(chǎng)的關(guān)系：（切向分量），（法向分量）。圖4-36a所示為在鋼介質(zhì)與空氣介質(zhì)分界面處的磁力線折射作用原理圖，磁力線與分界面法向形成入射角01，經(jīng)分界面折射入空氣中，并與分界面法向形成折射角02o根據(jù)式（4-11），并結(jié)合磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系，可獲得磁力線在分界面上走向與介質(zhì)磁導(dǎo)率的關(guān)系，即
根據(jù)式（4-12），由于鋼介質(zhì)磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣介質(zhì)磁導(dǎo)率，即，因此磁力線與分界面法向在磁介質(zhì)中的夾角大于在空氣介質(zhì)中的夾角，即由于磁化場(chǎng)方向平行于鋼管表面，因此，在鋼／空氣分界面附近，磁力線在鋼介質(zhì)中幾乎平行于分界面，而在空氣介質(zhì)中磁力線幾乎與分界面垂直，如圖4-36a所示。同樣，根據(jù)式（4-12）可獲得磁力線在空氣／鋼分界面上的傳遞路徑，如圖4-36b所示。
根據(jù)圖4-36所示的磁折射原理，并結(jié)合圖4-35所示的壁厚減薄磁力線作用過(guò)程①和②，以及壁厚增大磁力線作用過(guò)程①和②，可分別獲得壁厚減薄與壁厚增大產(chǎn)生的擾動(dòng)背景磁場(chǎng)B1和B2的分布特性，如圖4-37所示。從圖中可以看出，壁厚減薄與壁厚增大形成了方向相反的擾動(dòng)背景磁場(chǎng)：在壁厚減薄處，部分磁力線泄漏出鋼管表面；而在壁厚增大處的外部磁力線被吸收入鋼管內(nèi)部。
磁場(chǎng)特性通過(guò)磁力線表征：①. 磁力線形成閉合路徑；②. 磁力線具有彈性且不交叉；③. 磁力線存在相互擠壓作用；④. 磁力線總是走磁阻最小的路徑。當(dāng)鋼管壁厚均勻時(shí)，磁力線均勻通過(guò)管壁截面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為；如圖4-37所示，當(dāng)鋼管壁厚減薄時(shí)，磁化場(chǎng)磁通路徑由Z。減小到，磁力線之間的相互擠壓作用使得小部分磁力線折射入空氣中，而絕大部分磁力線通過(guò)磁阻更小的鋼介質(zhì)，造成磁感應(yīng)強(qiáng)度由Bo增加到近似BoZo/(Zo-Zdec)；同樣，當(dāng)壁厚增大、磁通路徑由Z。增加到Zo+Zinc時(shí)，磁力線會(huì)基本均勻分布于整個(gè)壁厚截面，造成磁感應(yīng)強(qiáng)度由Bo減小到近似
建立如圖4-38所示的仿真模型，不銹鋼管外徑為250mm，壁厚為20mm，長(zhǎng)度為1200mm，材質(zhì)為25鋼。磁化線圈內(nèi)徑為290mm，外徑為590mm，厚度為300mm，磁化電流密度i＝。仿真中分別用減薄、均勻和增大三種壁厚特性進(jìn)行對(duì)比，其中壁厚減薄和增大程度均為12.5％，獲得不同壁厚特性形成的背景磁場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，如圖4-39和圖4-40所示。
圖4-39所示的鋼管壁厚變化產(chǎn)生的背景磁場(chǎng)仿真結(jié)果與圖4-37所示的理論分析結(jié)論吻合：壁厚減薄形成鋼／空氣和空氣／鋼分界面，進(jìn)而產(chǎn)生從鋼管管壁向空氣中泄漏磁力線的背景磁場(chǎng)；壁厚均勻形成的背景磁場(chǎng)與鋼管表面近似平行；壁厚增大形成空氣／鋼和鋼／空氣分界面，進(jìn)而形成從外部空氣中吸引磁力線進(jìn)入鋼管內(nèi)部的背景磁場(chǎng)。另外，壁厚變化使磁化場(chǎng)磁通路徑發(fā)生改變，鋼管壁厚減薄、均勻和增大部位形成不同的磁感應(yīng)強(qiáng)度，分別為2.2844T、2.1474T和1.9473T，如圖4-40所示。由此可見(jiàn)，與鋼管壁厚均勻相比，壁厚減薄與增大會(huì)形成不同的擾動(dòng)背景磁場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度。
二、壁厚不均對(duì)缺陷漏磁場(chǎng)的影響
不銹鋼管漏磁檢測(cè)利用磁敏感元件測(cè)量鋼管表面的磁場(chǎng)分布，并將磁場(chǎng)量依次轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化處理，圖4-41所示為不銹鋼管缺陷漏磁場(chǎng)測(cè)量原理。
從本質(zhì)上講，磁敏傳感器所測(cè)量的缺陷總漏磁場(chǎng)由三部分磁場(chǎng)疊加而成，包括磁化線圈在鋼管表面處形成的初始背景磁場(chǎng)，鋼管壁厚變化產(chǎn)生的擾動(dòng)背景磁場(chǎng)以及缺陷產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)，即
式中，為傳感器測(cè)量的總漏磁場(chǎng)；Bo(r,z)為磁化線圈產(chǎn)生的初始背景磁場(chǎng)；Bwallz)為壁厚變化形成的擾動(dòng)背景磁場(chǎng)；為缺陷漏磁場(chǎng)。進(jìn)一步將式（4-13）按徑向和軸向進(jìn)行矢量分解，即
磁化線圈在測(cè)點(diǎn)處形成的初始背景磁場(chǎng)在檢測(cè)過(guò)程中基本不發(fā)生變化。然而不同壁厚特性會(huì)產(chǎn)生不同的擾動(dòng)背景磁場(chǎng)，其疊加于缺陷漏磁場(chǎng)之后會(huì)影響測(cè)點(diǎn)處總磁場(chǎng)的分布。結(jié)合圖4-41所示的鋼管缺陷漏磁場(chǎng)測(cè)量原理，對(duì)測(cè)點(diǎn)處各磁場(chǎng)進(jìn)行矢量分解，如圖4-42所示。
圖4-42a所示為壁厚減薄不銹鋼管表面磁場(chǎng)矢量分解圖，從圖中可以看出，缺陷漏磁場(chǎng)徑向分量Brmnl與壁厚減薄擾動(dòng)背景磁場(chǎng)徑向分量Brvall方向相同，而與磁化線圈初始背景磁場(chǎng)徑向分量B,01方向相反；缺陷漏磁場(chǎng)、壁厚減薄擾動(dòng)背景磁場(chǎng)和磁化線圈初始背景磁場(chǎng)三者的軸向分量方向相同，從而可獲得壁厚減薄鋼管表面缺陷總漏磁場(chǎng)徑向分量Brmsl和軸向分量Bzmsl如式（4-）和式（4-17）所示。可以看出，磁化線圈初始背景磁場(chǎng)削弱了缺陷總漏磁場(chǎng)徑向分量強(qiáng)度，并增強(qiáng)了缺陷總漏磁場(chǎng)軸向分量強(qiáng)度；壁厚減薄形成的背景磁場(chǎng)對(duì)缺陷總漏磁場(chǎng)徑向和軸向分量均具有增強(qiáng)作用。
圖4-42b所示為壁厚均勻不銹鋼管表面磁場(chǎng)矢量分解圖，由于不存在壁厚變化形成的擾動(dòng)背景磁場(chǎng)，缺陷總漏磁場(chǎng)由磁化線圈產(chǎn)生的背景磁場(chǎng)和缺陷漏磁場(chǎng)矢量合成。其中，缺陷漏磁場(chǎng)與初始背景磁場(chǎng)徑向分量方向相反，軸向分量方向相同，從而可獲得壁厚均勻時(shí)缺陷總漏磁場(chǎng)徑向和軸向分量Brmw2和Bzms2，如式（）和式（419）所示。同樣，磁化線圈初始背景磁場(chǎng)削弱了缺陷總漏磁場(chǎng)徑向分量強(qiáng)度，而對(duì)其軸向漏磁場(chǎng)分量具有增強(qiáng)作用。
圖4-42c所示為壁厚增大不銹鋼管表面磁場(chǎng)矢量分解圖，缺陷漏磁場(chǎng)徑向分量Bmm壁厚增大擾動(dòng)背景磁場(chǎng)徑向分量BrwlB和磁化線圈初始背景磁場(chǎng)徑向分量B,m西者方向均相l(xiāng)"^u反；缺陷漏磁場(chǎng)、壁厚增大擾動(dòng)背景磁場(chǎng)和磁化線圈初始背景磁場(chǎng)三者的軸向分量方向相同，從而可獲得壁厚增大時(shí)缺陷總漏磁場(chǎng)徑向分量B,ma3和軸向分量B4m3如式（4）和式（4-21）所示?？梢钥闯觯呕€圈初始背景磁場(chǎng)與壁厚增大擾動(dòng)背景磁場(chǎng)對(duì)缺陷總漏磁場(chǎng)徑向分量同時(shí)具有削弱作用，而對(duì)其軸向分量同時(shí)具有增強(qiáng)作用。
進(jìn)一步，采圖4-38所示模型仿真研究壁厚變化形成的背景磁場(chǎng)分布特性。磁場(chǎng)提取路徑ム、2和的提離值均為2mm，如圖4-43所示。通過(guò)數(shù)值有限元仿真計(jì)算壁厚減薄、壁厚均勻和壁厚增大時(shí)鋼管表面磁場(chǎng)的徑向和軸向分量，如圖4-44所示。
由于不存在缺陷漏磁場(chǎng)，此時(shí)不銹鋼管表面形成由磁化線圈初始背景磁場(chǎng)和壁厚變化擾動(dòng)背景磁場(chǎng)疊加而成的背景磁場(chǎng)，即中可以看出，壁厚減薄、壁厚均勻和壁厚增大形成的背景磁場(chǎng)軸向分量的方向相同，但強(qiáng)度存在差異：壁厚減薄B強(qiáng)度最大，壁厚均勻Brm2強(qiáng)度次之，壁厚增大Brma3強(qiáng)度最弱。壁厚減薄徑向分量與壁厚均勻Bma2以及壁厚增大Bm3方向相反，其中壁厚均勻徑向分量強(qiáng)度微弱。究其原因，與壁厚均勻相比，壁厚減薄形成由鋼管內(nèi)部向空（中泄漏磁力線的背景磁場(chǎng)，而壁厚增大則產(chǎn)生從外部空中吸引磁力線進(jìn)人鋼管中的背景磁場(chǎng)，從而使得鋼管表面的總背景磁場(chǎng)軸向分量強(qiáng)度滿足關(guān)系：并且徑向分量Brmsl與Brmm3方向相反。
下面以缺陷漏磁場(chǎng)軸向分量為討論對(duì)象，研究相同尺寸缺陷在不同壁厚下產(chǎn)生的總漏磁場(chǎng)差異。仿真模型如圖4-45所示，其中缺陷寬度和深度分別為4mm和6mm，建立提離值均為2mm的磁場(chǎng)拾取路徑l4、ls和l6，并通過(guò)仿真計(jì)算獲得相應(yīng)的軸向分量Bzms4、Bzms5和Bzms6，如圖4-46所示。
從仿真結(jié)果可以看出，相同尺寸缺陷在不同壁厚特性處產(chǎn)生的總漏磁場(chǎng)強(qiáng)度差異較大：壁厚減薄處的缺陷總漏磁場(chǎng)軸向分量Bzms4最大，壁厚均勻B2ms5次之，壁厚增大Bzms6信號(hào)最弱。究其原因包括：①. 不同壁厚變化會(huì)在鋼管表面產(chǎn)生不同的擾動(dòng)背景磁場(chǎng)，疊加于缺陷漏磁場(chǎng)之后會(huì)造成不同程度的基線漂移，如圖4-46所示，壁厚減薄、壁厚均勻和壁厚增大處產(chǎn)生的缺陷漏磁場(chǎng)軸向分量處于不同的基線上；②. 壁厚變化使磁化場(chǎng)磁通路徑發(fā)生改變，壁厚減薄、壁厚均勻與壁厚增大處形成依次減弱的磁感應(yīng)強(qiáng)度，進(jìn)而產(chǎn)生不同強(qiáng)度的缺陷漏磁場(chǎng)。
三、消除壁厚不均影響的方法
為實(shí)現(xiàn)在不同壁厚特性處的相同尺寸缺陷的一致性評(píng)價(jià)，一方面需要消除壁厚變化產(chǎn)生的背景磁場(chǎng)，另一方面需要消除由于壁厚變化引起的磁感應(yīng)強(qiáng)度差異。為此，提出基于陣列式差動(dòng)傳感布置和深度飽和磁化方法，用于消除壁厚不均引起的漏磁場(chǎng)差異。
1. 背景磁場(chǎng)消除方法
不銹鋼管自動(dòng)化漏磁檢測(cè)通過(guò)軸向和周向復(fù)合磁化技術(shù)實(shí)現(xiàn)，如圖4-47所示。軸向磁化技術(shù)用于檢測(cè)橫向缺陷，磁場(chǎng)傳感器陣列S；沿鋼管周向布置，從而縱向壁厚變化會(huì)引起橫向缺陷的漏磁場(chǎng)差異；與此對(duì)應(yīng)，周向磁化技術(shù)用于檢測(cè)縱向缺陷，磁場(chǎng)傳感器陣列S，沿鋼管軸向布置，因此橫向壁厚變化主要引起縱向缺陷漏磁場(chǎng)差異。
由于壁厚變化主要為緩慢變化的大面積鋼管損失或增加，從而傳感器單元S；和Si-1所處空間位置的鋼管壁厚特性基本相同，進(jìn)一步傳感器單元S；和S;-1拾取的背景磁場(chǎng)Bzwall也基本相同。設(shè)傳感器S；和拾取的磁場(chǎng)軸向分量分別為B2i和，并且局部橫向缺陷經(jīng)過(guò)傳感器Si，根據(jù)式（4-15），Bi和可表示為
式中，Bswall為壁厚變化產(chǎn)生的擾動(dòng)背景磁場(chǎng)軸向分量；Bzmn為缺陷漏磁場(chǎng)軸向分量；Bo為磁化線圈形成的初始背景磁場(chǎng)軸向分量。將傳感器S；和-測(cè)量的磁場(chǎng)軸向分量進(jìn)行差分處理，即
通過(guò)式（4-24）可知，經(jīng)過(guò)差分處理之后的漏磁場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)等于缺陷漏磁場(chǎng)軸向分量Bzcko將圖4-46和圖4-44所示的缺陷總漏磁場(chǎng)軸向分量和背景磁場(chǎng)軸向分量進(jìn)行差分處理，即：Bzms2和可獲得如圖4-48所示的漏磁場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)。從圖中可以看出，經(jīng)過(guò)差分處理之后，相同尺寸缺陷在壁厚減薄、壁厚均勻和壁厚增大處產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)Bzck4、Bzcks和Bzck6處于同一基線上，從而有效消除了壁厚變化產(chǎn)生的背景磁場(chǎng)。同樣，將傳感器S，和Sj-1拾取的磁場(chǎng)軸向分量進(jìn)行差分處理可有效消除橫向壁厚變化產(chǎn)生的背景磁場(chǎng)，即
2. 磁感應(yīng)強(qiáng)度差異消除方法
從圖4-48中可以看出，在消除背景磁場(chǎng)后，處于不同壁厚特性處的相同尺寸缺陷產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)仍存在較大差異。為此，提出一種深度飽和磁化方法，用于消除壁厚變化引起的磁感應(yīng)強(qiáng)度差異。根據(jù)線磁偶極子模型，建立矩形缺陷漏磁場(chǎng)Bmn的表達(dá)式為
Bmn=2/·f(b,d) (4-26) 式中，f(b,d，d）為缺陷的寬度與深度參數(shù)方程；M為磁化強(qiáng)度矢量。
由式（4-26）可知，當(dāng)尺寸大小確定時(shí)，缺陷產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度主要由不銹鋼管磁化強(qiáng)度決定。
在外加磁化場(chǎng)強(qiáng)度逐步增大的過(guò)程中，不銹鋼管內(nèi)部依次將發(fā)生磁疇壁移動(dòng)和磁矩轉(zhuǎn)動(dòng)，磁化強(qiáng)度M從零逐漸增大，當(dāng)所有磁疇的磁矩都轉(zhuǎn)到與外場(chǎng)方向相同時(shí)，磁化強(qiáng)度M達(dá)到最大值。因此，如果使得檢測(cè)區(qū)域內(nèi)鋼管磁化強(qiáng)度處于最大值，則可使相同尺寸缺陷產(chǎn)生相同強(qiáng)度的漏磁場(chǎng)。采用圖4-45所示的模型仿真計(jì)算不同壁厚特性部位磁化強(qiáng)度與勵(lì)磁電流密度的關(guān)系曲線，如圖4-49所示。從圖中可以看出，在勵(lì)磁電流密度較弱時(shí)，不同壁厚特性部位磁化強(qiáng)度差異較大，其中壁厚減薄磁化強(qiáng)度M21最大，壁厚均勻M2次之，壁厚增大M3最小。隨著勵(lì)磁電流密度的進(jìn)一步增強(qiáng)，磁化強(qiáng)度差異逐漸減小，并最終到達(dá)相同的幅值而保持不變。
進(jìn)一步比較位于不同壁厚特性處的缺陷漏磁場(chǎng)軸向分量檢測(cè)信號(hào)幅值與勵(lì)磁電流密度的關(guān)系曲線，如圖4-50所示。其中，B24、B25和B6分別為壁厚減薄、壁厚均勻和壁厚增大處鋼管表面的缺陷總磁場(chǎng)軸向分量，其包含了磁化線圈產(chǎn)生的初始背景磁場(chǎng)、壁厚變化形成的擾動(dòng)背景磁場(chǎng)以及缺陷漏磁場(chǎng)。進(jìn)一步通過(guò)差分處理消除背景磁場(chǎng)，從而獲得位于不同壁厚特性處的缺陷漏磁檢測(cè)信號(hào)B＇4、B's和B'6。從圖4-50中可以看出，在漏磁檢測(cè)方法常用的近飽和磁化區(qū)，不銹鋼管壁厚不均引起較大的缺陷漏磁檢測(cè)信號(hào)差異；但在深度飽和磁化區(qū)，相同尺寸缺陷可獲得相同的漏磁檢測(cè)信號(hào)，從而可實(shí)現(xiàn)處于不同壁厚特性處的相同尺寸缺陷的一致性檢測(cè)與評(píng)價(jià)。
進(jìn)一步討論不銹鋼管壁厚變化對(duì)缺陷漏磁場(chǎng)的影響，對(duì)內(nèi)外加厚鉆桿孔缺陷進(jìn)行漏磁檢測(cè)試驗(yàn)。內(nèi)外加厚鉆桿幾何結(jié)構(gòu)尺寸如圖4-51所示，鉆桿桿體、過(guò)渡區(qū)和加厚區(qū)的壁厚不同。在鉆桿不同壁厚部位處刻制尺寸相同的不通孔，直徑和深度分別為1.6mm和3.0mm。鉆桿漏磁檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)如圖4-52所示，其由穿過(guò)式磁化線圈、勵(lì)磁電源、傳感器、鉆桿、支撐輪、采集卡和帶有數(shù)據(jù)分析軟件的計(jì)算機(jī)組成。
檢測(cè)過(guò)程中，保持磁場(chǎng)傳感器與鉆桿表面提離值恒定為0.5mm，并使鉆桿以0.5m／s勻速沿軸向移動(dòng)。如圖4-53所示，傳感器拾取路徑分兩種：路徑①所拾取的磁場(chǎng)為無(wú)缺陷背景磁場(chǎng)，主要為壁厚變化和磁化線圈產(chǎn)生的背景磁場(chǎng)；路徑②測(cè)量的磁場(chǎng)包含背景磁場(chǎng)以及缺陷漏磁場(chǎng)。試驗(yàn)中，沿路徑①和②往復(fù)掃查過(guò)渡區(qū)并獲得相應(yīng)的磁場(chǎng)軸向分量檢測(cè)信號(hào)，如圖4-54和圖4-55所示。從圖中可以看出，過(guò)渡區(qū)壁厚變化形成了較大幅值的背景磁場(chǎng)信號(hào)。當(dāng)傳感器掃查過(guò)渡區(qū)缺陷時(shí)，缺陷漏磁信號(hào)疊加于背景磁場(chǎng)信號(hào)之上，形成基線偏移。
為消除鉆桿過(guò)渡區(qū)壁厚變化引起的背景磁場(chǎng)，采用差分式傳感檢測(cè)方式對(duì)缺陷進(jìn)行掃查，即將路徑①和路徑②處的兩個(gè)傳感器檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行差分輸出，獲得如圖4-56所示差分式缺陷漏磁信號(hào)。從圖中可以看出，采用差分式傳感器布置方法可基本消除基線漂移，從而消除了由背景磁場(chǎng)引起的缺陷漏磁場(chǎng)差異。
進(jìn)一步采用差分式傳感布置法對(duì)不通孔H1、H2和H3進(jìn)行檢測(cè)。在常規(guī)的磁化條件下，由于磁化場(chǎng)磁通路徑不同，鉆桿桿體、過(guò)渡區(qū)和加厚區(qū)會(huì)形成不同的磁感應(yīng)強(qiáng)度，進(jìn)一步使得不同位置不通孔產(chǎn)生不同的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度。為驗(yàn)證深度飽和磁化法的有效性，采用差分式傳感布置法，試驗(yàn)獲得不通孔H1、H2和H3產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)軸向分量信號(hào)幅值B21B22和B3與磁化電流的關(guān)系曲線，如圖4-57所示。
從圖4-57中可以看出，當(dāng)磁化電流較小時(shí)，桿體處不通孔H3漏磁信號(hào)強(qiáng)度最大，過(guò)渡區(qū)不通孔H2信號(hào)強(qiáng)度次之，加厚區(qū)不通孔H1信號(hào)強(qiáng)度最??；隨著磁化電流的不斷增大，三處不通孔漏磁信號(hào)強(qiáng)度不斷增加且差異逐漸減??；當(dāng)磁化電流增加到45A之后，三處不通孔漏磁檢測(cè)信號(hào)基本相等并保持不變。在對(duì)鉆桿進(jìn)行深度飽和磁化后，由于缺陷處所有磁疇的磁矩都翻轉(zhuǎn)到與外磁化場(chǎng)相同的方向上，磁化強(qiáng)度達(dá)到最大值，此時(shí)缺陷漏磁場(chǎng)強(qiáng)度只與缺陷尺寸有關(guān)，從而可消除由于磁感應(yīng)強(qiáng)度不同引起的缺陷漏磁場(chǎng)差異。
