與外部缺陷相比，內部缺陷漏磁場到達布置在不銹鋼管外表面的磁測頭距離更遠，因此，其靈敏度更低。目前，對于內、外部缺陷靈敏度差異造成的影響，根據(jù)不銹鋼管質量檢測的不同要求，形成了不同的處理方法。一種是接受內、外部缺陷漏磁場強度差異帶來的不利影響，在制作樣管時使內部標準缺陷深度高于外部缺陷，并采用相同的報警門限進行評判。此方法使得外部缺陷較內部缺陷評判標準更嚴，會導致外部缺陷的誤判或內部缺陷的漏判。高精度漏磁檢測的基礎是實現(xiàn)內、外部缺陷的一致性檢測與評價，即不論缺陷處于哪個位置，相同尺寸的缺陷經過漏磁檢測與評價之后，它們應該具有相同的損傷量級。此時，如果可以先對缺陷內外位置進行區(qū)分，然后分別采用獨立的內、外部缺陷報警門限進行分類評判，則可實現(xiàn)鋼管內、外部缺陷的一致性判別。

  漏磁無損檢測的原理源于磁粉檢測，當用一個或多個磁化器將鋼管的某一部位磁化到飽和狀態(tài)時，鋼管中任何形式的材質不連續(xù)都會在其所在位置引發(fā)磁場畸變，由此產生泄漏于材質之外的磁力線或磁通。這些泄漏磁場量的空間分布具有微小、非線性等特點。磁敏感元件以電信號的形式描述這些磁場量信號時，會失去漏磁場的矢量特性，從而難以準確獲得材質中的缺陷形態(tài)特征，如缺陷的位置、形狀和走向等。

 內、外部缺陷靈敏度差異一直是影響不銹鋼管漏磁檢測可靠性和一致性的主要因素之一，因為內、外部缺陷靈敏度差異較大，相同尺寸的缺陷在鋼管不同深度處會產生不同的信號幅值，從而造成誤判或漏檢。因此，對疑似缺陷檢測信號進行位置特征識別，將直接有利于提升漏磁檢測信號的可利用價值及作為最終評價依據(jù)時的可靠性。

1. 內、外部缺陷檢測信號特征

  漏磁場是一種非線性的空間三維場，是由磁飽和狀態(tài)下鐵磁性鋼管中的磁導率不一致引起的。為了盡可能詳細地了解漏磁場在各個方向上的分布情況，通常將漏磁場分解為兩個分量，即一個切向分量B1和一個法向分量Bn,如圖4-1所示。在檢測過程中，當傳感器與缺陷同側時，則可視為外部缺陷，此時測量的漏磁場切向與法向分量分別記為Bex和B當0傳感器與缺陷異側時，則可視為內部缺陷，漏磁場切向與法向分量分別記為B和從圖4-1中可以看出，內、外部缺陷在傳感器處產生的漏磁場存在較大差異。

  法向分量是指漏磁場在不銹鋼管表面法線方向上的分量，檢測信號在裂紋中心的正上方幅值為零，而在裂紋的兩個斷面附近分別達到正、負極大值，相鄰極值之間的距離取決于裂紋的寬度、缺陷的形狀、提離距離以及缺陷所在位置等因素。

下面以漏磁場法向分量進行討論。

  內、外部缺陷的漏磁場形成機理略有不同：當缺陷處于被測鋼管外表面時，其溢出磁場可以視為磁力線遇到磁導率變化時外逸的部分；而不銹鋼管的內部缺陷在鋼管外部產生的漏磁場，實質是由于材質不連續(xù)產生的畸變擾動磁場，將磁力線從原本分布均勻的鐵磁性構件內“擠壓”出材質表面，形成可檢測量。

  從圖4-1中可以看出，外部缺陷檢測信號的峰-峰值較大，且具有陡峭的畸變特征；內部缺陷檢測信號的強度及畸變特征都與前者不同。當用霍爾元件檢測漏磁場的法向分量時，會獲得含過零點的正、負波峰特征的缺陷信號。為了方便標記缺陷產生的漏磁場檢測信號，將外部缺陷檢測信號記為Vex(h)，內部缺陷檢測信號記為Vin(h)，h為磁敏感元件與被檢測構件表面的提離距離。

  以二維軸對稱模型為例，仿真計算鋼管軸向磁化時內、外部缺陷的檢測信號特性。鋼管厚度為10.0mm，內、外部裂紋尺寸相同：深度為2.5mm，寬度為0.5mm。如圖4-2所示，磁敏感元件沿著提離值．0mm的路徑掃過外部裂紋時，得到相應檢測信號的峰-峰值，記為Vexpp(1.0)；掃過內部裂紋時，得到相應檢測信號的峰-峰值。

  在不銹鋼管自動化漏磁檢測過程中，一般將檢測探頭布置在鋼管外表面來實現(xiàn)不銹鋼管的全覆蓋檢測。從圖4-2中可以看出，相同尺寸的裂紋分別位于鋼管的內、外表面時，產生的檢測信號差異很大，包括幅值和寬度。然而，在常規(guī)漏磁檢測中，一般將檢測信號幅值作為裂紋深度的評判依據(jù)。因此，如果不對裂紋位置進行區(qū)分，而直接使用相同的報警門限進行評判，則會造成外部裂紋的誤判或內部裂紋的漏判，使相同尺寸的缺陷產生不一致的評價結果。

  圖4-3給出了不銹鋼管內壁上的裂紋（內部缺陷）漏磁場法向分量檢測信號波形，同時給出了檢測信號極值間隔寬度W與管壁厚度的關系曲線。從圖中可以看出，當檢測探頭與鋼管表面的提離距離h增大，或者壁厚增大時，檢測信號的極值間隔寬度W均會增大。因此，當借助于檢測信號的波形特征構建評判指標時，應注意這一點。

2. 鋼板正、反面缺陷檢測信號對比

  下面通過在鋼板上刻制各類人工缺陷模擬鋼管漏磁檢測中內、外部缺陷。采用機加工和電火花加工的方法，在鋼板表面相隔一定距離加工橫向刻槽、斜向刻槽以及不通孔等人工缺陷，人工缺陷尺寸見表4-1。

  磁敏感元件選用集成霍爾元件UGN-3503，將其封裝于檢測探頭中，傳感器的提離距離為0.5mm。采用直流磁化線圈對鋼板進行軸向磁化，通過調節(jié)磁化電流幅值，確保試件始終處于磁飽和狀態(tài)。分別在人工缺陷所在鋼板正面以及反面進行檢測，隨機抽取一組正面檢測與反面檢測信號，如圖4-4和圖4-5所示。

  通過對相同深度（0.9mm）的不通孔、45°斜向刻槽以及橫向刻槽等各種人工缺陷進行漏磁檢測試驗可以發(fā)現(xiàn)，缺陷的形狀、位置和走向等形位特征均對缺陷檢測信號產生了較大的影響，具體體現(xiàn)在信號幅值以及極值間隔寬度上。

3. 鋼管漏磁檢測內、外部缺陷區(qū)分的必要性

  由于不銹鋼管的特殊幾何結構，不銹鋼管漏磁自動化檢測一般將探頭布置在不銹鋼管外壁，來完成對鋼管的全覆蓋檢測。由于漏磁檢測采用直流磁化方法，磁化場具有很強的穿透力，內部缺陷同樣可以獲得較好的信噪比。但是，檢測探頭布置在鋼管外壁，鋼管內、外部缺陷的靈敏度卻有不同，具體表現(xiàn)為內、外部缺陷檢測信號的峰-峰值和極值間隔寬度存在明顯區(qū)別，而且管壁越厚，差別越大。當采用常規(guī)漏磁檢測評判指標（信號峰-峰值）對缺陷進行評判時，無論是切向分量還是法向分量，都無法形成一一對應的關系，容易受到非同類形態(tài)特征的干擾，造成缺陷的非一致性評判，最終影響鋼管的檢測精度。

  漏磁檢測信號既然受到多種因素的影響，而常規(guī)漏磁檢測評判指標卻又未能提供完備描述矢量漏磁場的信息。因此，需要提取或構造新的評判指標來準確評估缺陷形態(tài)特征。漏磁檢測探頭中的磁敏感元件是以電信號的形式將漏磁場的磁信號在輸出設備中顯示出來的。由于電信號標量在描述磁場矢量時具有不完備性，因此，需要將這些標量信息進行重新整合，而不是僅僅依靠檢測信號的波形幅值來進行評判。

  直流漏磁檢測的優(yōu)勢在于對鐵磁性構件的深度磁化，使得檢測功能較其他電磁檢測方法要強大得多。其中，準確評估不銹鋼管使用性能的基礎是對缺陷位置特征的準確識別。通過上述對鋼管內、外部缺陷檢測的討論，可以認識到以下兩點：

  1）漏磁檢測方法可用于鋼管的內、外部缺陷檢測，但是缺陷的位置特征會造成檢測信號的差異，包括檢測信號的峰-峰值和極值間隔寬度。

  2）缺陷的形狀、走向、深度等形態(tài)特征也會引起檢測信號的波形變化。

  因此，對于位置特征和形態(tài)特征均無法事先確定的缺陷，僅將檢測信號峰-峰值作為評價依據(jù)，勢必會造成缺陷的非一致性檢測與評判，也即，分別處于鋼管內、外表面的相同尺寸的缺陷經漏磁檢測與評判后得到了不同的損傷量級。從客觀上講，這種誤差必然存在，但是可以設法盡量避免，這也是定量檢測首先需要解決的問題。