目前,我國具有世界上最先進的不銹鋼管生產工藝和最新的軋管機組,鋼管的最大生產速度高達960支/h。為匹配不銹鋼管的在線高速生產速度,鋼管在線漏磁檢測速度要求也越來越高,為3m/s以上。此外,高速鐵軌、煤礦鋼絲繩及石油管道等檢測速度要求也很高,如高速列車運行速度高達100m/s。
漏磁檢測速度較低時,鐵磁性介質的磁化過程與靜態磁化區別不大。然而,隨著檢測速度不斷提高,漏磁檢測過程中將會產生電磁感應和動態磁化機理問題。
一方面,由于鐵磁性介質與磁化場之間存在相對運動,鐵磁性介質切割磁力線會在其內產生感應渦流,也即,存在渦流效應。鋼管中產生的渦流會形成感生磁場,其與原始磁化場共同作用于不銹鋼管,進而改變不銹鋼管的磁化狀態,最終影響缺陷漏磁場的強度與分布。
另一方面,工件高速通過磁化場時,動態磁化機理作用突顯。在動態磁化過程中,當鐵磁性材料處于變化很快的磁場作用下時,其磁感應強度不能立即隨磁化場的變化而變化,而是出現某些滯后,這種磁感應強度在時間上的滯后就是磁后效。因此,當工件高速通過磁化場時,會導致工件在尚未達到飽和狀態的情況下就已經離開磁化場,從而導致檢測靈敏度和可靠性降低。
建立渦流效應與磁后效作用機理是突破漏磁檢測速度瓶頸的基礎,對豐富和完善漏磁檢測理論具有重要意義。之后,依據感生磁場和動態磁化過程對漏磁場的影響提出相應的補償方法,以適應不銹鋼管漏磁檢測的高速度要求,并對其他工件的高速漏磁檢測提供參考。
不銹鋼管作為油氣開采與運輸過程的重要部件被大量使用,對其進行質量檢測是不銹鋼管安全生產應用的前提。隨著鋼管連軋工藝的發展,在線檢測速度要求不斷提高。在漏磁檢測中,鋼管高速運動時產生的感生磁場將引起局部磁化場的變化,使得該部位缺陷產生的漏磁場發生改變,進而造成檢測設備的判別異常,造成質量事故。
根據楞次定律,當鋼管穿過磁化線圈時,不銹鋼管內部將產生渦流,同時磁化線圈中也會感應出電流。不銹鋼管中感生渦流產生的磁場和磁化線圈中感生電流產生的磁場共同作用鋼管之后,鋼管局部的磁化狀態將發生變化。在鋼管慢速運動時,這一磁化狀態變化并不明顯,但隨著速度的提升,會越來越嚴重,特別是在鋼管進入和離開磁化線圈時。根據漏磁檢測原理,由于磁化狀態的改變,相同當量的缺陷在管頭、管體和管尾處會產生出不同強度的漏磁場,經信號系統拾取與計算處理之后,將引起不同部位缺陷對應的檢測信號幅值不一致,從而會影響不銹鋼管質量的一致性評價。