目前,我國具有世界上最先進(jìn)的不銹鋼管生產(chǎn)工藝和最新的軋管機組,鋼管的最大生產(chǎn)速度高達(dá)960支/h。為匹配不銹鋼管的在線高速生產(chǎn)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(dá)100m/s。
漏磁檢測速度較低時,鐵磁性介質(zhì)的磁化過程與靜態(tài)磁化區(qū)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(chǎn)生電磁感應(yīng)和動態(tài)磁化機理問題。
一方面,由于鐵磁性介質(zhì)與磁化場之間存在相對運動,鐵磁性介質(zhì)切割磁力線會在其內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)渦流,也即,存在渦流效應(yīng)。鋼管中產(chǎn)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(jìn)而改變不銹鋼管的磁化狀態(tài),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(tài)磁化機理作用突顯。在動態(tài)磁化過程中,當(dāng)鐵磁性材料處于變化很快的磁場作用下時,其磁感應(yīng)強度不能立即隨磁化場的變化而變化,而是出現(xiàn)某些滯后,這種磁感應(yīng)強度在時間上的滯后就是磁后效。因此,當(dāng)工件高速通過磁化場時,會導(dǎo)致工件在尚未達(dá)到飽和狀態(tài)的情況下就已經(jīng)離開磁化場,從而導(dǎo)致檢測靈敏度和可靠性降低。
建立渦流效應(yīng)與磁后效作用機理是突破漏磁檢測速度瓶頸的基礎(chǔ),對豐富和完善漏磁檢測理論具有重要意義。之后,依據(jù)感生磁場和動態(tài)磁化過程對漏磁場的影響提出相應(yīng)的補償方法,以適應(yīng)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(jìn)行質(zhì)量檢測是不銹鋼管安全生產(chǎn)應(yīng)用的前提。隨著鋼管連軋工藝的發(fā)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(chǎn)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(chǎn)生的漏磁場發(fā)生改變,進(jìn)而造成檢測設(shè)備的判別異常,造成質(zhì)量事故。
根據(jù)楞次定律,當(dāng)鋼管穿過磁化線圈時,不銹鋼管內(nèi)部將產(chǎn)生渦流,同時磁化線圈中也會感應(yīng)出電流。不銹鋼管中感生渦流產(chǎn)生的磁場和磁化線圈中感生電流產(chǎn)生的磁場共同作用鋼管之后,鋼管局部的磁化狀態(tài)將發(fā)生變化。在鋼管慢速運動時,這一磁化狀態(tài)變化并不明顯,但隨著速度的提升,會越來越嚴(yán)重,特別是在鋼管進(jìn)入和離開磁化線圈時。根據(jù)漏磁檢測原理,由于磁化狀態(tài)的改變,相同當(dāng)量的缺陷在管頭、管體和管尾處會產(chǎn)生出不同強度的漏磁場,經(jīng)信號系統(tǒng)拾取與計算處理之后,將引起不同部位缺陷對應(yīng)的檢測信號幅值不一致,從而會影響不銹鋼管質(zhì)量的一致性評價。